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水箱液位與電動閥支路流量串級控制實驗

時間:2024-08-30 10:09:21

一、實驗?zāi)康?br /> 1.熟悉液位-流量串級控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成。   
2.掌握液位-流量串級控制系統(tǒng)的投運與參數(shù)整定方法。
3.研究階躍擾動分別作用于副對象和主對象時對系統(tǒng)主變量的影響。
4.主、副控制器參數(shù)的改變對系統(tǒng)性能的影響。
二、實驗設(shè)備
1.
過程控制綜合實驗裝置—DDC控制模塊
2.計算機及MCGS組態(tài)軟件—DDC控制實驗_ModBusRTU.MCG
3.實驗專用線若干及RS485轉(zhuǎn)232通訊線一根。
三、實驗原理
本實驗采用計算機控制,將上水箱液位控制在設(shè)定高度。串級回路是由內(nèi)反饋組成的雙環(huán)控制系統(tǒng),屬于復(fù)雜控制范疇。在計算機中設(shè)置了兩個虛擬控制器作為主副控制器。將上水箱的液位信號輸出作為主控制器輸入,主控制器的輸出作為副控制器的輸入,在串級控制系統(tǒng)中,兩個控制器任務(wù)不同,因此要選擇控制器的不同調(diào)節(jié)規(guī)律進行控制,副控制器主要任務(wù)是快速動作,迅速抵制進入副回路的擾動,至于副回路的調(diào)節(jié)不要求一定是無靜差。主控制器的任務(wù)是準確保持下水箱液位在設(shè)定值,因此,主控制器采用PI控制器也可考慮采用PID控制器。  液位-流量串級控制系統(tǒng)的方塊原理圖如圖4.7所示。

圖4.7 液位-流量串級控制系統(tǒng)原理圖
四、實驗步驟與內(nèi)容
1.了解實驗裝置中的對象
2. 按如下要求接好實驗導(dǎo)線和通訊線。
使用485轉(zhuǎn)232通訊線將控制臺側(cè)邊DDC通訊口 “COM1” 與上位機連接。
在傳感器信號輸出區(qū)域,將流量計1信號 FT1信號用實驗線連接到DDC控制模塊的AI0信號輸入端,將上水箱液位信號LT1用實驗線連接到DDC控制模塊的AI1信號輸入端,正負一一對應(yīng)。
將DDC控制模塊輸出信號AO0連接到執(zhí)行器控制信號輸入?yún)^(qū)的電動調(diào)節(jié)閥控制信號端口,正負一一對應(yīng)。
3.將手動閥門1V1全開,V3、V4打開,將手動閥門1V2關(guān)閉。
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DDC電源開關(guān)。
5.運行計算機上的 DDC控制實驗_ModBusRTU.MCG工程,選擇“系統(tǒng)管理”下拉菜單中的“用戶登錄”,出現(xiàn)如下界面。

圖4.10 用戶登錄界面
6.點擊“確認”,用戶登錄完畢。選擇“串級控制實驗”下拉菜單中的“上水箱液位與電動閥支路流量串級控制實驗”,出現(xiàn)如下的“上水箱液位與電動閥支路流量串級控制實驗”界面。

