2、掌握簡(jiǎn)單過(guò)程控制的原理及儀表使用
二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及參考資料
1．過(guò)程控制綜合實(shí)驗(yàn)裝置—儀表控制模塊
2．計(jì)算機(jī)及MCGS組態(tài)軟件—儀表控制實(shí)驗(yàn).MCG
3．實(shí)驗(yàn)專用線若干及RS485轉(zhuǎn)232通訊線一根。
三、 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)流程圖
圖3-4 變頻器支路單容液位控制
四、 實(shí)驗(yàn)原理
本實(shí)驗(yàn)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(hào)LT1輸出給儀表,儀表根據(jù)P、I、D參數(shù)進(jìn)行PID運(yùn)算，輸出信號(hào)給變頻器，然后由變頻器控制變頻器供水系統(tǒng)的進(jìn)水流量，從而達(dá)到控制液位恒定的目的。
五、實(shí)驗(yàn)步驟
1、按附接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線和通訊線。
在傳感器信號(hào)輸出區(qū)域，將上水箱信號(hào) LT1輸出用實(shí)驗(yàn)線連接到智能調(diào)節(jié)儀I（addr：1）的 輸入 1-5V 信號(hào)輸入端，正負(fù)一一對(duì)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(hào)輸入?yún)^(qū)變頻器控制信號(hào)端口，正負(fù)一一對(duì)應(yīng)。
2、使用485轉(zhuǎn)232通訊線將控制臺(tái)右側(cè)面的儀表通訊口 “COM2” 與上位機(jī)連接。
3、將手動(dòng)閥門2V1、V4、V4打開(kāi)，關(guān)閉2V2、2V3。
4、先打開(kāi)控制臺(tái)左側(cè)的總電源開(kāi)關(guān)，按“Start”按鈕啟動(dòng)設(shè)備，再打開(kāi)儀表電源。
5、運(yùn)行計(jì)算機(jī)上儀表控制實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的變頻器支路單容液位控制實(shí)驗(yàn)。
7、選用儀表控制則點(diǎn)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(diǎn)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(kāi)變頻器電源開(kāi)關(guān)，打開(kāi)變頻器啟停開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)變頻器。
11、待液位平衡后，通過(guò)以下方式加干擾：突增（或突減）設(shè)定值的大小，使其有一個(gè)正（或負(fù)）階躍增量的變化。 擾動(dòng)量為控制量的5％～15％，干擾過(guò)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(kāi)原平衡狀態(tài)，經(jīng)過(guò)一段調(diào)節(jié)時(shí)間后，水箱液位穩(wěn)定至新的設(shè)定值，記錄此時(shí)的液位設(shè)定值，液位的響應(yīng)過(guò)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(jì)算機(jī)記錄不同參數(shù)時(shí)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(jì)算機(jī)記錄不同控制規(guī)律下系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線。
六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
1．畫出單容水箱液位控制實(shí)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)框圖。
2．用實(shí)驗(yàn)方法確定調(diào)節(jié)器的相關(guān)參數(shù)，寫出整定過(guò)程。
3．根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和曲線，分析系統(tǒng)在階躍擾動(dòng)作用下的靜、動(dòng)態(tài)性能。
4．比較不同PI參數(shù)對(duì)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(duì)本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的作用。
六、 思考建議
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定PID控制與儀表自整定PID有什么區(qū)別。
DB-CG05三容水箱控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置是由三只互相聯(lián)通的水箱組成，這是一臺(tái)具有多個(gè)輸入和多個(gè)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(dòng)控制理論和過(guò)程控制研究的教師和科研人員提供了一個(gè)具體的復(fù)雜的被控對(duì)象。三個(gè)水箱的液位之間存在一定的非線性耦合關(guān)系。在這個(gè)系統(tǒng)中，既可以進(jìn)行單個(gè)水箱的液位單回路控制，也可以對(duì)相鄰兩個(gè)水箱的液位進(jìn)行解耦控制，更可以對(duì)三個(gè)水箱的液位進(jìn)行多變量的控制。另外，可以通過(guò)閥門的切換將三容水箱控制系統(tǒng)簡(jiǎn)化雙容液位控制系統(tǒng)。
本裝置是模擬現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)液位進(jìn)行測(cè)量、控制，觀察其變化特性，研究過(guò)程控制規(guī)律的教學(xué)產(chǎn)品。它具有過(guò)程控制動(dòng)態(tài)過(guò)程的一般特點(diǎn)（大慣量、大延時(shí)、非線性），是控制理論與控制工程、過(guò)程控制理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)和研究的理想實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通過(guò)水箱液位的控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，用戶除了掌握過(guò)程控制理論、計(jì)算機(jī)、儀器儀表知識(shí)和現(xiàn)代控制技術(shù)之外，還可以熟悉生產(chǎn)過(guò)程的工藝流程，從控制的角度理解它的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的工作特性。（注：控制系統(tǒng)由用戶自行配套或選購(gòu)本公司生產(chǎn)的“三容水箱綜合控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”，常規(guī)配置采用遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊作為控制系統(tǒng)。）
二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（常規(guī)配置）
1、水箱液位傳感器的特性及其標(biāo)定
2、單容水箱對(duì)象特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)
3、雙容水箱對(duì)象特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)
4、三容水箱對(duì)象特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)
5、單容水箱液位的定值控制實(shí)驗(yàn)
6、雙容水箱液位的定值控制實(shí)驗(yàn)
7、三容水箱液位的定值控制實(shí)驗(yàn)
8、二容水箱液位的計(jì)算機(jī)耦合控制實(shí)驗(yàn)
9、單容水箱液位的計(jì)算機(jī)模糊控制實(shí)驗(yàn)
10、單神經(jīng)元控制實(shí)驗(yàn)
11、單容水箱液位的計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)控制實(shí)驗(yàn)
12、壓力的單閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)
13、流量的單閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)
14、水箱液位與流量的串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)
15、流量的單/雙閉環(huán)比值控制實(shí)驗(yàn)
16、液位的變比值控制實(shí)驗(yàn)