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1、实验九DCS水箱液位控制系统实验目的1、了解单回路控制的特点和调节品质，掌握PID参数对控制性能的影响。2、学会分析执行器风开风关特性的选择及调节器正反作用的确定。3、初步掌握单回路控制系统的投运步骤以及单回路控制器参数调整方法。实验设备A3000过程对象的下水箱V103, SUPCONDCS,支路系统1,支路系统2。图9-1A3000过程控制系统示意图实验原理9-2单回路控制系统方框图图9-2为单回路控制系统方框图的一般形式，它是由被控对象、执行器、 调节器和测量变送器组成一个单闭环控制系统。系统的给定量是某一定值，要求 系统的被控制量稳定至给定量。由于这种系统结构简单，性能较好，调试方便等
2、 优点，故在工业生产中已被广泛应用。控制器采用PID控制规律，常用的控制规 律有比例(P)调节、比例积分(PI)调节、比例微分(PD)调节、比例积分微分(PID)调 节。调节器参数的整定一般有两种方法：一种是理论计算法，即根据广义对象的 数学模型和性能要求，用根轨迹法或频率特性法来确定调节器的相关参数；另一 种方法是工程实验法，通过对典型输入响应曲线所得到的特征量，然后查照经验 表，求得调节器的相关参数。工程实验整定法有临界振荡法、衰减振荡法。(1)临界振荡法将Ti玲8,Td=0,调整b至较大值，逐渐减小6,直至出现等幅振荡如下图所 示，记下6r(临界比例带),根据6r,Ta查表得b,Ti,T
3、d,见下表图9-2临界震荡过程表9-1临界比例度法控制器参数计算表临界比例度法的优点是应用简单方便，但此法有一定限制。首先要产生允 许受控变量能承受等幅振荡的波动，其次是受控对象应是二阶和二阶以上或具有 纯滞后的一阶以上环节，否则在比例控制下，系统是不会出现等幅振荡的。在求 取等幅振荡曲线时，应特别注意控制阀出现开、关的极端状态。(2)衰减振荡法将Tif8,Td=0,调b使被控量达4： 1或10： 1如下图所示；对应5,根据b,T 确定b,Ti,Td,见下表图9-44： 1衰减震荡曲线表9-2衰减曲线法控制器参数计算表实验流程介绍以第1套实验装置为例，在A3000高级过程控制实验系统中，下图所
4、示为 液位单回路控制系统。图9-4 A3000单回路控制系统实验步骤1、SUPCONDCS操作熟悉由学生启动操作站上的Supcondcs监控画面，注意各组只启动自己的小组 画面，不要乱动其他组的装置，所有一切操作都在DCS上有记录。进入画面后， 要求学生首先熟悉DCS操作，逐项熟悉下面的内容：（1）监控画面上工具条按钮的意义与用法；（2）如何进行画面切换与翻页；（3）如何切换到流程画面和趋势画面；（4）流程图画面熟悉，与实际系统的对应；（5）在流程画面上的操作，包括：电磁阀开关面板的弹出、调节器面板的 弹出、手操器面板的弹出；（6）熟悉开关面板的操作；（7）熟悉调节器面板的操作，包括给定值、阀
5、位、手自动切换等；（8）熟悉手操器面板的操作；（9）熟悉如何通过调节器面板切换到PID整定画面；（10）熟悉PID整定面板上各个内容的操作，包括：熟悉怎样设置PID调 节器的正反作用、PID参数、手自动、给定、阀位、曲线倍率选择等。2、单回路控制系统在DCS操作站上通过用鼠标点击画面上的LlClOO3框调出LlClOo3调节面板, 用鼠标左键点击LlCIOo3调节面板上的按钮，将该调节器切至手动，变频器可以 认为具有风开特性，正确判断并设置调节器的正反作用。L调节器正反作用如何 确定？ 2.简单控制系统的投用步骤是什么？3.分析一下，DCS的数字PID算法如何实现无扰动切换？内容一：Pl控制（
6、I）在DCS上，使LlCIOO3处于手动状态，给该调节器输出一定的开度， 使水箱开始加水到一定高度（50%以下），并稳定下来，设置LICIOO3控制器为 Pl控制，然后在LICIoo3的调节面板上用鼠标左键点击面板上的按钮，将IJelOO3切入自动，在相同液位工作点下，对该液位控制系统的液位给定值 做一个阶跃（范围不要太大，5%15%之间，正向或负向），观察不同比例度和积分时间下的控制效果，分析比例度和积分时间对控制效果的影响。（2）对Pl控制器进行工程整定，并将整定后的参数置入控制器，然后对 对该液位控制系统的液位给定值做一个阶跃，观察控制效果。（3）在A3000装置上打开QV-105,在DCS上调出HIC1002手操器面板， 给该手操器输出一个开度（比如10%）,对液位控制系统施加干扰，观察控制 系统对干扰的抑制效果。内容二：PID控制采用PlD控制，重复上面内容一的实验。实验报告要求以实验报告模板为基本格式，上交电子版实验报告。实验报告文件名为：实验名称+班级+姓名+学号最后两位。例：实验一弹簧管压力表校验实验+ 储运09-2+卢智博+18。试验实验报告中内容应全面、格式整洁、图表齐全逐一详细回答实验讲义 当中的问题（重点，用红色黑体字体）。明确给出实验结论，并进行分析（重 点）。写出实验心得。报告如有雷同，取消成绩。
