过程控制系统实习.docx

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过程控制系统实习

（一）单回路控制系统

一•实验目的2

二•实验要求2

三•实验设备2

四•实验原理3

五•实验步骤3

六•实验分析5

七•实验结果6

（二）串级控制系统

一•实验目的8

二•实验原理8

三•实验步骤9

四•实验分析10

五•实验结果11

（三）总结

一·实习心得：

13

（一）单回路控制系统

一·实验目的

1·了解单回路液位控制系统的组成；PID调节器、执行机构、被控对象和测量环节等各个单元的工作原理和工作情况。

2·了解单回路压力控制系统的组成；PID调节器、执行机构、被控对象和测量环节等各个单元的工作原理和工作情况。

3·了解单回路流量控制系统的组成；PID调节器、执行机构、被控对象和测量环节等各个单元的工作原理和工作情况。

二·实验要求

1·针对过程控制实验装置，了解各个组成部分。

2·理解单回路控制系统的控制原理以及PID调节方法。

3·画出控制系统方框图，将实验结果附上。

4·分析PID参数的作用。

5·阐述实验结论。

三·实验设备

1·压力传感器型号：

JYB-KO-HVG

2·液位传感器型号：

P47-F4Y-2D-1CO-S276

3·流量传感器型号：

GEMS173931

4·电机型号：

DP-60

5·数字显示仪表数模转换器工控机计算机水箱

四·实验原理

1·过程控制实验装置流程图

2·控制方框图

五·实验步骤

<1>流量

1·按过程控制实验装置流程图熟悉系统的组成。

2·检查连接线路和水路。

连接管路L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10、L11和手动阀F1、F3、F5。

3·检查电源输入、输入输出端子等是否短路，正常后通电，观测流量计的输出以及工控机的模拟输入。

4·标定流量测量变换值并建立被控对象的数学模型（可等效成一阶惯性环节）。

5·测试输出电路。

6·设定、调整工控机中PID参数。

7·给定流量设定值1.5L/min，记录闭环控制曲线。

8·改变PID参数，重复7。

9·关小阀F5，做扰动实验。

<2>压力

1·按过程控制实验装置流程熟悉系统的组成。

2·检查连接线路和水路。

连接管路L7、L8、L9、L10、L11、L12、L13和阀F4（全开）、F5（半开）。

3·检查电源输入、输入输出端子等是否短路，正常后通电，观测压力计的输出以及工控机的模拟输入。

4·标定压力测量变换值并建立被控对象的数学模型（可等效成一阶惯性环节）。

5·测试输出电路。

6·设定、调整工控机中PID参数。

7·给定压力额定值6mbar，记录闭环控制曲线。

8·改变PID参数，重复7。

9·增加扰动信号（F5开大），做扰动实验。

<3>液位

1·按过程控制实验装置流程熟悉系统的组成。

2·检查连接线路和水路。

连接管路L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L9、L10、L11和手动阀F1、F2（关）、F3、F5。

3·检查电源输入、输入输出端子等是否短路，正常后通电，观测超声波传感器的输出以及工控机的模拟输入。

4·标定液位测量变换值并建立被控对象的数学模型（可等效成一阶惯性环节）。

5·测试输出电路。

6·设定、调整工控机中PID参数。

7·给定液位设定值3000mL，记录闭环控制曲线。

8·改变PID参数，重复7。

9·打开水路调节阀F2，做扰动实验。

六·实验分析

1·采用PID整定方法

2·PID的特点是对克服对象的容量滞后有显著的效果。

3·PID适用于负荷变化大，容量滞后大，控制质量要求很高的系统。

4·选择PID控制器，只需设置Kp，Ki，Kd的值即:

