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雙容水箱特性的測試-過程控制系統(tǒng)與儀器實(shí)驗(yàn)報(bào)告

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ID:221330 發(fā)表于 2018-8-8 18:57 | 顯示全部樓層 |閱讀模式

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?br /> 1.掌握雙容水箱特性的階躍響應(yīng)曲線測試方法;
2.根據(jù)由實(shí)驗(yàn)測得雙容液位的階躍響應(yīng)曲線,確定其特征參數(shù)K、T1、T2及傳遞函數(shù);
3.掌握同一控制系統(tǒng)采用不同控制方案的實(shí)現(xiàn)過程。
二、主要儀器設(shè)備
1.高級過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置 。
2.計(jì)算機(jī)及相關(guān)軟件。


三、實(shí)驗(yàn)操作方法和步驟

本實(shí)驗(yàn)選擇中水箱和下水箱串聯(lián)作為被測對象(也可選擇上水箱和中水箱)。實(shí)驗(yàn)之前先將儲水箱中貯足水量,然后將閥門F1-1、F1-7全開,將中水箱出水閥門F1-10、下水箱出水閥門F1-11開至適當(dāng)開度(中水箱出水閥開到70%左右,下水箱出水閥開到50%左右,即F1-10開度稍大于F1-11的開度),其余閥門均關(guān)閉。
具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟按五種方案分別敘述,這五種方案的實(shí)驗(yàn)與用戶所購的硬件設(shè)備有關(guān),可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要選做或全做。
(一)、智能儀表控制
1.將SA-12掛件掛到屏上,并將掛件的通訊線插頭插入屏內(nèi)RS485通訊口上,將控制屏右側(cè)RS485通訊線通過RS485/232轉(zhuǎn)換器連接到計(jì)算機(jī)串口1,并按照本章第一節(jié)控制屏接線圖2-3連接實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
智能儀表1常用參數(shù)設(shè)置如下,其他參數(shù)按照默認(rèn)設(shè)置:
HIAL=9999,LoAL=-1999,dHAL=9999, dLAL =9999, dF=0, CtrL=1,Sn=33, dIP =1, dIL =0, dIH =50, oP1=4, oPL=0, oPH=100,CF=0,Addr=1,bAud=9600。
2.接通總電源空氣開關(guān)和鑰匙開關(guān),打開24V開關(guān)電源,給壓力變送器上電,按下啟動按鈕,合上單相空氣開關(guān),給智能儀表及電動調(diào)節(jié)閥上電。
3.打開上位機(jī)MCGS組態(tài)環(huán)境,打開“智能儀表控制系統(tǒng)”工程,然后進(jìn)入MCGS運(yùn)行環(huán)境,在主菜單中點(diǎn)擊“實(shí)驗(yàn)二、雙容自衡水箱對象特性測試”,進(jìn)入實(shí)驗(yàn)二的監(jiān)控界面。
4.在上位機(jī)監(jiān)控界面中將智能儀表設(shè)置為“手動”輸出,并將輸出值設(shè)置為一個(gè)合適的值(一般為最大值的40~70%,不宜過大,以免水箱中水溢出),此操作需通過調(diào)節(jié)儀表實(shí)現(xiàn)。
5.合上三相電源空氣開關(guān),磁力驅(qū)動泵上電打水,適當(dāng)增加/減少智能儀表的輸出量,使下水箱的液位處于某一平衡位置,記錄此時(shí)的儀表輸出值和液位值。
6.液位平衡后,突增(或突減)儀表輸出量的大小,使其輸出有一個(gè)正(或負(fù))階躍增量的變化(即階躍干擾,此增量不宜過大,以免水箱中水溢出),于是水箱的液位便離開原平衡狀態(tài),經(jīng)過一段時(shí)間后,水箱液位進(jìn)入新的平衡狀態(tài),記錄下此時(shí)的儀表輸出值和液位值,液位的響應(yīng)過程曲線將如圖2-13所示。


圖2-12  雙容水箱液位階躍響應(yīng)曲線
7.根據(jù)前面記錄的液位和儀表輸出值,按公式(2-10)計(jì)算K值,再根據(jù)圖2-11中的實(shí)驗(yàn)曲線求得T1、T2值,寫出對象的傳遞函數(shù)。
(二)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集控制
1.將掛件SA-22遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模擬量輸出模塊、SA-23遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模擬量輸入模塊掛到屏上,并將掛件上的通訊線插頭插入屏內(nèi)RS485通訊口上,將控制屏右側(cè)RS485通訊線通過RS485/232轉(zhuǎn)換器連接到計(jì)算機(jī)串口1,并按照本章第一節(jié)的控制屏接線圖2-5連接實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
2.接通總電源空氣開關(guān)和鑰匙開關(guān),打開24V開關(guān)電源,給智能采集模塊及壓力變送器上電,按下啟動按鈕,合上單相空氣開關(guān),給電動調(diào)節(jié)閥上電。
3.打開上位機(jī)MCGS組態(tài)環(huán)境,打開“遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”工程,然后進(jìn)入MCGS運(yùn)行環(huán)境,在主菜單中點(diǎn)擊“實(shí)驗(yàn)二、雙容自衡水箱對象特性測試”,進(jìn)入實(shí)驗(yàn)二的監(jiān)控界面。
4.以下步驟請參考前面“(一)智能儀表控制”的步驟4~7。
(三)、DCS分布式控制
1.按照前一節(jié)的實(shí)驗(yàn)組成DCS控制系統(tǒng),并按照本章第一節(jié)的控制屏接線圖2-6連接實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
2.接通總電源空氣開關(guān)和鑰匙開關(guān),打開24V開關(guān)電源,給現(xiàn)場總線I/O模塊及壓力變送器上電,打開主控單元電源。啟動服務(wù)器程序,在工程師站的組態(tài)中選擇“DCS”工程進(jìn)行編譯下裝,然后重啟服務(wù)器程序。
3.啟動操作員站,打開主菜單,點(diǎn)擊“實(shí)驗(yàn)二、雙容自衡水箱對象特性測試”,進(jìn)入實(shí)驗(yàn)二的監(jiān)控界面。在流程圖的液位測量值上點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵,彈出PID窗口,將PID設(shè)為手動控制,手動調(diào)節(jié)輸出為一適當(dāng)?shù)闹怠?/div>
4.按下啟動按鈕,合上單相空氣開關(guān),給電動調(diào)節(jié)閥上電。
5.以下步驟請參考前面“(一)智能儀表控制”的步驟4~7。
實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
1.畫出雙容水箱液位特性測試實(shí)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)框圖。
2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)及曲線,分析并計(jì)算出雙容水箱液位對象的參數(shù)及傳遞函數(shù)。
3.綜合分析以上五種控制方案的實(shí)驗(yàn)效果。

圖2-10  雙容水箱液位的階躍響應(yīng)曲線
  • 中水箱液位  (b)下水箱液位

圖2-11  雙容水箱液位的階躍響應(yīng)曲線

傳遞函數(shù)為:
G(S)=

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