過程控制工程實驗報告模板

頁眉內(nèi)容頁眉內(nèi)容頁腳內(nèi)容PAGE頁腳內(nèi)容頁眉內(nèi)容頁腳內(nèi)容成績________過程控制工程實驗報告班級：_______________________________________姓名：________________________________________學(xué)號：________________________________________指導(dǎo)老師：_____________________________________實驗日期：_____________________________________目錄實驗一上水箱特性測試(計算機控制)實驗…………2實驗二壓力單閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計與實驗…………7實驗三上水箱液位和流量串級系統(tǒng)(計算機控制)………9實驗四流量比值控制系統(tǒng)(計算機控制)…………12實驗一上水箱特性測試(計算機控制)實驗一、實驗?zāi)康耐ㄟ^實驗掌握對象特性的曲線的測量的方法，測量時應(yīng)注意的問題，對象模型參數(shù)的求取方法。二、實驗項目認(rèn)識實驗系統(tǒng)，了解本實驗系統(tǒng)中的各個對象。測試上水箱的對象特性。三、實驗設(shè)備與儀器水泵Ⅰ變頻器壓力變送器主回路調(diào)節(jié)閥上水箱液位變送器上水箱牛頓模塊（輸入和輸出）四、實驗原理1.實驗系統(tǒng)的流程圖和方框圖見圖2-1-a和圖2-1-b。圖2-1-a圖2-1-a圖3-6-b上水箱特性測試（計算機控制）系統(tǒng)框圖圖3-6-圖2-1-b上水箱特性測試（計算機控制）系統(tǒng)框圖2.對象參數(shù)的求取:1)放大倍數(shù)K的求取式中：——調(diào)節(jié)器輸出電流的變化量——調(diào)節(jié)器輸出電流的上限值——調(diào)節(jié)器輸出電流的下限值——被測量的變化量——被測量的上限值——被測量的下限值

2)一階對象K——廣義對象放大倍數(shù)（求法見1）——廣義對象時間常數(shù)(為階躍響應(yīng)變化到新穩(wěn)態(tài)值的63.2%所需要的時間)τ——廣義對象時滯時間(即響應(yīng)的純滯后，直接從圖測量出)五、注意事項測量前要使系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)下，反應(yīng)曲線的初始點應(yīng)是輸入信號的開始作階躍信號的瞬間，這一段時間必須在記錄紙上標(biāo)出，以便推算出純滯后時間τ。測量與記錄工作必須所加擾動應(yīng)是額定值的10%左右。六、實驗說明及操作步驟1.了解本實驗系統(tǒng)中各儀表的名稱、基本原理以及功能，掌握其正確的接線與使用方法，以便于在實驗中正確、熟練地操作儀表讀取數(shù)據(jù)。熟悉實驗裝置面板圖，做到根據(jù)面板上儀表的圖形、文字符號找到該儀表。熟悉系統(tǒng)構(gòu)成和管道的結(jié)構(gòu)，認(rèn)清電磁閥和手動閥的位置及其作用。2.將上水箱特性測試（計算機控制）所用實驗設(shè)備，參照流程圖和系統(tǒng)框圖接好實驗線路。3.確認(rèn)接線無誤后，接通電源。4.運行組態(tài)王，在工程管理器中啟動“上水箱液位測試實驗”，點擊實驗選擇按鈕，選擇一階液位對象。5.手動/自動將按鈕切換到手動，點擊PID設(shè)定按鈕設(shè)定系統(tǒng)的輸入信號值，點擊實時曲線按鈕觀察輸出曲線。6.在PID設(shè)定中，點擊u（k），設(shè)定一數(shù)值使系統(tǒng)液位處于某一平衡位置（設(shè)定的數(shù)值過大會影響系統(tǒng)穩(wěn)定所需的時間）。7.改變u（k）輸出，給系統(tǒng)輸入幅值適宜的正向階躍信號(階躍信號在5%-15%之間)，使系統(tǒng)的輸出信號產(chǎn)生變化，上水箱液位將上升到較高的位置逐漸進入穩(wěn)態(tài)。8.點擊歷史曲線按鈕，觀察計算機中上水箱液位的正向階躍響應(yīng)曲線，直至達(dá)到新的平衡為止。9.改變u（k）輸出，給系統(tǒng)輸入幅值與正向階躍相等的一個反向階躍信號，使系統(tǒng)的輸出信號產(chǎn)生變化,上水箱液將下降至較低的位置逐漸進入穩(wěn)態(tài)。10.點擊歷史曲線按鈕，觀察計算機中上水箱液經(jīng)的反向階躍響應(yīng)曲線，直至達(dá)到新的平衡為止。七、實驗報告實驗二壓力單閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計與實驗實驗?zāi)康氖煜伍]環(huán)控制系統(tǒng)的特點、組成及工作原理。熟悉控制器PID參數(shù)對過渡過程的影響。掌握單閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計及控制器參數(shù)整定方法。培養(yǎng)學(xué)生對檢測系統(tǒng)的綜合應(yīng)用能力。通過理論聯(lián)系實際，加強對學(xué)生實踐動手能力和開發(fā)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。實驗任務(wù)根據(jù)實驗室現(xiàn)有設(shè)備，設(shè)計一壓力單閉環(huán)控制系統(tǒng)以滿足儲罐壓力控制要求，并自選一種控制器參數(shù)整定方法對其進行參數(shù)工程整定。