实验八加热水箱温度与流量串级控制实验.doc

实验八加热水箱温度与流量串级控制实验 本实验的主要目的是为了熟悉温度与流量串级控制系统的结构与组成，掌握温度与流量串级控制系统的参数整定与投运方法，并研究阶跃扰动分别作用于主、副环时对系统主控制量的影响。 实验设备包括化工自动化仪表实验平台、实验导线、计算机、MCGS组态软件、RS485/232转换器等。 实验原理是基于复合加热水箱的水温和流量串级控制系统，系统的主控量为复合加热水箱的水温，副控量为复合加热水箱外层冷却循环水的流量。加热水箱内的电加热管持续恒压加热，执行元件为电动调节阀，它控制管道中流过的冷水的流量大小，以改变加热水箱中的水温。副回路是一个随动系统，要求副回路的输出能准确、快速地复现主调节器输出的变化规律，以达到对主控制量温度的控制目的。 在实验中，我们首先将实验设备连接好，然后打开阀F1—２、F１－5，其余手动阀门关闭。然后，我们将对象的１#通讯线经RS485/232 转换器接至计算机的串口上，本工程初始化使用 COＭ 1 端口通讯。接着，我们将仪表控制箱中“复合加热水箱水温Ｐｔ 1 ０ 0”的输出对应接至智能调节仪Ⅰ的“Ｐ t100/C ｕ 50 输入"端；将智能调节仪Ⅰ的“４~2 ０ mA 输出”端对应接至“调压器”输入端,将“电磁流量计”的输出对应接至智能调节仪Ⅱ的“0~５V/1~5V 输入”端；将智能调节仪Ⅱ的“４～2 ０ m Ａ输出"端对应接至控制信号的“电动调节阀”输入端。 在设置参数时，我们需要打开仪表控制箱的单相空气开关，给所有仪表上电，手动控制调节仪Ⅰ的输出值到 70％。然后，我们将智能仪表Ⅰ参数设置为Sn=21、DIP＝1、Ｏ P Ｌ=０、OPH＝1 ００、CF ＝ 0 、 A ｄ ｄ r=1 ；智能仪表Ⅱ参数设置为Ｓ n=3 ３ 、Ｄ I Ｐ = ０ 、dIL=0、dIH＝１２ 0 ０、O Ｐ L=０、ＯＰ H=100、C Ｆ=1、Ad ｄｒ=2。 在实验中，我们还需要打开上位机软件，选择“化工仪表工程”，按“Ｆ５"进入运行环境，然后进入实验“主菜单”，选择“实验十、加热水箱温度与流量串级控制实验”。在实验界面中，我们可以看到“通讯成功”标志，表示计算机已和三块仪表同时建立了通讯关系。 在设置主、副调节器 PID 参数时，我们需要选择 PI 控制规律和 P 控制规律，并按整定后的参数进行参数设置。然后，我们可以点击主调设定值的数值显示框，在弹出的对话框中填写温度设定值，然后点击主调“比例度”“积分时间”“微分时间"的数值显示框，在弹出的对话框中填写对应的比例度、积分时间和微分时间。副调的设定值是由主调的输出确定的，副调 PI Ｄ参数的设定方法与主调相同。 在实验中，我们还需要打开离心泵开关，在实验界面中点击副环“自动＂按钮，调节主调的手动输出，使用温度稳定在主调给定值附近，然后点击主调的自动按钮，将主调投入运行。当主调温度测量值稳定于主调给定值的 2％~5%范围内，且不在超出这个范围后，我们可以给系统加入扰动：① 对副调流量参数进行扰动：将阀 F １－2 的旁路阀Ｆ 1-1 打开至适当开度；② 对主调加入扰动：给复合加热水箱加入一定量的冷水或直接修改主调的设定值加入内部扰动。 在实验中，我们还需要分别适量改变调节仪的 P、Ｉ、D 参数，重复步骤１０，用计算机记录不同参数时系统的阶跃响应曲线。在实验报告中，我们需要画出温度串级控制系统的系统方框图，用实验方法确定调节器的相关参数，写出整定过程。根据扰动分别作用于主、副环时系统输出的响应曲线，分析主、副调节器采用的控制规律和参数设置的影响。