自動化專業(yè)職業(yè)技能測試實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、自動化專業(yè)職業(yè)技能測試智能儀表實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)一、單容水箱液位控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過實(shí)驗(yàn)熟悉單回路反饋控制系統(tǒng)的組成和工作原理。2、了解單容水箱液位控制系統(tǒng)的工藝流程和控制流程。3、完成系統(tǒng)投運(yùn)，實(shí)現(xiàn)手、自動操作無擾動切換。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備AE2000型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置、上位機(jī)軟件、計算機(jī)、RS232-485轉(zhuǎn)換器1 只、串口線1根、實(shí)驗(yàn)連接線。三、實(shí)驗(yàn)原理圖 2-15圖2-15為單回路水箱液位控制系統(tǒng)。單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般指在一個調(diào)節(jié)對 象上用一個調(diào)節(jié)器來保持一個參數(shù)的恒定，而調(diào)節(jié)器只接受一個測量信號，其 輸出也只控制一個執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本系統(tǒng)所要保持的參數(shù)是液位的給定高度，即控 制的任務(wù)是控制

2、水箱液位等于給定值所要求的高度。根據(jù)控制框圖，這是一個 閉環(huán)反饋單回路液位控制，采用工業(yè)智能儀表控制。當(dāng)調(diào)節(jié)方案確定之后，接 下來就是整定調(diào)節(jié)器的參數(shù)，一個單回路系統(tǒng)設(shè)計安裝就緒之后，控制質(zhì)量的 好壞與控制器參數(shù)選擇有著很大的關(guān)系。合適的控制參數(shù)，可以帶來滿意的控 制效果。反之，控制器參數(shù)選擇得不合適，則會使控制質(zhì)量變壞，達(dá)不到預(yù)期 效果。一個控制系統(tǒng)設(shè)計好以后，系統(tǒng)的投運(yùn)和參數(shù)整定是十分重要的工作。一般言之，用比例（P）調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)是一個有差系統(tǒng)，比例度0的大小不 僅會影響到余差的大小，而且也與系統(tǒng)的動態(tài)性能密切相關(guān)。比例積分（PI） 調(diào)節(jié)器，由于積分的作用，不僅能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)無余差，而且只要參

3、數(shù)。，Ti調(diào)節(jié) 合理，也能使系統(tǒng)具有良好的動態(tài)性能。比例積分微分（PID）調(diào)節(jié)器是在PI 調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上再引入微分D的作用，從而使系統(tǒng)既無余差存在，又能改善系 統(tǒng)的動態(tài)性能（快速性、穩(wěn)定性等）。但是，并不是所有單回路控制系統(tǒng)在加 入微分作用后都能改善系統(tǒng)品質(zhì)，對于容量滯后不大，微分作用的效果并不明 顯，而對噪聲敏感的流量系統(tǒng)，加入微分作用后，反而使流量品質(zhì)變壞。對于 我們的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，在單位階躍作用下，P、PI、PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)分別如 圖2-16中的曲線、所示。圖2-16 P、PI和PID調(diào)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1、設(shè)備的連接和檢查1）關(guān)閉排水閥門，檢查AE2000A型過程控

4、制對象的儲水箱水位是否達(dá)到總高度的50%以上，如不夠，灌水。2）打開以單相泵為動力的支路全上水箱的所有閥門，關(guān)閉動力支路上通往 其它對象的切換閥門。3）檢查電源開關(guān)是否關(guān)閉。2、系統(tǒng)連線如圖2-17所示：儀表接線端子信號輸出 420mA上水箱 液位I/O信號接線端子圖2-17單容水箱液位PID參數(shù)整定控制接線圖.將I/O信號接口板上的上水箱液位的鈕子開關(guān)打到15V位置。.將上水箱液位+ (正極)接到一號智能調(diào)節(jié)儀的1端(即RSV的正極)，將上水箱液位一(負(fù)極)接到智能調(diào)節(jié)儀的2端(即RSV的負(fù)極)。將智能調(diào)節(jié)儀的420mA輸出信號接至I/O信號面板的轉(zhuǎn)換電阻(500。)上 轉(zhuǎn)換成210V電壓信