其中，Kc为控制器的增益，Ki为积分积分增益，Kd为微分增益。

Ti和Td分别为积分时间和微分时间，他们都具有时间量纲s和1/s，Δt为采样时间。

根据经验法试直可得出流量控制系统的Kc,Ki,Kd直即：

Kc=12Ki=4Kd=0.5

根据经验法试直可得出压力控制系统的Kc,Ki,Kd直即：

Kc=2.5Ki=0.5Kd=0.005

根据经验法试直可得出液位控制系统的Kc,Ki,Kd直即：

Kc=1.355Ki=0.0028Kd=0.0007

七·实验结果

流量

压力

液位

（二）串级控制系统

一·实验目的

了解串级控制系统的基本原理及其组成；PID调节器、执行机构、被控对象和测量环节等各个单元的工作原理和工作情况。

二·实验原理

1•过程控制实验装置流程图

2·串级控制系统的控制框图如下：

串级控制的目的是抵抗二次扰动。

以本次实验为例，液位－流量的串级控制，由于流量的波动，可以改变流量前向通路的阀门开度模拟加入一个流量扰动信号（即上图中所示的f2），可以视为二次扰动，外环为液位环，为了快速克服流量所带来的二次扰动，加入环是非常必要的。

泻水阀门变化导致的液位突变等因素作为一次扰动，主控制器完全能够克服它们带来的影响。

三·实验步骤

1·按图5-2熟悉系统的组成。

2·检查连接线路和水路棗连接管路L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10、L11和手动阀F1、F2（关）、F3、F5。

3·检查电源输入、输入输出端子等是否短路，正常后通电，观测外环热电偶的输出、环电压互感器的输出以及分别对应的工控机的模拟输入。

4·标定液位、流量测量变换值并分别建立、外环被控对象的数学模型（可等效成一阶惯性环节）。

5·测试输出电路。

6·设定、调整工控机中、外环的PID参数（先设计环PID参数，使之达到较好的动态性能，然后设计外环控制器）。

7·给定液位值4000mL，记录闭环控制曲线；并与单回路的控制效果进行比较。

8·打开水路调节阀F2，做一次扰动，5s后恢复，待系统稳定后关小水路调节阀F5，做二次扰动实验，5s后恢复，观察系统鲁棒性（抗扰动能力）。

10·改变、外环PID参数，重复7。

四•实验分析

1•采用PID整定方法

2•PID的特点是对克服对象的容量滞后有显著的效果。

3•PID适用于负荷变化大，容量滞后大，控制质量要求很高的系统。

4•分别设置副、主控制器的参数：

若选择PID控制器，只需设置Kp，Ki，Kd的值即可

其中，Kc为控制器的增益，Ki为积分积分增益，Kd为微分增益。

Ti和Td分别为积分时间和微分时间，他们都具有时间量纲s和1/s，Δt为采样时间。

五·实验结果

总结

实习心得：

一周的时间很快就过去了，在这一周里学到了很多书本以外的知识，看到设备的时候很惊喜，因为它在我看来充满了很多的未知的东西，设备很精巧，让我迫不及待的想知道它的秘密。

计算机与操作设备相连接，通过操作电脑界面，调节PID参数，实现对设备的实际操控，达到预期的理想的效果。

书本上的知识归根结底是要应用到实际当中的，如何把书本上的知识应用到实践当中，是我们目前面临的急切的任务，在这一周有限的时间当中，我努力学习和应用书本上的知识，认真去了解设备的参数和工作原理，调节PID参数是一个漫长的过程，在调节参数的过程中，了解了很多知识，只有在实际操作的时候才能深刻了解，并且印象深刻。

学习是一个漫长而且需要认真对待的过程，学校没有条件让我们多多的实践操作，所以每一次实习对我们来说都是一次宝贵的机会，没有动手能力的人将来根本没有办法在竞争日益激烈的社会生存，在这一周里，我大致了解了液位参数的调试，也通过多次修改参数，得到了理想的曲线，收获了很多的知识，最后一天，我们实习了水箱液位PID参数整定控制实验，学会了如何设置生产参数，虽然只学会了最基本的东西，但对于我们而言，这就是宝贵的知识，难得的经历。

在这一周当中，得到了老师和同学热情耐心的帮助，在此表示十分的感，学习是一个合作的过程，只有善于合作，才能实现1+1>2的效果。

纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行，书本上的知识有所应用，那才叫真正的学会。

实习报告

姓名：

王占宝

班级：

测控09-2班

学号：

24

指导教师：

白fei

2012年4月2日