過程控制系統(tǒng)實(shí)習(xí)

1、目錄（一）單回路控制系統(tǒng)一 ?實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2二?實(shí)驗(yàn)要求 2三？實(shí)驗(yàn)設(shè)備 2四？實(shí)驗(yàn)原理 3五？實(shí)驗(yàn)步驟 3六?實(shí)驗(yàn)分析 5七？實(shí)驗(yàn)結(jié)果 6（二）串級(jí)控制系統(tǒng)一 ?實(shí)驗(yàn)?zāi)康?8二?實(shí)驗(yàn)原理 8三？實(shí)驗(yàn)步驟 9四？實(shí)驗(yàn)分析 10五？實(shí)驗(yàn)結(jié)果 11（三）總結(jié)一實(shí)習(xí)心得： 13（一）單回路控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解單回路液位控制系統(tǒng)的組成；PID調(diào)節(jié)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控對(duì)象和測量環(huán)節(jié)等各個(gè)單元的工作原理和工作情況。2 了解單回路壓力控制系統(tǒng)的組成；PID調(diào)節(jié)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控對(duì)象和測量環(huán)節(jié)等各個(gè)單元的工作原理和工作情況。3 了解單回路流量控制系統(tǒng)的組成；PID調(diào)節(jié)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控對(duì)象和測量環(huán)節(jié)等各個(gè)單元的工作

2、原理和工作情況。:實(shí)驗(yàn)要求1 針對(duì)過程控制實(shí)驗(yàn)裝置，了解各個(gè)組成部分。2 理解單回路控制系統(tǒng)的控制原理以及 PID調(diào)節(jié)方法。3畫出控制系統(tǒng)方框圖，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果附上。4 分析PID參數(shù)的作用實(shí)驗(yàn)設(shè)備1 壓力傳感器型號(hào)：JYB-KO-HVG2液位傳感器型號(hào)：P47-F4Y-2D-1CO-S2763流量傳感器型號(hào)：GEMS 1739314 電機(jī)型號(hào)：DP-605闡述實(shí)驗(yàn)結(jié)論O5 數(shù)字顯示儀表數(shù)模轉(zhuǎn)換器 工控機(jī) 計(jì)算機(jī) 水箱四實(shí)驗(yàn)原理1 過程控制實(shí)驗(yàn)裝置流程圖2 控制方框圖五實(shí)驗(yàn)步驟<1>流量1 按過程控制實(shí)驗(yàn)裝置流程圖熟悉系統(tǒng)的組成。2 檢查連接線路和水路。連接管路 L3、L4、L5、L6

3、、L7、L8、L9、L10、L11 和手動(dòng)閥 F1、F3、F5。3 檢查電源輸入、輸入輸出端子等是否短路，正常后通電，觀測 流量計(jì)的輸出以及工控機(jī)的模擬輸入。4 標(biāo)定流量測量變換值并建立被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型 （可等效成一 階慣性環(huán)節(jié)）。5 測試輸出電路。6 設(shè)定、調(diào)整工控機(jī)中PID參數(shù)。7 給定流量設(shè)定值1.5L/min，記錄閉環(huán)控制曲線。8 改變PID參數(shù)，重復(fù)7。9 關(guān)小閥F5,做擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)。<2>壓力1 按過程控制實(shí)驗(yàn)裝置流程熟悉系統(tǒng)的組成。2 檢查連接線路和水路。連接管路L7、L8、L9、L10、L11、L12、 L13和閥F4 （全開）、F5 （半開）。3 檢查電源輸入、輸入

4、輸出端子等是否短路，正常后通電，觀測 壓力計(jì)的輸出以及工控機(jī)的模擬輸入。4 標(biāo)定壓力測量變換值并建立被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型 （可等效成一 階慣性環(huán)節(jié)）。5 測試輸出電路。6 設(shè)定、調(diào)整工控機(jī)中PID參數(shù)。7 給定壓力額定值6mbar,記錄閉環(huán)控制曲線。8 改變PID參數(shù)，重復(fù)7。9 增加擾動(dòng)信號(hào)（F5開大），做擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)。<3>液位1按過程控制實(shí)驗(yàn)裝置流程熟悉系統(tǒng)的組成。2 檢查連接線路和水路。連接管路 L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L9、L10、L11 和手動(dòng)閥 F1、F2（關(guān)）、F3、F5。3 檢查電源輸入、輸入輸出端子等是否短路，正常后通電，觀測超聲波傳感器的輸出以及工

