三容水箱對象系統(tǒng)實驗裝置變頻器支路單容液位控制實驗

時間：2024-09-07 15:28:34

一、實驗?zāi)康?br /> 1、了解簡單過程控制系統(tǒng)的構(gòu)成及儀表的應(yīng)用（熟悉儀表的操作）
2、掌握簡單過程控制的原理及儀表使用
二、實驗設(shè)備及參考資料
1．過程控制綜合實驗裝置—儀表控制模塊
2．計算機及MCGS組態(tài)軟件—儀表控制實驗.MCG
3．實驗專用線若干及RS485轉(zhuǎn)232通訊線一根。
三、實驗系統(tǒng)流程圖

圖3-4 變頻器支路單容液位控制
四、實驗原理
本實驗采用儀表控制,將液位控制在設(shè)定高度。根據(jù)上水箱液位信號LT1輸出給儀表,儀表根據(jù)P、I、D參數(shù)進行PID運算，輸出信號給變頻器，然后由變頻器控制變頻器供水系統(tǒng)的進水流量，從而達到控制液位恒定的目的。

五、實驗步驟
1、按附接好實驗導(dǎo)線和通訊線。
在傳感器信號輸出區(qū)域，將上水箱信號 LT1輸出用實驗線連接到智能調(diào)節(jié)儀I（addr：1）的輸入 1-5V 信號輸入端，正負一一對應(yīng)。
將智能調(diào)節(jié)儀I的輸出4-20mA 連接到執(zhí)行器控制信號輸入?yún)^(qū)變頻器控制信號端口，正負一一對應(yīng)。
2、使用485轉(zhuǎn)232通訊線將控制臺右側(cè)面的儀表通訊口 “COM2” 與上位機連接。
3、將手動閥門2V1、V4、V4打開，關(guān)閉2V2、2V3。
4、先打開控制臺左側(cè)的總電源開關(guān)，按“Start”按鈕啟動設(shè)備，再打開儀表電源。
5、運行計算機上儀表控制實驗軟件，選擇系統(tǒng)管理菜單中的用戶登錄，登錄用戶。
6、選擇單回路控制實驗的變頻器支路單容液位控制實驗。
7、選用儀表控制則點擊“儀表參數(shù)”，設(shè)置參數(shù)，
Addr=1 InP=33   OPt=4-20mA    dPt=1
比例系數(shù)P=10，積分系數(shù)I=40， D=0  Ctl = 2
                SCL=0   SCH=1200
                OPL=0   OPH=100
                CF2=0
8、其余參數(shù)不變，參數(shù)設(shè)置完點擊退出。
9、選擇儀表控制，給定設(shè)定值8cm。
10、在控制面板上，打開變頻器電源開關(guān)，打開變頻器啟停開關(guān)，啟動變頻器。
11、待液位平衡后，通過以下方式加干擾：突增（或突減）設(shè)定值的大小，使其有一個正（或負）階躍增量的變化。擾動量為控制量的5％～15％，干擾過大可能造成水箱中水溢出或系統(tǒng)不穩(wěn)定。加入干擾后，水箱的液位便離開原平衡狀態(tài)，經(jīng)過一段調(diào)節(jié)時間后，水箱液位穩(wěn)定至新的設(shè)定值，記錄此時的液位設(shè)定值，液位的響應(yīng)過程曲線將如圖6-8所示。

圖3-4單容水箱液位的階躍響應(yīng)曲線
12．分別適量改變調(diào)節(jié)儀的P及I參數(shù)，重復(fù)步驟10，用計算機記錄不同參數(shù)時系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線。
13．分別用P、PD、PID三種控制規(guī)律重復(fù)步驟4～8，用計算機記錄不同控制規(guī)律下系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線。
六、實驗報告要求
1．畫出單容水箱液位控制實驗的結(jié)構(gòu)框圖。
2．用實驗方法確定調(diào)節(jié)器的相關(guān)參數(shù)，寫出整定過程。
3．根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和曲線，分析系統(tǒng)在階躍擾動作用下的靜、動態(tài)性能。
4．比較不同PI參數(shù)對系統(tǒng)的性能產(chǎn)生的影響。
5．分析P、PI、PD、PID四種控制方式對本實驗系統(tǒng)的作用。
六、思考建議
根據(jù)經(jīng)驗設(shè)定PID控制與儀表自整定PID有什么區(qū)別。

SG-GC06 三容水箱對象系統(tǒng)實驗裝置

一、概述

“SG-GC06型三容水箱對象系統(tǒng)實驗裝置”是由三只互相聯(lián)通的水箱組成，這是一臺具有多個輸入和多個輸出的非線性耦合被控物理模型。它的出現(xiàn)為大專院校，科研院所從事自動控制理論和過程控制研究的教師和科研人員提供了一個具體的復(fù)雜的被控對象。三個水箱的液位之間存在一定的非線性耦合關(guān)系。在這個系統(tǒng)中，既可以進行單個水箱的液位單回路控制，也可以對相鄰兩個水箱的液位進行解耦控制，更可以對三個水箱的液位進行多變量的控制。另外，可以通過閥門的切換將三容水箱控制系統(tǒng)簡化雙容液位控制系統(tǒng)。