三、實驗設(shè)備與儀器1．水泵Ⅰ2．壓力變送器3．變頻器4．牛頓模塊（輸入、輸出）5．上水箱液位變送器6．流量計7．調(diào)節(jié)閥實驗三上水箱液位和流量串級系統(tǒng)(計算機控制)一、實驗?zāi)康?．通過實驗掌握串級控制系統(tǒng)的基本概念，掌握串級控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，即主被控參數(shù)、副被控參數(shù)、主調(diào)節(jié)器、副調(diào)節(jié)器、主回路、副回路。2．通過實驗掌握串級控制系統(tǒng)的特點、串級控制系統(tǒng)的設(shè)計，掌握串級控制主、副控制回路的選擇。掌握串級控制系統(tǒng)參數(shù)整定方法，并將串級控制系統(tǒng)參數(shù)投運到實驗中。二、實驗項目1．掌握串級控制系統(tǒng)的組成及特點并連線構(gòu)成一個液位-流量串級控制系統(tǒng)。2．將上述串級控制系統(tǒng)投入自動。3．對該系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)器參數(shù)整定，使系統(tǒng)的階躍響應(yīng)出現(xiàn)4：1衰減比。三、實驗設(shè)備與儀器1．水泵Ⅰ2．壓力變送器3．變頻器4．牛頓模塊（輸入、輸出）5．上水箱液位變送器6．流量計7．調(diào)節(jié)閥四、實驗原理1．上水箱液位和流量串級控制系統(tǒng)的控制流程圖和系統(tǒng)框圖見圖5-1-a和圖5-1-b。圖5-1-b上水箱液位和流量串級控制系統(tǒng)框圖(計算機控制)圖圖5-1-a2．對串級控制系統(tǒng)的參數(shù)整定應(yīng)采用先副后主的整定方法，或?qū)⒏闭{(diào)節(jié)器的參數(shù)按經(jīng)驗給定，再對主回路進行一步整定。整定的方法可用單回路整定時的經(jīng)驗湊試法、衰減曲線法、反應(yīng)曲線法等。五、注意事項1．加干擾應(yīng)在系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下進行。2．組態(tài)王軟件中，下標(biāo)為1的是副回路參數(shù)，下標(biāo)為2的是主回路參數(shù)。六、實驗說明及操作步驟1．打開計算機組態(tài)王軟件的工程管理器，選中“串級實驗”，點擊運行，進入串級實驗界面。2．點擊“自動/手動”按鈕，使系統(tǒng)在自動狀態(tài)，點擊“PID設(shè)定按鈕”，調(diào)出PID設(shè)定界面。3．投入?yún)?shù)，觀察液位和流量的曲線，調(diào)整參數(shù)觀察計算機控制的效果。待系統(tǒng)穩(wěn)定后，給定加個階躍信號，觀察其液位的變化曲線。4．再等系統(tǒng)穩(wěn)定后，給系統(tǒng)下水箱加干擾信號，觀察下水箱液位變化的曲線。七、實驗報告實驗四流量比值控制系統(tǒng)(計算機控制)一、實驗?zāi)康?．通過實驗加深了解比值控制系統(tǒng)的基本概念、比值控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成。2．掌握比值系數(shù)的計算，掌握比值控制系統(tǒng)的參數(shù)整定。二、實驗項目1．掌握比值控制系統(tǒng)的組成及特點并連線構(gòu)成一個比值控制系統(tǒng)。2．將上述串級控制系統(tǒng)投入自動。3．對該系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)器參數(shù)整定。三、實驗設(shè)備與儀器1．水泵Ⅰ2．壓力變送器3．變頻器4．主回路調(diào)節(jié)閥、主回路流量計5．副回路調(diào)節(jié)閥、副回路流量計6．比例器7．牛頓模塊（輸入、輸出）8．上水箱、中水箱四、實驗原理圖6-1-a1．流量比值控制系統(tǒng)的控制流程圖和系統(tǒng)框圖見圖6-1-a和圖6圖6-1-a2．比值系數(shù)的計算當(dāng)流量變送器的輸出電流與流量成線性關(guān)系時，流量從0—QMAX時，變送器對應(yīng)的輸出電流為4—20毫安。任一瞬時流量Q對應(yīng)的變送器輸出電流信號為：I=Q/QMAX×16mA+4mA則主副流量變送器的輸出電流信號為：I1=Q1/Q1MAX×16mA+4mAI2=Q2/Q2MAX×16mA+4mA主流量信號I1經(jīng)分流器分流后送到調(diào)節(jié)器的外給定端，而副流量信號I2則進入調(diào)節(jié)器的測量端。調(diào)節(jié)器選用PID控制規(guī)律，當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時：I2=Kc×I1Kc為比例器比值系數(shù)。當(dāng)生產(chǎn)工藝要求兩種物料比值k=Q2/Q1時，可得：五、注意事項1．本實驗需要設(shè)置的參數(shù)如下：KP=3（參考值）（比例增益）Ti=18（參考值）（積分時間秒）Td=0（參考值）（微分時間秒）Sp（計算機控制給定值）U（k）（計算機輸出值）PV（主流量檢測值）PV2（副流量檢測值）Kc（比值系數(shù)）2．本實驗需要恒壓供水。六、實驗說明及操作步驟1．根據(jù)實驗系統(tǒng)流程圖，將流量比值實驗所用設(shè)備，按系統(tǒng)框圖連接。2．接通總電源和各儀表電源。3．調(diào)出計算機控制的流量比值實驗界面。將“手動/自動”按鈕轉(zhuǎn)換到自