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自动化仪表与过程控制 实验报告 教 师： 岳 伟 挺 . 班 级： . 学 号： . 学 生 姓 名： 陈 逸 武 . 完 成 日 期： 2013.12.29 . 实验一、水箱液位实验 实验目的 通过实验了解磁翻板液位计的工作原理以及二线制接线方式。 通过实验了解宇电仪表519的操作及设定；能通过519仪表进行液位显示和阀门控制。 熟悉掌握控制仪器的参数设置。 熟悉掌握电动调节阀的使用及仪表接线方法。 熟悉掌握压力液位变送器的安装于仪表接线。 二、实验配置清单 表1-1 水箱液位定值控制实验配置清单 序号 名称 电气代号 型号 数量 备份 1 离心泵 M1 MS60/22V/0.37KW 1台 2 电动调节阀 QS QSTP-16KA 1台 3 磁翻板液位计 UHZ UHZ-3 1个 4 智能调节仪1 巡检仪调节仪模块/X2 AI-519AX3S-24VDC 1块 5 精密电阻 250欧 1个 6 连接导线 若干 7 通信电缆 1跟 8 232/485转换模块 1个 9 计算机 1台 10 组态软件 MCGS5.5 1套 11 监控软件 1套 三、实验电器接线图 四、实验原理 图1-6为单回路水箱液位控制系统，单回路调节系统一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数的恒定，而调节器只接受一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。本系统所要保持的恒定参数是液位的给定高度，即控制的任务是控制上水箱液位等于给定值所要求的高度。根据控制框图，这是一个闭环反馈单回路液位控制，采用工业智能仪表控制。当调节方案确定之后，接下来就是整定调节器的参数，一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数选择有着很大的关系。合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。反之，控制器参数选择得不合适，则会使控制质量变坏，达不到预期效果。因此当一个单回路控制系统组成好以后，如何整定好控制器的参数是一个很重要的实际问题。一个控制系统设计好以后，系统的投运和参数整定是十分重要的工作。 一般言之，用比例（P）调节器的系统是一个有差系统，比例度δ的大小不仅会影响到余差的大小，而且也与系统的动态性能密切相关。比例积分（PI）调节器，由于积分的作用，不仅能实现系统无余差，而且只要参数δ，Ti调节合理，也能使系统具有良好的动态性能。比例积分微分（PID）调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D的作用，从而使系统既无余差存在，又能改善系统的动态性能（快速性、稳定性等）。在单位阶跃作用下，P、PI、PID调节系统的阶跃响应分别如图1-7中的曲线①、②、③所示。 图1-7、 P、PI和PID调节的阶跃响应曲线 五、实验内容和步骤 1、系统连线 （1）将系统的所有电源开关打在关的位置。 （2）按照实验电气图将系统接好 2、仪表操作 3、启动实验装置 4、实验内容 （一）比例调节（P）控制 （二）比例积分调节器（PI）控制 （三）比例积分微分调节（PID）控制 （四）用临界比例度法整定调节器的参数 六、实验报告 （1）控制系统的方框图 （2）PI调节器控制时的阶跃响应曲线 六、注意事项 （1）实验设备连线时，要关闭所有电源。 （2）实验线路接好后，必须经指导老师检查认可后方可接通电源。 （3）在实验暂停期间，应将阀门关闭，防止水箱内的水回流。 七、思考题 （1）要先了解实验对象和内容，做PID设计时不要加入微分调节，并且注意每次观察波形时要控制参数有阶跃响应。 （2）避免输出参数的改变对实验对象造成不必要的扰动。 （3）加入积分作用，增大比例系数。 实验二、加热水箱温度定值控制实验 实验目的 1、了解单回路温度控制系统的组成与工作原理。 2、研究P、PI、PD和PID四种调节器分别对温度系统的控制作用。 3、进一步熟悉PID控制器参数的整定方法。 二、实验配置清单 序号 名称 电气代号 型号 数量 备份 1 离心泵 M2 MS60/22V/0.37KW 1台 2 加热水箱 1台 2 Pt100 Pt100 1个 3 加热管温度控制仪 AI-519AX3S 1块 4 加热管调压模块 TY1 1块 4 精密电阻 250欧 1个 5 连接导线 若干 6 通信电缆 1跟 7 232/485转换模块 1个 8 计算机 1台 9 组态软件 1