化工儀表實驗六

1、實驗六、1#水箱液位和電磁流量串級控制實驗一、 實驗目的1）掌握串級控制系統(tǒng)的基本概念和組成。2）掌握串級控制系統(tǒng)的投運與參數(shù)整定方法。3）研究階躍擾動分別作用在副對象和主對象時對系統(tǒng)主被控量的影響。一、 實驗設備YB2000型過程控制實驗裝置， PC機， GCS控制系統(tǒng)與監(jiān)控軟件。 三、實驗原理右上水箱液位作為副調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)對象，右下水箱液位做為主調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)對象?？刂瓶驁D如圖6-1所示：6-1、液位和流量串級控制框圖1、串級控制系統(tǒng)的組成圖6-1為液位和流量串級控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)具有2個調(diào)節(jié)器、2 個閉合回路和兩個執(zhí)行對象。2個調(diào)節(jié)器分別設置在主、副回路中，設在主回路的調(diào)節(jié)器稱主調(diào)節(jié)器，設在副

2、回路的調(diào)節(jié)器稱為副調(diào)節(jié)器。兩個調(diào)節(jié)器串聯(lián)連接，主調(diào)節(jié)器的輸出作為副回路的給定量，主、副調(diào)節(jié)器的輸出分別去控制二個執(zhí)行元件。主對象的輸出為系統(tǒng)的被控制量1#水箱液位，副對象的輸出是一個輔助控制變量。2、串級系統(tǒng)的抗干擾能力串級系統(tǒng)由于增加了副回路，對于進入副環(huán)內(nèi)的干擾具有很強的抑制作用，因此作用于副環(huán)的干擾對主被控量的影響就比較小。系統(tǒng)的主回路是定值控制，而副回環(huán)是一個隨動控制。在設計串級控制系統(tǒng)時，要求系統(tǒng)副對象的時間常數(shù)要遠小于主對象。此外，為了指示系統(tǒng)的控制精度，一般主調(diào)節(jié)器設計成PI或PID調(diào)節(jié)器，而副調(diào)節(jié)器一般設計為比例P控制，以提高副回路的快速響應。在搭實驗線路時，要注意到兩個調(diào)節(jié)器

3、的極性（目的是保證主、副回路都是負反饋控制）。 3、串級控制系統(tǒng)與單回路的控制系統(tǒng)相比 串級控制系統(tǒng)由于副回路的存在，改善了對象的特性，使等效對象的時間常數(shù)減小，系統(tǒng)的工作頻率提高，改善了系統(tǒng)的動態(tài)性能，使系統(tǒng)的響應加快，控制及時。同時，由于串級系統(tǒng)具有主副兩只控制器，總放大倍數(shù)增大，系統(tǒng)的擾干擾能力增強。因此，它的控制質(zhì)量要比單回路控制系統(tǒng)高。4、串級控制系統(tǒng)的投運和整定有一步整定法，也有兩步整定法，即先整定副回路，后整定主回路。四、實驗內(nèi)容和步驟1)設備的連接和檢查：(1)打開以1#丹麥泵、電動調(diào)節(jié)閥、電磁流量計組成的動力支路至1#上水箱的出水閥門，關閉動力支路上通往其他對象的切換閥門。(2)打開1#水箱的出水閥至適當開度。2）實驗步驟(1) 啟動Advantrol Pro2.5上位機組態(tài)軟件，進入主畫面，然后進入1#水箱液位和電磁流量串級控制實驗。(2) 用鼠標按下“點擊以下框體調(diào)出主控PID參數(shù)”按鈕，在“CSC11_ex”中的“設定值”欄中輸入設定的1#水箱液位。按下“點擊以下框體調(diào)出副控PID參數(shù)”按鈕。在“副控窗口”中按下“串級”按鈕。在“CSC11_in”中的設定P、I、D參數(shù)。分別在主控參數(shù)和副控參數(shù)窗口中反復調(diào)整P，I，D三個參數(shù)，控制1#水箱水位，同時兼顧快速性，