5、號，再將此轉(zhuǎn)換信號接至接調(diào)節(jié)閥的210V控制信號 兩端。.智能調(diào)節(jié)儀的220V的電源開關(guān)打在關(guān)的位置。.電源控制板上的電源空氣開關(guān)、單相泵電源開關(guān)打在關(guān)的位置。3、啟動實(shí)驗(yàn)裝置.打開“漏電保護(hù)開關(guān)”。.打開“電源總開關(guān)”。.打開“單相泵”電源開關(guān)。.打開“調(diào)節(jié)閥”電源開關(guān)。.開啟“24VDC電源”電源開關(guān)。.開啟左邊第一個“智能調(diào)節(jié)儀”電源開關(guān)。4、手動控制1）.啟動計算機(jī)MCGS組態(tài)軟件（雙擊一次“MCGS通用版運(yùn)行環(huán)境”），等待進(jìn)入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（注：多次雙擊將彈出系統(tǒng)錯誤對話框，不 能同時運(yùn)行兩個運(yùn)行環(huán)境?。?，選擇“實(shí)驗(yàn)四、上水箱液位PID參數(shù)整 定實(shí)驗(yàn)”，如圖2-18所示：圖2-18實(shí)驗(yàn)軟件

6、界面2）.手動調(diào)整輸出值，使測量值在適當(dāng)位置穩(wěn)定。設(shè)置適當(dāng)?shù)谋壤群头e分時間，微分時間為零。3）.觀察過渡過程曲線，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，設(shè)定給定值SV=穩(wěn)態(tài)測量值PV。4）.確定穩(wěn)定后，進(jìn)行手動到自動的切換，觀察過渡過程曲線（要求實(shí)現(xiàn)無擾切換）。五、實(shí)驗(yàn)報告要求1、畫出單容水箱液位控制系統(tǒng)的方塊圖。2、用接好線路的單回路系統(tǒng)進(jìn)行投運(yùn)練習(xí)，并敘述無擾動切換的方法。六、注意事項1、實(shí)驗(yàn)線路接好后，必須經(jīng)指導(dǎo)老師檢查認(rèn)可后方可接通電源。七、思考題1、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在運(yùn)行前應(yīng)做好哪些準(zhǔn)備工作?2、為什么要強(qiáng)調(diào)無擾動切換？實(shí)驗(yàn)二、單容水箱液位PID整定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過實(shí)驗(yàn)熟悉單回路反饋控制系統(tǒng)的組成和工作原

7、理。2、分析PI調(diào)節(jié)時的過程圖形曲線，計算衰減比。3、定性地研究？1調(diào)節(jié)器的參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備AE2000型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置、上位機(jī)軟件、計算機(jī)、RS232-485轉(zhuǎn)換器1 只、串口線1根、實(shí)驗(yàn)連接線。三、實(shí)驗(yàn)原理圖 2-15圖2-15為單回路水箱液位控制系統(tǒng)。單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般指在一個調(diào)節(jié)對 象上用一個調(diào)節(jié)器來保持一個參數(shù)的恒定，而調(diào)節(jié)器只接受一個測量信號，其 輸出也只控制一個執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本系統(tǒng)所要保持的參數(shù)是液位的給定高度，即控 制的任務(wù)是控制水箱液位等于給定值所要求的高度。根據(jù)控制框圖，這是一個 閉環(huán)反饋單回路液位控制，采用工業(yè)智能儀表控制。當(dāng)調(diào)節(jié)方案確定之后，接 下來就是

