過程控制專業(yè)實訓

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1、目錄實訓一雙容水箱特性的測試…………………………………………1實訓二雙容水箱液位定值控制系統(tǒng)…………………………………7實訓三鍋爐內膽水溫位式控制系統(tǒng)…………………………………9實訓四水箱液位串級控制系統(tǒng)………………………………………12實訓五下水箱液位與進水流量的串級控制系統(tǒng)……………………17實訓六下水箱液位的前饋-反饋控制系統(tǒng)……………………………20總結………………………………………………………………………2323實訓一雙容水箱特性的測試一、實訓目的1.掌握雙容水箱特性的階躍響應曲線測試方法;2.根據(jù)由實訓測得雙容液位的階躍響應曲線,確定其特

2、征參數(shù)K、T1、T2及傳遞函數(shù);3.掌握同一控制系統(tǒng)采用不同控制方案的實現(xiàn)過程。二、實訓設備(同前)三、原理說明圖1雙容水箱對象特性測試系統(tǒng)(a)結構圖(b)方框圖由圖1-123所示,被測對象由兩個不同容積的水箱相串聯(lián)組成,故稱其為雙容對象。自衡是指對象在擾動作用下,其平衡位置被破壞后,不需要操作人員或儀表等干預,依靠其自身重新恢復平衡的過程。根據(jù)本章第一節(jié)單容水箱特性測試的原理,可知雙容水箱數(shù)學模型是兩個單容水箱數(shù)學模型的乘積,即雙容水箱的數(shù)學模型可用一個二階慣性環(huán)節(jié)來描述:G(s)=G1(s)G2(s)=(1-1)式中K=k1k2,為雙容水箱的放

3、大系數(shù),T1、T2分別為兩個水箱的時間常數(shù)。本實訓中被測量為下水箱的液位,當中水箱輸入量有一階躍增量變化時,兩水箱的液位變化曲線如圖1-2所示。由圖1-2可見,上水箱液位的響應曲線為一單調上升的指數(shù)函數(shù)(圖1-2(a));而下水箱液位的響應曲線則呈S形曲線(圖1-2(b)),即下水箱的液位響應滯后了,它滯后的時間與閥F1-10和F1-11的開度大小密切相關。圖1-2雙容水箱液位的階躍響應曲線(a)中水箱液位(b)下水箱液位雙容對象兩個慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)可按下述方法來確定。在圖1-3所示的階躍響應曲線上求?。?1)h2(t)

4、t=t1=0.4h2(∞)

5、時曲線上的點B和對應的時間t1;(2)h2(t)

6、t=t2=0.8h2(∞)時曲線上的點C和對應的時間t2。圖1-3雙容水箱液位的階躍響應曲線23然后,利用下面的近似公式計算式(1-2)(1-3)(1-4)0.32〈t1/t2〈0.46由上述兩式中解出T1和T2,于是得到如式(1-1)所示的傳遞函數(shù)。在改變相應的閥門開度后,對象可能出現(xiàn)滯后特性,這時可由S形曲線的拐點P處作一切線,它與時間軸的交點為A,OA對應的時間即為對象響應的滯后時間。于是得到雙容滯后(二階滯后)對象的傳遞函數(shù)為:G(S)=(1-4)四、實訓內容與步驟本實訓選擇中水箱和下水箱串聯(lián)

7、作為被測對象(也可選擇上水箱和中水箱)。實訓之前先將儲水箱中貯足水量,然后將閥門F1-1、F1-2、F1-7全開,將中水箱出水閥門F1-10、下水箱出水閥門F1-11開至適當開度(要求F1-10開度稍大于F1-11的開度),其余閥門均關閉。具體實訓內容與步驟按五種方案分別敘述,這五種方案的實訓與用戶所購的硬件設備有關,可根據(jù)實訓需要選做或全做。智能儀表控制步驟如下:1.將SA-12掛件掛到屏上,并將掛件的通訊線插頭插入屏內RS485通訊口上,將控制屏右側RS485通訊線通過RS485/232轉換器連接到計算機串口2,并按照本章第一節(jié)控制屏接線圖2-3

8、連接實訓系統(tǒng)。將“LT3下水箱液位”鈕子開關撥到“ON”的位置。2.接通總電源空氣開關和鑰匙開關,打開24V開關電源,給壓力變送器上電,按下啟動按鈕,合上單相Ⅰ、單相Ⅲ空氣開關,給智能儀表及電動調節(jié)閥上電。233.打開上位機MCGS組態(tài)環(huán)境,打開“智能儀表控制系統(tǒng)”工程,然后進入MCGS運行環(huán)境,在主菜單中點擊“實訓二、雙容自衡水箱對象特性測試”,進入實訓二的監(jiān)控界面。4.在上位機監(jiān)控界面中將智能儀表設置為“手動”輸出,并將輸出值設置為一個合適的值(一般為最大值的40~70%,不宜過大,以免水箱中水溢出),此操作需通過調節(jié)儀表實現(xiàn)。5.合上三相電源空

9、氣開關,磁力驅動泵上電打水,適當增加/減少智能儀表的輸出量,使下水箱的液位處于某一平衡位置,記錄此時的儀表輸出值和液位值。6.液位平衡后,突增(或突減)儀表輸出量的大小,使其輸出有一個正(或負)階躍增量的變化(即階躍干擾,此增量不宜過大,以免水箱中水溢出),于是水箱的液位便離開原平衡狀態(tài),經過一段時間后,水箱液位進入新的平衡狀態(tài),記錄下此時的儀表輸出值和液位值,液位的響應過程曲線將如圖1-4所示。圖1-4雙容水箱液位階躍響應曲線7.根據(jù)前面記錄的液位和儀表輸出值,按公式(1-2)計算K值,再根據(jù)圖1-3中的實訓曲線求得T1、T2值,寫出對象的傳遞函數(shù)

10、。五、實訓結果1.雙容水箱液位特性測試實訓的結構框圖。232.根據(jù)實訓得到的數(shù)據(jù)及曲線,分析并計算出雙容水箱

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