圖4.11上水箱液位與電動閥支路流量串級控制實驗界面
7.點擊“參數(shù)設(shè)置”,出現(xiàn)如下界面。

圖4.12 參數(shù)設(shè)置界面
8.將AI0設(shè)置為0 – 1200,AI1設(shè)置為0-30點擊退出,參數(shù)設(shè)置完畢。
9.調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)置。
    Ts=1   (參考值)   SV=8  (參考值)
    Kc1=0.02  (參考值)   Ti1=5(參考值)    Td1=0   (參考值)     
Kc2=8  (參考值)   Ti2=65 (參考值)     Td2=0   (參考值)
10.選擇計算機控制方式, 在控制臺上打開水泵、電動調(diào)節(jié)閥電源。
11.觀察計算機上的實時曲線和歷史曲線。
12.待系統(tǒng)穩(wěn)定后,給定加個階躍信號,觀察其液位變化曲線。
13.再等系統(tǒng)穩(wěn)定后,給系統(tǒng)加個干擾信號,觀察液位變化曲線。
14.實驗結(jié)束后,關(guān)閉水泵1、電動調(diào)節(jié)閥,拆除試驗線。
五、實驗報告要求                                  
1.寫出常規(guī)實驗報告,畫出液位-流量串級控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
2.用實驗方法整定控制器的相關(guān)參數(shù),寫出整定過程。
3.根據(jù)擾動分別作用于主、副對象時系統(tǒng)輸出的響應(yīng)曲線,分析系統(tǒng)在階躍擾動作用下的靜、動態(tài)性能。
4.分析主、副控制器采用不同PID參數(shù)時對本實驗系統(tǒng)性能的影響。
六、思考題
1.為什么副回路的控制器用P控制,而不采用PI控制規(guī)律?

SG-GC22 流體測控技術(shù)綜合實驗臺

 

一、概述:
流體測控技術(shù)綜合實驗臺具有11大特點:
1、 流體測控技術(shù)綜合實驗臺系統(tǒng)具有流體多種參數(shù)檢測。系統(tǒng)以檢測為主,測控兼?zhèn)涮攸c:
SG-GC20 流體測控技術(shù)實驗臺可分別對液體,溫度、壓力、液位、瞬時流量、流體流速等眾多參數(shù)進行檢測和部分參數(shù)進行控制。
2、 系統(tǒng)提供多達不同原理和方法檢測液位,其中具有標準檢測信號,輸出并可遠傳,可組成閉環(huán)PID調(diào)節(jié)控制。
在液位檢測方法中,選用不同最先進的多種不同原理的檢測方法,可拓寬學生工業(yè)知識和視野,有利實驗教學。
1)、超聲波液(物)位變送器。標準信號:4~20mADC輸出;
2)、差壓液位變送器。標準信號:4~20mADC輸出;
3)、投入式擴散硅液位變送器。標準信號:4~20mADC輸出;
4)、光電液位開關(guān):開關(guān)量輸出;
5).電容式液位傳感器,標準信號:4-20mA
3、 系統(tǒng)配置不同原理的液體流量檢測方法,其可組成閉環(huán)PID調(diào)節(jié)控制。包含價值昂貴,技術(shù)先進,功能多樣的時差式超聲波流量計及電磁流量計。
1)、電磁流量計。標準信號:4~20mADC輸出;
2)、渦街流量計。標準信號:4~20mADC輸出;
3)、渦輪式流量計,標準信號:4~20mADC輸出;
4)、玻璃轉(zhuǎn)子流量計,無檢測信號.
5)、自動補償孔板流量計,標準信號輸出
4、系統(tǒng)配有氣源,可對氣體壓力進行位控和氣體流量檢測,壓力范圍設(shè)定為0~400KPa。
5、具有氣、液二相混流裝置;
6、實驗臺配有不銹鋼加熱鍋爐,可對液體溫度進行PID閉環(huán)調(diào)控。溫控范圍:常溫到90℃。加熱系統(tǒng)具有防止無水干燒功能。
7、系統(tǒng)配有自動進排水裝置。減輕勞力,人性化設(shè)計;
8、系統(tǒng)選用智能儀表并配RS485/RS232通訊接口,與上位機(P4)進行通訊;
9、采用全中文工控組態(tài)軟件MCGS;
10、實驗給定參數(shù)可在人機界面上方便設(shè)置、調(diào)整;
    測試數(shù)據(jù)可顯示、存儲、打?。?br /> 11、系統(tǒng)具有安全保護功能;
12、本實驗臺適合石油、化工、水利及環(huán)保類院校流量計量、檢測、傳感、測控等專業(yè)實驗教學。
13、LabVIEW虛擬儀器:8路光耦隔離輸出,8路光耦隔離輸入;16路IO輸入輸出上位機驅(qū)動程序:Labview、(VC、VB)、MCGS,并且具有網(wǎng)絡(luò)功能。

