電動閥單容液位控制實驗
一、實驗目的1．了解單回路單容液位定值控制系統(tǒng)的結構與組成。
2．掌握單回路液位定值控制系統(tǒng)控制器參數(shù)的整定。
3．研究控制器相關參數(shù)的變化對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響。
4. 了解電動閥液位控制的特點。
二、 實驗設備
1．過程控制綜合實驗裝置—DDC控制模塊
2．計算機及MCGS組態(tài)軟件—DDC控制實驗_ModBusRTU.MCG
3．實驗專用線若干及RS485轉(zhuǎn)232通訊線一根。
三、實驗原理
本實驗采用計算機控制,將液位控制在設定高度。根據(jù)水箱1液位信號輸出給計算機,計算機根據(jù)P、I、D參數(shù)進行PID運算，輸出信號給電動調(diào)節(jié)閥，然后由電動調(diào)節(jié)閥控制水泵1供水系統(tǒng)的進水流量，從而達到控制設定液位基本恒定的目的。
單容水箱液位過程控制的方塊原理圖如圖3.6所示。
圖3.6 單容水箱液位過程控制原理圖
四、實驗步驟與內(nèi)容（以差壓變送器液位信號舉例）
1．了解實驗裝置中的對象，流程圖如圖3.7所示。
圖3.7 電動閥單容液位控制流程圖
2．按如下要求接好實驗導線。
在傳感器信號輸出區(qū)域，將上水箱液位信號LT1用實驗線連接到DDC控制模塊的AI0信號輸入端，正負一一對應。
將DDC控制模塊輸出信號AO0連接到執(zhí)行器控制信號輸入?yún)^(qū)的電動調(diào)節(jié)閥控制信號端口，正負一一對應。
3．使用485轉(zhuǎn)232通訊線將控制臺側(cè)邊DDC通訊口 “COM1” 與上位機連接。
4．將手動閥門1V1、V3、V4打開，將手動閥門1V2關閉。
5．先打開控制臺左側(cè)的總電源開關，按“Start”按鈕啟動設備，再打開DDC電源開關。
6．運行計算機上的 DDC控制實驗_ModBusRTU.MCG工程，選擇“系統(tǒng)管理”下拉菜單中的“用戶登錄”，如圖3.9所示。
圖3.9 “用戶登錄”界面
9．點擊“確認”，用戶登錄完畢。選擇“單回路控制實驗”下拉菜單中的“電動閥支路單容液位控制實驗”，出現(xiàn)如圖3.10所示的“電動閥支路單容液位控制實驗”界面。
圖3.10 “電動閥支路單容液位控制實驗”界面
10．點擊“參數(shù)設置”，出現(xiàn)的“參數(shù)設置”界面如圖3.11所示。
圖3.11 “參數(shù)設置”界面
11．將AI0設置為0 – 30。點擊退出，參數(shù)設置完畢。
12．按本章第一節(jié)中的經(jīng)驗法或動態(tài)特性參數(shù)法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)，選擇PI控制規(guī)律，并按整定后的PI參數(shù)進行調(diào)節(jié)器參數(shù)設置。
Ts=1 （參考值）
SV=10 （參考值）
Kc=8 （參考值）
Ti=35 （參考值）
Td=0 （參考值）
13.在控制臺上打開水泵、電動調(diào)節(jié)閥電源開關。
14.選擇計算機控制方式。
15．穩(wěn)定后，分別適量改變調(diào)節(jié)儀的P及I參數(shù)，用計算機記錄不同參數(shù)時系統(tǒng)的階躍響應曲線。
16．分別用P、PD、PID三種控制規(guī)律，用計算機記錄不同控制規(guī)律下系統(tǒng)的階躍響應曲線。
17．實驗結束后，關閉水泵、電動調(diào)節(jié)閥，拆除實驗線。
五、實驗報告要求
1．畫出電動閥單容水箱液位定值控制實驗的結構框圖。
2．用實驗方法確定控制器的相關參數(shù)，寫出整定過程。
3．比較不同PID參數(shù)對系統(tǒng)的性能產(chǎn)生的影響。
4．分析P、PI、PID三種控制規(guī)律對本實驗系統(tǒng)的作用。
六、思考題
1. 改變比例度δ和積分時間TI對系統(tǒng)的性能產(chǎn)生什么影響？