5、控機(jī)的模擬輸入。4 標(biāo)定液位測量變換值并建立被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型（可等效成一階慣性環(huán)節(jié)）。5 測試輸出電路。6 設(shè)定、調(diào)整工控機(jī)中PID參數(shù)。7 給定液位設(shè)定值3000mL，記錄閉環(huán)控制曲線。8 改變PID參數(shù)，重復(fù)7。9 打開水路調(diào)節(jié)閥F2,做擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)。六實(shí)驗(yàn)分析1 采用PID整定方法2 PID的特點(diǎn)是對(duì)克服對(duì)象的容量滯后有顯著的效果。3-PID適用于負(fù)荷變化大，容量滯后大，控制質(zhì)量要求很高的系統(tǒng)。4 選擇PID控制器，只需設(shè)置Kp , Ki, Kd的值即：班幻二疋涉駛）+字 纟旳）蝕+仇=鳳日犧、+殆工:旳十曲叢日（上）總D3=0*Kc=Kc 2紫竝 3氣其中，Kc為控制器的增益，Ki為積分

6、積分增益，Kd為微分增益。Ti和Td分別為積分時(shí)間和微分時(shí)間，他們都具有時(shí)間量綱s和1/s, t為米樣時(shí)間。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法試直可得出流量控制系統(tǒng)的Kc, Ki ,Kd 直即:Kc=12 Ki=4 Kd=0.5根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法試直可得出壓力控制系統(tǒng)的Kc, Ki ,Kd直 即:Kc=2.5Ki=0.5Kd=0.005根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法試直可得出液位控制系統(tǒng)的Kc, Ki ,Kd 直即:Kc=1.355Ki=0.0028Kd=0.0007七實(shí)驗(yàn)結(jié)果流量壓力fl斗 In 12Q2TOipta-tH1:H r-彳16 液位n2£l2>- L3SEI:.0025如ITi jQi 需i3Qi15iJ34X

7、BXCO（二）串級(jí)控制系統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獯?jí)控制系統(tǒng)的基本原理及其組成； PID調(diào)節(jié)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、 被控對(duì)象和測量環(huán)節(jié)等各個(gè)單元的工作原理和工作情況。二實(shí)驗(yàn)原理1?過程控制實(shí)驗(yàn)裝置流程圖2串級(jí)控制系統(tǒng)的控制框圖如下:7 1ul -CGv3cl -J i口它制器副擰制器詞節(jié)閥 副対象丄剛家1L.2 I Illi I *串級(jí)控制的目的是抵抗二次擾動(dòng)。 以本次實(shí)驗(yàn)為例，液位一流量的串 級(jí)控制，由于流量的波動(dòng)，可以改變流量前向通路的閥門開度模擬加 入一個(gè)流量擾動(dòng)信號(hào)（即上圖中所示的 f2）,可以視為二次擾動(dòng)，外 環(huán)為液位環(huán)，為了快速克服流量所帶來的二次擾動(dòng)， 加入環(huán)是非常必 要的。瀉水閥門變化導(dǎo)致的液

8、位突變等因素作為一次擾動(dòng)，主控制器完全能夠克服它們帶來的影響。三實(shí)驗(yàn)步驟1 按圖5-2熟悉系統(tǒng)的組成。2 檢查連接線路和水路棗連接管路 L3、L4、L5、L6、L7、L8、 L9、L10、L11 和手動(dòng)閥 F1、F2 （關(guān)）、F3、F5。3 檢查電源輸入、輸入輸出端子等是否短路，正常后通電，觀測 外環(huán)熱電偶的輸出、環(huán)電壓互感器的輸出以及分別對(duì)應(yīng)的工控機(jī)的 模擬輸入。4 標(biāo)定液位、流量測量變換值并分別建立、外環(huán)被控對(duì)象的數(shù)學(xué) 模型（可等效成一階慣性環(huán)節(jié)）5 測試輸出電路。6 設(shè)定、調(diào)整工控機(jī)中、外環(huán)的 PID參數(shù)（先設(shè)計(jì)環(huán)PID參數(shù), 使之達(dá)到較好的動(dòng)態(tài)性能，然后設(shè)計(jì)外環(huán)控制器）。7 給定液位值

