实验三上中水箱液位串级控制系统实验

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双容水箱液位串级控制系统设计(精)教学总结

双容水箱液位流量串级控制系统设计

◆设计题目

双容水箱液位流量串级控制系统设计

◆设计任务

如图1所示的两个大容量水箱。要求水箱2水位稳定在一定高度，水流量经常波动，作为扰动量存在。试针对该双容水箱系统设计一个液位流量串级控制方案。

水箱1 水箱2

图1 系统示意图◆设计要求

1）已知主被控对象（水箱2水位）传递函数W1=1/(100s+1, 副被控对象（流量）传递函数W2=1/(10s+1。

2）假设液位传感器传递函数为Gm1=1/(0.1s+1，针对该水箱工作过程设计单回路PID 调节器，要求画出控制系统方框图及实施方案图，并给出PID 参数整定的方法与结果；

3）假设流量传感器传递函数为Gm2=1/(0.1s+1，针对该水箱工作过程设计液位/流量串级控制系统，要求画出控制系统方框图及实施方案图，并给出主、副控制器的结构、参数整定方法及结果；

4）在进口水管流量出现阶跃扰动的情况下，分别对单回路PID 控制与串级控制进行仿真试验结果比较，并说明原因。

◆设计任务分析

一、系统建模

系统建模基本方法有机理法建模和测试法建模两种建模方法。

机理法建模就是根据生产过程中实际发生的变化机理，写出各种有关的平衡方程，从中获得所需的数学模型

测试法一般只用于建立输入—输出模型。它是根据工业过程的输入和输出的实测数据进行某种数学处理后得到的模型。它的特点是把研究的工业过程视为一个黑匣子，完全从外特性上测试和描述它的动态性质。

对于本设计而言，由于双容水箱的各个环节的数学模型已知，故采用机理法建模。

在该液位控制系统中，建模参数如下：

液位串级控制系统

控制系统分析课程设计课题：液位串级控制系统设计

系别：电气与电子工程系

专业：自动化

姓名：

学号：

指导教师：任琦梅

河南城建学院

成绩评定·

一、指导教师评语（根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定）。

课程设计成绩评定

1系统结构设计

1.1控制方案

串级控制系统是一种常见的复杂控制系统，它是根据系统结构命名的。一、基本原理：它是由两个或者两个以上的控制器串联而成的，一个控制器的输出是另一个控制器的的给定值。二、结构：整个系统包括两个控制回路，即主回路和副回路。主回路有主控制器、副回路、主对象和主变送器构成；而副回路由副控制器、控制阀、副对象和副变送器构成。三、特点：与简单控制系统相比，串级控制系统由于在结构上增加了一个副回路，所以有以下特点(1)、对于进入副回路的扰动具有较快、较强的克服能力。(2)、改善主控制器的广义对象的特性。

(3)、对符合和操作条件的变化有一定的自适应能力。(4)、副回路可以按照主回路的需要更精确地控制操纵变量的质量流和能量流。四、应用场合：(1)、用于克服变化剧烈的和幅值大的干扰。(2)、用于时滞较大的对象。(3)、用于容量之后较大的对象。(4)、用于克服对象的非线性。

本控制系统中，被控参量有两个，上水箱的液位和下水箱的液位，这两个参量具有相关关系。上水箱的液位可以影响下水箱的液位，根据上下水箱的液位相关关系，故系统采用的串级控制。其中，内环控制上水箱的液位，外环控制下水箱的液位，系统远行使下水箱的液位跟随给定值，系统框图如下图3.1所示

图3.1液位－液位串级控制系统框图

水箱液位控制系统

课程设计报告

设计题目：水箱液位控制系统

班级：自动化0901班

学号：

姓名：郝万福

指导教师：王姝梁岩

设计时间：2012年5月7号----5月25号

摘要

在人们生活以及工业生产等诸多领域经常涉及到液位和流量的控制问题, 例如居民生活用水的供应, 饮料、食品加工等多种行业的生产加工过程, 通常需要使用蓄液池, 蓄液池中的液位需要维持合适的高度, 既不能太满溢出造成浪费, 也不能过少而无法满足需求。因此液面高度是工业控制过程中一个重要的参数，特别是在动态的状态下，采用适合的方法对液位进行检测、控制，能收到很好的效果。

在这次课程设计中，我们主要是设计一个水箱液位控制系统，涉及到液位的动态控制、控制系统的建模、PID 参数整定、传感器和调节阀等一系列的知识。通过将电磁流量计和涡轮流量计分别作为主管道和副管道控制系统的调节阀控制水箱液位高度。首先测取被控液位高度过程的图像，建立了主回路的进水流量和主管道流量、进水流量和水箱（上）液位高度、副回路进水流量和水箱（上）液位、双容水箱的进水流量和水箱（下）液位之间的数学模型，从而加强了对液位控制系统的了解。然后，通过参数试凑法对PID参数的调试，使上述的模型能快速的达到稳定并且超调量和余差等满足设计要求。最后通过MATLAB仿真实验，加深了对双容水箱滞后过程以及串级水箱液位过程和前馈控制系统的理解，对工业控制工程中对控制系统设计过程有了一定的认识。在PID参数整定过程中，我对比例控制，积分控制，微分控制的作用、效果以及调试方法有了一定了解。通过这次课程设计加深我们对《自动控制原理》、《过程控制系统及仪表》等科目的理解。