二、基本配置:
1、 超聲波液(物)位變送器                 1只;
2、 差壓液位變送器                            1只;
3、 投入式擴散硅液位變送器                 1只;
4、 光電液位開關(guān)                               1只;
5、 電磁流量計+變送器                       1套;
6、 渦街流量計+變送器                       1套;
7、 玻璃轉(zhuǎn)子液體流量計                      1只;
8、渦輪式流量傳感器                          1只;
9、不銹鋼加熱鍋爐                            1套;
10、壓力變送器                                1只;
11、磁力泵                                      1只;
12、智能電動調(diào)節(jié)閥                          1套;
13、智能調(diào)節(jié)儀                                3套;
14、可控硅調(diào)壓模塊                          1只;
15、氣體靜音壓縮機                          1臺
16、電氣箱+漏電保護器+接觸器+繼電器等      1套;
18、LED數(shù)字壓力表+電流表+溫顯表(合計)   4只;
19、Pt100+變送器                                     2套;
20、實驗臺+電氣部件                                 1套;
21、RS485/RS232變換器                          1只;
22、不銹鋼儲水箱及附件                             1套;
23、不銹鋼型材框架及附件                          1套;
24、有機玻璃實驗水箱                               3只;
25、電磁閥                                             5只;
26、手動閥                                            12只;
27、自動進排水裝置                                 1套;
28、MCGS全中文組態(tài)軟件光盤                   1張;
29、實驗軟件光盤                                    1張;
30、專用實驗線                                      29根;

三、技術(shù)指標:
1、供電電源:AC220V ± 10 %,50 Hz,10A,需良好接地;
2、輸入輸出信號符合IEC標準,選用4~20mADC;
3、工業(yè)人工智能調(diào)節(jié)儀,精度0.5級;
4、超聲波液(物)位變送器:
   工作電壓:220VAC,精度:0.25%,盲區(qū)≤30Cm;
   量程:0~1.5m任何段,選用:0~0.5m,輸出:4~20mADC(二線制);
5、投入式擴散硅液位變送器:
   工作電壓:24VDC,精度:0.5級;
量程:0~0.5m,輸出:4~20mADC(二線制);
6、差壓式液位變送器:
工作電壓:24VDC,精度:±1cm;
量程:0~0.5m,輸出:4~20mADC(二線制);
7、電磁流量計+變送器:
工作電壓:220VAC,精度:±0.5FS;
量程:0~600L/min,介質(zhì):水,輸出:4~20mADC(二線制);
8、渦街流量計:
   工作電壓:220VAC,精度:1級;
量程:0~600L/min,介質(zhì):水,輸出:4~20mADC(二線制);
10、Pt100:
精度:A級,溫度:0-100℃;
11、外形尺寸:
對象:  1600(長)×740(寬)×1700(高)/mm;
控制柜:880(長) ×580(寬)×1900(高)/mm;

四、實驗內(nèi)容:
(一)檢測實驗:
1、超聲波液(物)位檢測實驗;
2、擴散硅液位檢測實驗;
3、差壓式位檢測實驗;
4、差超聲波流量計瞬時流量與累積流量檢測實驗;
5、電磁流量計瞬時流量與累積流量檢測實驗;
6、渦街流量計瞬時流量與累積流量檢測實驗;
7、液體磁力泵出水壓力檢測實驗;
8、鍋爐內(nèi)膽溫度檢測實驗;
(二)控制實驗:
14、超聲波液位位控實驗;
15、擴散硅液位位控實驗;
16、差壓式液位位控實驗;
17、流量位控實驗;
18、電磁流量位控實驗;
19、渦街流量位控實驗;
21、液體壓力位控實驗;
22、超聲波液位PID控制實驗;
23、擴散硅液位PID控制實驗;
24、差壓液位PID控制實驗;
25、流量PID控制實驗;
26、電磁流量PID控制實驗;
27、渦街流量PID控制實驗;
28、鍋爐內(nèi)膽溫度PID控制實驗;