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2021年过程控制实验报告总终结篇 2021年过程控制实验报告总终结篇 PAGE / NUMPAGES 2021年过程控制实验报告总终结篇 过 程 控 制 综 合 实 践 组 长: 李艳杰 （） 组员姓名: 李 君 （） 刘建为 （） 陆雨顺 （） 叶昌燕 （） 游盛文 （） 张 超 （） 邱 恒 （） 邢瑞强 （） 班 级: 机电学院自动化05级3班 指导老师: 徐宝昌 许亚岚 聂建英 目 录: TOC \o 1-3 \h \z \u 第1章 课程题目分析 3 第2章 单回路双容液位控制系统设计 6 第3章 液位-液位串级双容控制系统设计 23 第4章 前馈-反馈双容液位控制系统设计 33 参考文件 40 课程题目分析 选择题目一 双容液位控制系统设计 [试验目] 设计一双容液位控制系统。要求学生以现有试验装置为基础自行设计, 进行多个类型控制系统设计（单回路、 串级、 前馈等）, 确定选择检测点和操纵变量, 分析说明理由。进行仪表选型, 利用试验室现有计算机控制系统或模拟仪表控制系统来进行系统接线, 完成系统投运, 设定适宜PID参数, 以达成要求控制系统性能指标, 并分析PID三个调整参数对控制系统影响。综合考虑抗干扰问题、 控制系统稳定性、 鲁棒性、 动态性能、 稳态偏差等, 对所设计控制系统进行分析等。 （1）了解A3000试验系统工艺步骤、 工艺指标和操作条件; （2）掌握双容液位控制系统组成、 特点。 （3）熟悉液位控制系统多种自动化仪表及测量点设计、 调整阀选择; （4）熟悉双容对象控制方案和实现方法, 熟悉双容液位控制系统中PID参数调整。 [试验设备] A3000现场系统（本组采取3号设备）, DDC控制系统或常规仪表控制系统。 [设计要求] （1）系统工艺步骤图、 控制方案与简图 （2）控制系统具体设计: 受控对象、 受控变量、 操纵变量、 扰动变量等 （3）测量点设计: 现有测量点位置选择是否正确, 对应测量仪表特征要求等 （4）建立对象动态数学模型, 利用Matlab对控制系统进行仿真 （5）试验系统投运, 包含怎样设计一个完整能够满足设计要求工艺过程, 利用过程控制工程课程中参数整定方法来整定控制器参数, 并将系统投运起来 （6）要求能够得到衰减比为4: 1衰减振荡曲线 （7）控制性能分析 [现场系统组成] A3000现场系统（A3000-FS和A3000-FBS）包含三水箱, 一个锅炉, 一个强制换热器, 两个水泵, 两个流量计, 一个电动调整阀。其她还包含加热管, 大水箱, 如图1.1 所表示 [控制柜组成] A3000控制系统（A3000-CS）包含了传感器、 实施器、 I/O连接板、 三个可换子控制系统板, 第三方控制系统接口板。 水泵出口压力变送器调压器 水泵出口压力变送器 调压器+加热器 锅炉温度传感器 换热器热出温度传感器 换热器冷出温度传感器 储水箱温度传感器 滞后管温度传感器 上水箱液位传感器 中水箱液位传感器 下水箱液位传感器 1#水泵 2#水泵 变频器 电磁流量计 涡轮番量计 电动调整阀 2#电磁阀 1#电磁阀 滞后管 板式换热器 液位开关1 液位开关2 图 图1.1 2型现场系统结构图 图1-4-1 系统结构图 [控制方案设计] 我们组采取了3种控制方案, 分别是单回路, 双液位串级, 前馈反馈控制。 下面我们分别对这3种方案进行设计。 第二章 单回路双容液位控制系统设计 [试验原理] 单回路调整系统, 通常是指用一个控制器来控制一个被控对象, 其中控制器只接收一个测量信号, 其输出也只控制一个实施机构。单回路流量PID控制系统也是一个单回路调整系统, 经典单回路流量PID控制系统方框图以下图所表示: 图2.1 经典单回路流量PID控制系统方框图 在单回路流量PID控制系统中, 以液位为被控量。其中, 测量电路关键功效是测量对象液位并对其进行归一化等处理; PID控制器是整个控制系统关键, 控制单回路液位达成期望设定值。 [工艺步骤图] 图2.2 单回路工艺步骤图 [设计说明] 受控对象: 水槽二 受控变量: 水槽二液位 操纵变量: 进入水槽一流量 扰动变量: 影响被控变量多种扰动 测量变送步骤 : 把水槽2液位测量出来并转化为4-20mA标准电流信号液位变送器 控制器: A3000中PID调整器 实施器:电动调整阀 [试验步骤] 一、 对象特征测试（水箱特征和电动调整阀流量特征） （1）在A3000-FS试验设备上, 打开阀门JV201、 JV205,调整下水箱闸板开度15mm, 其它阀门关闭, 组成双容单回路液位控制。检验全部测量原件和接线及其她原件均无误后,