8、整定調(diào)節(jié)器的參數(shù)，一個單回路系統(tǒng)設(shè)計安裝就緒之后，控制質(zhì)量的 好壞與控制器參數(shù)選擇有著很大的關(guān)系。合適的控制參數(shù)，可以帶來滿意的控 制效果。反之，控制器參數(shù)選擇得不合適，則會使控制質(zhì)量變壞，達(dá)不到預(yù)期 效果。一個控制系統(tǒng)設(shè)計好以后，系統(tǒng)的投運(yùn)和參數(shù)整定是十分重要的工作。一般言之，用比例（P）調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)是一個有差系統(tǒng)，比例度0的大小不 僅會影響到余差的大小，而且也與系統(tǒng)的動態(tài)性能密切相關(guān)。比例積分（PI） 調(diào)節(jié)器，由于積分的作用，不僅能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)無余差，而且只要參數(shù)。，Ti調(diào)節(jié) 合理，也能使系統(tǒng)具有良好的動態(tài)性能。比例積分微分（PID）調(diào)節(jié)器是在PI 調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上再引入微分D的作用，從而使系統(tǒng)

9、既無余差存在，又能改善系 統(tǒng)的動態(tài)性能（快速性、穩(wěn)定性等）。但是，并不是所有單回路控制系統(tǒng)在加 入微分作用后都能改善系統(tǒng)品質(zhì)，對于容量滯后不大，微分作用的效果并不明 顯，而對噪聲敏感的流量系統(tǒng)，加入微分作用后，反而使流量品質(zhì)變壞。對于 我們的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，在單位階躍作用下，P、PI、PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)分別如 圖2-16中的曲線、所示。圖2-16 P、PI和PID調(diào)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1、設(shè)備的連接和檢查1）關(guān)閉排水閥門，檢查AE2000A型過程控制對象的儲水箱水位是否達(dá)到總高度的50%以上，如不夠，灌水。2）打開以單相泵為動力的支路全上水箱的所有閥門，關(guān)閉動力支路上通往 其它對

10、象的切換閥門。3）檢查電源開關(guān)是否關(guān)閉。2、系統(tǒng)連線如圖2-17所示：儀表接線端子信號輸出 420mAI/O信號接線端子上水箱 液位圖2-17單容水箱液位PID參數(shù)整定控制接線圖1）將I/O信號接口板上的上水箱液位的鈕子開關(guān)打到15V位置。2）將上水箱液位+ （正極）接到一號智能調(diào)節(jié)儀的1端（即RSV的正極），將上水箱液位一（負(fù)極）接到智能調(diào)節(jié)儀的2端（即RSV的負(fù)極）。將智能調(diào)節(jié)儀的420mA輸出信號接至I/O信號面板的轉(zhuǎn)換電阻（500。）上 轉(zhuǎn)換成210V電壓信號，再將此轉(zhuǎn)換信號接至接調(diào)節(jié)閥的210V控制信號 兩端。3）智能調(diào)節(jié)儀的220V的電源開關(guān)打在關(guān)的位置。4）電源控制板上的電源空氣

11、開關(guān)、單相泵電源開關(guān)打在關(guān)的位置。3、啟動實(shí)驗(yàn)裝置1）打開“漏電保護(hù)開關(guān)”。2）打開“電源總開關(guān)”。3）打開“單相泵”電源開關(guān)。4）打開“調(diào)節(jié)閥”電源開關(guān)。5）開啟“24VDC電源”電源開關(guān)。6）開啟左邊第一個“智能調(diào)節(jié)儀”電源開關(guān)。4、比例調(diào)節(jié)控制1）啟動計算機(jī)MCGS組態(tài)軟件（雙擊一次“MCGS通用版運(yùn)行環(huán)境”），等待進(jìn)入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（注：多次雙擊將彈出系統(tǒng)錯誤對話框，不能 同時運(yùn)行兩個運(yùn)行環(huán)境?。x擇“實(shí)驗(yàn)四、上水箱液位PID參數(shù)整定實(shí) 驗(yàn)”，如圖2-18所示：圖2-18實(shí)驗(yàn)軟件界面2）單擊“啟動儀表”按鈕，開始實(shí)驗(yàn)。1）.3）設(shè)定給定值SV=10cm，調(diào)整比例度和積分時間觀察過渡過程曲線， 待系統(tǒng)穩(wěn)定后，計算衰