上下水箱雙容串級控制實驗
一、實驗目的1．熟悉串級控制系統的結構與特點。
2．掌握串級控制系統的投運與參數整定方法。
3．了解階躍擾動分別作用于副對象和主對象時對系統主變量的影響。
二、實驗設備
1．過程控制綜合實驗裝置—PLC控制模塊
2．計算機及MCGS組態軟件—PLC200控制實驗.MCG
3．實驗專用線若干及網線一根。
三、實驗原理
本實驗采用PLC 控制,將下水箱液位控制在設定一定高度。串級回路是由內反饋組成的雙環控制系統，屬于復雜控制范疇。在PLC中設置了兩個虛擬控制器作為主副控制器。將下水箱的液位信號輸出作為主控制器輸入，主控制器的輸出作為副控制器的輸入，在串級控制系統中，兩個控制器任務不同，因此要選擇控制器的不同調節規律進行控制，副控制器主要任務是快速動作，迅速抵制進入副回路的擾動，至于副回路的調節不要求一定是無靜差。主控制器的任務是準確保持下水箱液位在設定值，因此，主控制器采用PI控制器也可考慮采用PID控制器。
上下水箱液位串級控制系統的方塊原理圖如圖所示。
液位串級控制系統塊原理圖
四、實驗步驟與內容
1．了解實驗裝置中的對象，流程圖如圖所示。
上下水箱液位串級控制系統流程圖
2．按要求接好實驗導線和通訊線
將PC與控制臺右側面的PLC通訊口“LAN”用網線連接。
在傳感器信號輸出區域，將上水箱液位信號 LT1端口用實驗線連接到PLC的AI0信號輸入端，將下水箱液位信號 LT2端口用實驗線連接到PLC的AI1信號輸入端，正負一一對應。
將PLC控制模塊輸出信號AO1執行器控制信號輸入區的電動調節閥輸入信號端口。
3．將手動閥門1V1、V3、V4打開，將手動閥門1V2關閉。
4．先打開控制臺左側的總電源開關，按“Start”按鈕啟動設備，再打開PLC控制單元電源。
5．在控制板上打開水泵、電動調節閥電源開關。
6．在PC上運行工程“PLC200控制實驗”。
7．選擇系統管理菜單中的用戶登錄，登錄用戶。
8．進入實驗目錄頁面，選擇 “上下水箱液位串級控制實驗”。
9．參數設置。
周期Ts=1 （參考值）
設定值SV=8 （參考值）
點擊“PID”按鈕，在PID參數面板里設置PID參數
Kc1=10 （參考值） Ti1=60 （參考值）
Td1=0 （參考值） Kc2=6 （參考值）
Ti2=80 （參考值） Td2=0 （參考值）
10.選擇自動控制。
11．觀察計算機上的實時曲線和歷史曲線。
12．待系統穩定后，給定加個階躍信號，觀察其液位變化曲線。
14．實驗完成后，點擊結束實驗退出，關閉各個電源開關，拔出并整理實驗線。