2023年水箱液位控制实验指导书学生版.doc

实验四 单回路控制系统设计 一、目的 1 测试系统性能指标 当给定值或对象介质阶跃扰动时，掌握测试控制系统的过渡过程曲线方法并计算其性能指标。 2 PID的参数影响 测试并分析不良的P、I、D参数对控制系统性能指标的影响，掌握人工整定PID参数的方法。 3 调节器的使用 熟悉调节器的参数设置和手动、自动的操作方法。 二、实验装置和设备 〔1〕QXLPC-IV型小型过程控制实验装置，〔如图1所示〕。 〔2〕S7200系列PLC〔主机CPU222CN 8点input，6点output；扩展单元EM235 4AI,1AO〕。 〔3〕执行器：MICROMASTER 420型变频器以及160Q-8F磁动泵；晶闸管SCR。 〔4〕压力变送器、液位变送器、Pt100铂电阻和数显温度变送仪、涡轮流量计和数显流量变送仪。 〔5〕QXLPC-IV型小型过程控制实验装置。 〔6〕安装有软件STEP 7-MicroWIN 的PC机。 三、内容与步骤 1.按对应的流程图的要求接线,对外围设备进行选择。 用变频器作执行器去控制液位时，出水手阀V22应开启一半左右；而控制压力、流量时，出水阀V22应全开。电磁阀VD1不通电处于关闭状态；并联手筏V1应开启〔V1和VD1至少有一个开启才能启动泵〕。假设实验中要用VD1进行对象扰动，那么开关量选择开关置于PLC，VD1的并联手阀VI开启一半左右。 没有温度调节的实验，不要接通“加热〞开关！假设要做温度调节实验，要等锅炉水位＞100mm〔20%〕后才能接通“加热〞开关。 2.PG/PC接口设置 1)双击指令树“设置PG/PC接口〞图标，在翻开的对话框中设置编程计算机的“PC/PPICable〔PPI〕〞的属性。设地址为2其它的选择默认设置，本地连接采用COM1端口。 2)双击指令树文件夹“通信〞图标，双击刷新设备后,程序软件将会自动自动搜索连接在网络上的S7-200,之后选择所显示的S7-200,建立PC机与PLC之间的连接。 3.将“全部实验〞下载到PLC中并开始运行，且关闭该界面。 4.接通操作台的电源，1分钟后将变频器的使能开关从“0”切到“1”，水泵启动，调节变频器内给定电位器，观察调节仪或的压力测量值，使压力值在适宜的范围内。此后可进行实验操作〔略〕。 5.翻开组态王 首先在桌面上双击组态王的图标,在跳出的如下界面中选择运行。 鼠标点击进入系统,在下面的界面中选择实验四。 注意:在选择实验前请先确认接线和外围设备的选择是否正确! 5.在跳出的界面中先进行手动调节 当PV值到达需要给定的值10%附近的时候点手动切换到自动模式. 要求〔一〕：调节器投入自动并分别进行给定值的正、反向阶跃扰动，同步记录自动〔闭环〕系统中的被调参数——液位的过渡过程曲线，分别求解系统的时域类性能指标：〔1〕衰减比n = Y1/Y3，〔2〕超调量σ= Y1/Y〔∞〕x100%，〔3〕剩余偏差e〔∞〕=SV—PV〔∞〕，〔4〕调节时间ts。 要求〔二〕：修改P、I、D参数，使输出尽可能成为4:1衰减曲线。 6．曲线显示 点击开始显示曲线 曲线的操作 坐标操作：可以放大，缩小X，Y轴，来更加清晰的分析曲线 保存曲线：保存还可以通过保存曲线来保存做过的曲线 我们在桌面上保存一个曲线的文件，它是以Excel表格的形式保存在桌面上的。 我们可以在程序的历史曲线分析上来分析曲线 也可以翻开表格，来直接分析曲线 A列表示在X轴上的坐标(单位：秒)，B列表示曲线在Y轴上的坐标，Index=0表示第一条曲线，Index=1表示第二条曲线，依次类推。 四、实验本卷须知 〔1〕实验装置中有些部件精细，容易损坏，实验中严禁学生私自操作。实验中遇到不正常情况或设备损坏，应立即通知指导教师，不得隐瞒。 〔2〕准确性与安全性。 五、时间地点 实验课时间：按教学方案规定安排 实验课地点：实验楼0814 智能控制网络实训室 六、考核标准 〔1〕团结合作，完成任务要求内容，获得系统输出响应曲线并根据实验曲线能求取相应参数， 占50分； 〔2〕实验报告按照要求书写工整，条理清楚，说明正确，能够分析P,I,D参数变化对控制质量的影响，占50分。 七、参考资料 [1]施仁.自动化仪表与过程控制[M].电子工业出版社.北京.2023 [2]被控对象数学模型的实验测定实验指导书。 8