DCS串级水箱控制方法(含组态、编程、控制方法)

《自动化装置II》

DCS 实验报告

学院：信息科学与技术学院

小组成员：赵霆锋、xxx、xxx、xxx

班级：自实1701

学号（按名字顺序）：2017xxxxxx、2017xxxxxx、2017xxxxxx、2017xxxxxx

1 基于ECS-700的二阶双容水箱液位串级实验 (1)

1.1 实验目的 (1)

1.2 实验内容 (1)

1.3 实验原理 (1)

1.4 实验环境................................................................................................. 错误!未定义书签。

1.5 实验步骤................................................................................................. 错误!未定义书签。

1.6 实验小结 (22)

1 基于ECS-700的二阶双容水箱液位串级实验

1.1 实验目的

●熟悉ECS-700系统的实验环境，通过对实验室DCS系统的实际操作，加深

对集散控制系统概念的理解。

●掌握利用ECS-700组态软件VisualField对DCS控制对象现场参数进行配置，

完成结构组态并实现二阶双容水箱液位串级PID控制策略的组态。

●掌握利用ECS-700组态软件VisualField对DCS监控程序的配置，并实现二

阶双容水箱液位串级PID控制流程图监控画面的组态。

●掌握ECS-700系统组态发布流程，实现系统控制组态下载和监控组态发布。

双容水箱液位串级控制DCS实训报告

DCS实训报告

一、实训目的

（1）熟悉集散控制系统（DCS）的组成。

（2）掌握MACS组态软件的使用方法。

（3）培养灵活组态的能力。

（4）掌握系统组态与装置调试的技能。

二、实训内容

以双容水箱为对象设计液位串级控制系统，并用MACS组态软件完成组态包括：（1）数据库组态。

（2）设备组态。

（3）算法组态。

（4）画面组态。

（5）系统组态。

三、实训设备和器材

（1）THSA-1型生产过程自动化技术综合实训装置。

（2）和利时DCS控制系统。

四、实训步骤

1、工程分析

双容水箱液位串级控制系统需要两个输入测量信号，一个输出控制信号。因此需要一个模拟输出模块FM148A和一个模拟输出模块FM151.采集下水箱液位信号（LT1）控制电动控制发的开度。

2、工程建立

1）打开：开始→程序→macsv组态软件→数据库总控。

2）点击按钮或选择工程|新建工程，新建工程，输入工程名字：wenzhao。工程名必须为12个以内的非中文字符，只包括字母、数字。

3）点击“确定”按钮，然后在空白处选择这个工程，此时会显示当前域号为65535等信息。

4）选择“编辑>域组号组态”，选择组号为1，将刚创建的工程从“未分组的域”移动到右边“该组所包括的域”里，点“确定”按钮。出现当前域号：0

等信息。

5）在数据库总控组态中添加变量。

选择菜单栏，编辑→编辑数据库，弹出窗口，输入用户名和口令bjhc/3dlcz。点击“确定”按钮。

6）选择系统→数据操作，出现下面对话框，点击“确定”。

7）因为双容水箱定制控制系统用到一个模块，两个通道，所以需要编辑两个点号。点击“AI模拟量输入”选项出现下图。

上水箱液位与进水口流量串级控制实验实验报告

《控制工程实验》实验报告

实验题目：上水箱液位与进水口流量串级控制实验

课程名称：《控制工程实验》

姓名：

学号：

专业：

年级：

院、所：

日期： 2019.04.18

实验三上水箱液位与进水口流量串级控制实验

一、实验目的

1．通过实验了解水箱液位串级控制系统组成原理。

2．掌握水箱液位串级控制系统调节器参数的整定与投运方法。

3．了解阶跃扰动分别作用于副对象和主对象时对系统主控制量的影响。

4．掌握液位串级控制系统的实现过程。

二、实验设备

1. 实验装置对象及控制柜 1套

2. 装有Step7、WinCC等软件的计算机 1台

3. CP5621专用网卡及MPI通讯线各1个

三、实验原理

本实验为水箱液位的串级控制系统，它是由主控、副控两个回路组成。主控回路中的调节器称主调节器，控制对象为下水箱，下水箱的液位为系统的主控制量。副控回路中的调节器称副调节器，控制对象为中水箱，又称副对象，中水箱的液位为系统的副控制量。主调节器的输出作为副调节器的给定，因而副控回路是一个随动控制系统。副调节器的的输出直接驱动电动调节阀，从而达到控制下水箱液位的目的。为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下的无静差控制，系统的主调节器应为PI或PID控制。由于副控回路的输出要求能快速、准确地复现主调节器输出信号的变化规律，对副参数的动态性能和余差无特殊的要求，因而副调节器可采用P调节器。本实验系统结构图和方框图如图1所示。

