水箱液位串级控制文档格式.doc
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2.计算机及相关软件。
三、实验原理
本实验为水箱液位的串级控制系统,它是由主控、副控两个回路组成。
主控回路中的调节器称主调节器,控制对象为中水箱,中水箱的液位为系统的主控制量。
副控回路中的调节器称副调节器,控制对象为上水箱,又称副对象,上水箱的液位为系统的副控制量。
主调节器的输出作为副调节器的给定,因而副控回路是一个随动控制系统。
副调节器的的输出直接驱动气动调节阀,从而达到控制中水箱液位的目的。
为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下的无静差控制,系统的主调节器应为PI或PID控制。
由于副控回路的输出要求能快速、准确地复现主调节器输出信号的变化规律,对副参数的动态性能和余差无特殊的要求,因而副调节器可采用P调节器。
本实验系统结构图和方框图如图5-2所示。
图5-2水箱液位串级控制系统(a)结构图(b)方框图
四、实验控制系统流程图
本实验控制系统流程图如图5-3所示。
图5-3实验控制系统流程图
本实验主要涉及三路信号,其中两路是现场测量信号上水箱和中水箱液位,另外一路是控制阀门定位器的控制信号。
上水箱和中水箱液位检测信号LT1和LT2为标准的模拟信号,直接传送到SIEMENS的模拟量输入模块SM331,SM331和分布式I/O模块ET200M直接相连,ET200M挂接到PROFIBUS-DP总线上,PROFIBUS-DP总线上挂接有控制器CPU315-2DP(CPU315-2DP为PROFIBUS-DP总线上的DP主站),这样就完成了现场测量信号到CPU的传送。
本实验的执行机构为带PROFIBUS-PA通讯接口的阀门定位器,挂接在PROFIBUS-PA总线上,PROFIBUS-PA总线通过LINK和COUPLER组成的DP链路与PROFIBUS-DP总线交换数据,PROFIBUS-DP总线上挂接有控制器CPU315-2DP,这样控制器CPU315-2DP发出的控制信号就经由PROFIBUS-DP总线到达PROFIBUS-PA总线来控制执行机构气动调节阀。
五、实验内容与步骤
本实验选择上水箱和中水箱串联作为被控对象(也可选择中水箱和下水箱)。
实验之前先将储水箱贮足水量,然后将阀门F1-1、F1-2、F1-6全开,将上水箱出水阀门F1-9、中水箱出水阀门F1-10开至适当开度(要求阀F1-9稍大于阀F1-10),其余阀门均关闭。
1、接通控制系统电源,打开用作上位监控的的PC机,进入的实验主界面
2、在实验主界面中选择本实验项即“水箱液位串级控制实验”,系统进入正常的测试状态,呈现的实验界面如图5-4所示。
图5-4实验界面
3、在上位机监控界面中将输出值设置为一个合适的值。
4、合上三相电源空气开关,磁力驱动泵上电打水,适当增加/减少主调节器的输出量,使中水箱的液位平衡于设定值,且上水箱液位也稳定于某一值(此值一般为3~5cm,以免超调过大,水箱断流或溢流)。
5、整定调节器参数,并按整定得到的参数进行调节器设定。
6、待液位稳定于给定值时,将调节器切换到“自动”状态,待液位平衡后,通过以下几种方式加干扰:
(1)突增(或突减)设定值的大小,使其有一个正(或负)阶跃增量的变化;
(2)将阀F1-5、F1-12开至适当开度(改变负载);
(3)将气动调节阀的旁路阀F1-3或F1-4(同电磁阀)开至适当开度;
以上几种干扰均要求扰动量为控制量的5%~15%,干扰过大可能造成水箱中水溢出或系统不稳定。
加入干扰后,水箱的液位便离开原平衡状态,经过一段调节时间后,水箱液位稳定至新的设定值(后面两种干扰方法仍稳定在原设定值)。
记录此时的设定值、输出值和参数,中水箱液位的响应过程曲线将如图5-5所示。
图5-5水箱液位的响应过程曲线
7、适量改变主、副控的PID参数,重复步骤6,通过实验界面下边的切换按钮,观察计算机记录不同参数时系统的响应曲线。
六、设计报告要求
1、画出水箱液位串级控制系统的结构框图。
2、用实验方法确定调节器的相关参数,并写出整定过程。
3、根据扰动分别作用于主、副对象时系统输出的响应曲线,分析系统在阶跃扰动作用下的静、动态性能。
4、分析主、副调节器采用不同PID参数时对系统的性能产生的影响。
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“平凡日常的记忆,最关一餐一饭。
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”
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有人说:
寻常日子,一碗粥,一碗面,充斥了平凡生活里的平淡,经历的种种,需要我们沉静心灵,从日复一日里濡养自身,去慢慢感受生活的五味杂陈,而不是因为你比别人富裕,就感觉你比别人高一等,就目中无人,这只能证明你的肤浅
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