“三容水箱對象系統(tǒng)實驗裝置”是模擬現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中對液位進行測量、控制，觀察其變化特性，研究過程控制規(guī)律的教學(xué)產(chǎn)品。它具有過程控制動態(tài)過程的一般特點（大慣量、大延時、非線性），是控制理論與控制工程、過程控制理論教學(xué)、實驗和研究的理想實驗平臺。通過水箱液位的控制系統(tǒng)實驗，用戶除了掌握過程控制理論、計算機、儀器儀表知識和現(xiàn)代控制技術(shù)之外，還可以熟悉生產(chǎn)過程的工藝流程，從控制的角度理解它的靜態(tài)和動態(tài)的工作特性。（注：控制系統(tǒng)由用戶自行配套或選購本公司生產(chǎn)的“三容水箱綜合控制系統(tǒng)實驗平臺”，常規(guī)配置采用遠程數(shù)據(jù)采集模塊作為控制系統(tǒng)。）

二、實驗內(nèi)容（常規(guī)配置）

1. 水箱液位傳感器的特性及其標定

2. 單容水箱對象特性測試實驗

3. 雙容水箱對象特性測試實驗

4. 三容水箱對象特性測試實驗

5. 單容水箱液位的定值控制實驗

6. 雙容水箱液位的定值控制實驗

7. 三容水箱液位的定值控制實驗

8. 二容水箱液位的計算機耦合控制實驗

9. 單容水箱液位的計算機模糊控制實驗

10. 單神經(jīng)元控制實驗

11. 單容水箱液位的計算機預(yù)測控制實驗

12. 壓力的單閉環(huán)控制實驗

13. 流量的單閉環(huán)控制實驗

14. 水箱液位與流量的串級控制實驗

15. 流量的單/雙閉環(huán)比值控制實驗

16. 液位的變比值控制實驗

三、三容水箱綜合控制系統(tǒng)實驗平臺配置清單

序號	編號	名稱	數(shù)量
1.	SG-01	電源控制屏	1 件
1.	SG-02	實驗桌	1 張
2.	SG-12	智能調(diào)節(jié)儀（按實驗要求需配3件）	3 件
2.		配套實驗教學(xué)軟件	1 件
3.	SG-22	遠程數(shù)據(jù)采集模擬量輸出模塊	1 件
	SG-23	遠程數(shù)據(jù)采集模擬量輸入模塊	1 件
		配套實驗教學(xué)軟件	1 套
4.	SG-31	FM148 現(xiàn)場總線遠程I/O模塊（8路模擬量輸入）	1 件
	SG-33	FM151 現(xiàn)場總線遠程I/O模塊（8路模擬量輸出）	1 臺
	SG-34	MACS控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)示意圖	1 件
	SG-35	MCU主控單元（帶PROFIBUS-DP總線通訊接口卡）	1 套
		“和利時”MACS V組態(tài)軟件	1 套
		配套實驗教學(xué)軟件	1 套
5.	SG-41A	S7-300 PLC可編程控制器（含CPU315-2DP模塊、SM331 8路模擬量輸入模塊、SM332 4路模擬量輸出模塊）	1 件
		STEP7 5.2編程軟件	1 套
		WinCC 6.0組態(tài)軟件	1 套
		配套實驗教學(xué)軟件	1 套
6.	SG-44	S7-200 PLC可編程控制器（西門子S7－200<主機CPU224，集成24點開關(guān)量，14點輸入/10點輸出>，模擬量模塊EM235）	1 件
6.		配套實驗教學(xué)軟件	1 套
7.		CP5611專業(yè)網(wǎng)卡及通訊電纜	1 件
8.		MCGS工控組態(tài)軟件（200點）	1 套
9.	SG-51	單片機控制（利用RS232通信接口，配合單片機控制與計算機算法控制軟件<著名MATLAB軟件>，可實現(xiàn)各種數(shù)字式PID運算控制和各種先進的智能控制，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時采集作圖）	1 件
9.		配套實驗教學(xué)軟件	1 套
10.	SG-71	可編程控制器系統(tǒng)（包含F(xiàn)X2N-48MR主機<主機集成48點開關(guān)量>、FX2N-4AD 4路模擬量輸入模塊、FX2N-4DA 4路模擬量輸出模塊）	1 件
10.		配套實驗教學(xué)軟件	1 套
11.	SG-61	ADAM-6015 熱電阻模塊	1 件
	SG-62	ADAM-6024 多功能模塊	1 件
	SG-64	HUB以太網(wǎng)交換機	1 件
		配套實驗教學(xué)軟件	1 套
12.	SG-63	ADAM-6500通信控制模塊	1 件
12.		配套實驗教學(xué)軟件	1 套
13.	SG-03	高可靠護套結(jié)構(gòu)手槍插實驗連接線、航空連接電纜及實驗配件	1 套
14.	SG-GC06	三容水箱對象系統(tǒng)實驗裝置	1套

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三容水箱對象系統(tǒng)實驗裝置變頻器支路單容液位控制實驗

SG-GC06 三容水箱對象系統(tǒng)實驗裝置