过控控制系统综合设计实验

过程控制系统综合设计实验报告

项目：过程控制系统综合设计

班级：自动化133

姓名：

学号：

指导老师：

一：实验目的及要求

目的：

1.结合比值控制系统、串级控制系统、前馈反馈控制系统、解耦控

制系统的实施，掌握DDC系统应用，以及安装；

2.掌握P900系列智能调节器的参数整定与操作；

3.掌握各类标准信号的测定方法；

4.掌握传感器、执行器的使用；

5.掌握数学建模方法以及PID参数的整定方法。

要求：

1、按照实验指导书上的任务完成实验内容；

2、记录数据以及实验结果，保存实验结果图；

3、完成实验报告的设计，撰写，分析并处理实验结果；

4、进行答辩。

二：实验过程及实验结果

实验一、长滞后环节温度PID 控制实验 一、实验目的

1、熟悉纯滞后（温度）对象的数学模型及其阶跃响应曲线。

2、根据由实际测得的纯滞后（温度）阶跃响应曲线，分析加热系统的飞升特性。 二、实验器材

CS4100型过程控制实验装置

配置：C3000过程控制器、实验连接线。 三、实验原理

整个纯滞后系统如图4-1所示，加热水箱为纯滞后水箱提供热水，在加热水箱的出水口即纯滞后水箱的进水口装有温度传感器。纯滞后水箱，中间固定有一根有机玻璃圆柱，9块隔板呈环形排布在圆柱周围，将整个水箱分隔为9个扇形区间，热水首先流入A 区间，再由底部进入B 区间，流过B 区间后再由顶部进入C 区间，如此再依次流过D 、E 、F 、G 、H 最后从I 区间流出，测温点设在E 、H 区间，当A 区间进水水温发生变化时，各区间的水温要隔一段时间才发生变化，当进水水流流速稳定在1.5L/Min 时，与进水水温T1相比E 区间的水温T2滞后时间常数τ约为4分钟，H 区间的水温T3滞后时间常数τ约为8分钟。各隔板的上沿均低于水箱的外沿，这样如果水流意外过大则会漫过各隔板直接进入I 区间再流出。

A

B C D E F G H I t2

t3

六号纯滞后水箱

五号加热水箱

调压

模块

手动设定

Q

t1

图3-1 纯滞后系统示意图

四、实验过程及实验结果记录

1、打开控制台及实验对象电源开关，打开调节仪电源开关，打开主管路泵、加热、检测设

备电源开关。

2、进入调节画面，改变调压模块开度，如90%，记录阶跃响应得过程参数，填入下表，以

此数据绘制变化曲线。

实验二、P909系列智能调节器的参数整定与操作

一、实验目的

认识C3000和对P909系列智能调节器的参数整定与操作

二、实验器材

C3000/P909

三、实验原理

智能数字仪表控制系统的核心是浙大中控的C3000智能调节记录仪。

1、控制功能

C3000多功能控制器具有单回路控制和串级控制功能。用户可以根据需要选择表达式和控制模式。在表达式功能中，定时器和控制回路可以用来特殊控制。串联多台C3000多功能控制器可以执行更复杂的控制功能。

2、表达式运算

C3000多功能控制器具有表达式功能，使用表达式可以对仪表内部信号的算术运算、乘方运算、关系运算、逻辑运算及条件运算，以达到复杂的运算和控制功能的需求。

3、自整定功能

C3000多功能控制器控制回路具有参数自整定功能，每个回路启动自整定功能需要在组态中设定相应的参数。在仪表正常运行中将自动禁止自整定功能。

4、密码保护

C3000多功能控制器具有四种登陆模式：操作员1、操作员2、工程师1及工程师2，每种登陆模式都有独立的密码保护，其中工程师2可以任意修改其他登陆模式的密码。

历史数据记录控制功能C3000多功能控制器具有历史数据记录控制功能。可以自由选择需要记录的数据；仪表修改记录间隔，不会影响已有的记录，即支持记录间隔的修改；支持更多的记录间隔，最小支持0.125s记录间隔；可以手动启动（或停止）或自动启动（或停止）仪表的记录，自动方式可以通过定时方式启动（或停止）记录或使用表达式逻辑功能启动（或停止）记录。仪表界面显示：不连续的两段数据之间用固定长度的空白段显示；一段连续的数据显示中，两个连续点时间的差值是该段数据记录间隔的X倍（其中X是缩小倍数）。

其他曲线画面、棒图画面及控制画面可以横向显示和纵向显示。

四、实验过程及实验结果记录

在熟悉P909仪表的使用后，对它的基本操作进行深入研究，学会自由切换手动和自动。在进行手动设置的时候，要求对PI、PD、PID进行参数的调整，并要求设置当前值。反复操作、牢记。

实验三、流量比值控制实验

一、实验目的

1、学习比值控制系统的组成原理

2、掌握比值控制系统的整定方法

二、实验器材

1、四水箱实验系统硬件平台

2、四水箱实验系统DDC实验软件

3、PC机（Window 2000 Professional 操作系统）

三、实验原理

比值控制的目的，就是为了实现几种物料符合一定比例关系，以使生产能安全正常进行。

1、比值控制系统的组成原理

比值控制系统大体按其比值系数是否固定，可以分成定比值控制系统和变比值控制系统。

2、比值控制系统的整定

比值控制系统投运前的准备工作及投运步骤与单回路控制系统相同。在比值控制系统中，变比值控制系统因结构上是串级控制系统，因此主控制器按串级控制系统整定。双闭环比值控制系统的主流量回路可按单回路定值控制系统整定。

下面介绍单闭环比值控制系统、双闭环的副流量回路、变比值回路的参数整定方法。比值控制系统中副流量回路是一个随动系统，工艺上希望副流量能迅速正确的跟随主流量变化，并且不宜有过调。根据这个整定原则，一般的整定步骤是：

A、根据工艺要求的两流量比值，进行比值系数计算。

B、控制器需采用PI形式。整定时可先将积分时间置于最大，由大到小地调

整比例度，直至系统处于振荡与不振荡的临界过程为止。

C、在适当放宽比例度的情况下（一般放大20％），然后慢慢把积分时间减少，直到出现振荡与不振荡的临界过程或微振荡的过程。

3、流量比值控制系统

本仿实验系统的流量比值控制系统采用双闭环比值控制系统，其系统框图如下所示：