9、4000mL，記錄閉環(huán)控制曲線；并與單回路的控制 效果進(jìn)行比較。8 打開水路調(diào)節(jié)閥F2，做一次擾動(dòng)，5s后恢復(fù)，待系統(tǒng)穩(wěn)定后 關(guān)小水路調(diào)節(jié)閥F5,做二次擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)，5s后恢復(fù)，觀察系統(tǒng)魯棒性（抗擾動(dòng)能力）。10 改變、外環(huán)PID參數(shù)，重復(fù)7。四？實(shí)驗(yàn)分析1?采用PID整定方法2? PID的特點(diǎn)是對(duì)克服對(duì)象的容量滯后有顯著的效果。3? PID適用于負(fù)荷變化大，容量滯后大，控制質(zhì)量要求很高的系統(tǒng)。4?分別設(shè)置副、主控制器的參數(shù)：若選擇 PID控制器，只需設(shè)置Kp, Ki, Kd的值即可“、小肌直廠“召伏）一薊七一1）盤此）二K嚴(yán)的+卡2沁4氐占&一S = 0加k=疋嚴(yán)慶）十瓦 £死

10、十疋/2（七）一悠3-1）i = 03d其中，Kc為控制器的增益，Ki為積分積分增益，Kd為微分增益Ti和Td分別為積分時(shí)間和微分時(shí)間，他們都具有時(shí)間量綱1/s,A t為米樣時(shí)間。五實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)四、上水箱鍛石卩10家戟護(hù)定楝制實(shí)驗(yàn)3ti:UIV二一歷史曲矢： ：； |戟烙諂晝2壬曲19.9 on2B：3U31： Uli3H：3U總結(jié)實(shí)習(xí)心得：一周的時(shí)間很快就過去了，在這一周里學(xué)到了很多書本以外的知識(shí)，看到設(shè)備的時(shí)候很驚喜，因?yàn)樗谖铱磥沓錆M了很多的未知的東 西，設(shè)備很精巧，讓我迫不及待的想知道它的秘密。計(jì)算機(jī)與操作設(shè) 備相連接，通過操作電腦界面，調(diào)節(jié)PID參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的實(shí)際操 控，達(dá)到預(yù)期

11、的理想的效果。書本上的知識(shí)歸根結(jié)底是要應(yīng)用到實(shí)際 當(dāng)中的，如何把書本上的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐當(dāng)中， 是我們目前面臨的急 切的任務(wù)，在這一周有限的時(shí)間當(dāng)中，我努力學(xué)習(xí)和應(yīng)用書本上的知 識(shí)，認(rèn)真去了解設(shè)備的參數(shù)和工作原理，調(diào)節(jié)PID參數(shù)是一個(gè)漫長的 過程，在調(diào)節(jié)參數(shù)的過程中，了解了很多知識(shí)，只有在實(shí)際操作的時(shí) 候才能深刻了解，并且印象深刻。學(xué)習(xí)是一個(gè)漫長而且需要認(rèn)真對(duì)待 的過程，學(xué)校沒有條件讓我們多多的實(shí)踐操作， 所以每一次實(shí)習(xí)對(duì)我 們來說都是一次寶貴的機(jī)會(huì)，沒有動(dòng)手能力的人將來根本沒有辦法在 競爭日益激烈的社會(huì)生存，在這一周里，我大致了解了液位參數(shù)的調(diào) 試，也通過多次修改參數(shù)，得到了理想的曲線，收獲了很多的知識(shí)， 最后一天，我們實(shí)習(xí)了水箱液位PID參數(shù)整定控制實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)了如何 設(shè)置生產(chǎn)參數(shù)，雖然只學(xué)會(huì)了最基