四、实验内容与步骤

本实验选择选择上水箱和中水箱串联作为被控对象。实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、F1-7全开，将中水箱出水阀门F1-10开度开到70%左右、下水箱出水阀门F1-11开度50%左右（要求阀F1-10稍大于阀F1-11），其余阀门均关闭。

液位控制系统实验报告

引言

液位控制系统是工业生产过程中非常重要的一部分。它能够确保液体在容器内的合适水平，以保持生产的稳定性和安全性。本实验旨在研究液位控制系统的原理和性能，并通过实际操作来验证其有效性。

一、实验目的

本实验的主要目的是探究液位控制系统的工作原理，了解液位传感器的原理和使用方法，并通过实验验证控制系统对液位的准确控制能力。

二、实验材料与方法

1. 实验材料：

- 液位传感器

- 控制器

- 液位计

- 液体容器

- 液体样品

2. 实验方法：

- 将液体样品倒入容器中，并确保液位计准确测量液位。

- 将液位传感器安装在容器内，确保其与液体接触并能准确测量液位。

- 将传感器与控制器连接，并设置控制器的参数。

- 启动控制器，观察液位控制系统的工作过程，并记录数据。

- 根据实验结果分析液位控制系统的性能。

三、实验结果与分析

在实验过程中，我们成功地搭建了液位控制系统，并进行了一系列实验。通过观察和记录数据，我们得出了以下结论：

1. 液位传感器的准确性：

实验结果表明，液位传感器能够准确地测量液体的高度，并将其转化为电信号输出。传感器的准确性对于控制系统的稳定性和精度至关重要。

2. 控制器的响应速度：

我们发现，控制器对液位变化的响应速度非常快。一旦液位发生变化，控制器会立即调整输出信号，以保持液位在设定范围内。这种快速的响应能力确保了液位的稳定性。

3. 控制系统的稳定性：

在实验过程中，我们对液位进行了多次调节，并观察了系统的稳定性。结果显示，控制系统能够在短时间内稳定液位，并且在设定范围内保持液位的波动较小。这证明了液位控制系统的稳定性和可靠性。

过程控制之液位流量串级控制系统

1.1控制系统在实际应用中的重要意义

单回路控制系统是过程控制中结构最简单的一种形式，它只用一个调节器，调节器也只有一个输入信号，从系统方框图看，只有一个闭环。在大多数情况下，这种简单系统已经能够满足工艺生产的要求。但在复杂的控制系统中，则需在单回路的基础上，采取其它措施，组成复杂控制系统，而串级控制系统就是其中一种改善和提高控制品质的极为有效的控制系统。

液位和流量是工业生产过程中最常用的两个参数，对液位和流量进行控制的装置在工业生产中应用的十分普遍。液位的时间常数T一般很大，因此有很大的容积迟延，如果用单回路控制系统来控制，可能无法达到较好的控制质量。而串级控制系统则可以起到十分明显的提高控制质量的效果，因此往往采用串级控制系统对液位进行控制。

1.2系统结构设计

即为闭环控制系统，结构组成如下图 1.1所示。

图1.1 液位单回路控制系统框图

当系统启动后，水泵开始抽水，通过管道分别将水送到上水箱和下水箱，由HB返回信号，是否还需要放水到下水箱。其过程控制系统图如图 1.2所示。

图1.2 控制系统框图

过程控制系统由四大部分组成，分别为控制器、调节器、被控对象、测量变送。本次为流量回路控制,

单容水箱如图1.2所示，Qi为入口流量，由调节阀开度μ加以控制，出口流量则由电磁阀控制产生干扰。被调量为水箱中的水位H,它反映水的流入与流出量之间的平衡关系。现在

分析水位在电磁阀开度扰动下的动态特性。显然，在任何时刻水位的变化均满足下述物料平衡方程：

dH 1

i - Q O

上、中水箱液位串级PID控制实验

一、实验目的

1、掌握串级控制系统的基本概念和组成。

2、掌握串级控制系统的投运与参数整定方法。

3、研究阶跃扰动分别作用在副对象和主对象时对系统主被控量的影响。

二、实验设备

AE2000型过程控制实验装置、万用表、上位机软件、计算机、RS232-485转换器1只、串口线1根、实验连接线。

三、实验原理

上水箱液位作为副调节器调节对象，中水箱液位做为主调节器调节对象。控制框图如图9-1所示：

图9-1上水箱下水箱液位串级控制框图

四、实验内容和步骤

1、设备的连接和检查

1).打开以丹麦泵为动力的支路至上水箱的所有阀门，关闭动力支路上通往

其它对象的切换阀门。

2).打开上水箱出水阀和中水箱的出水阀开至适当的开度。

3).检查电源开关是否关闭

2、系统连线图

图9-2实验接线图

1).将上水箱液位信号接至8017的AI0通道，将中水箱液位信号接至8017

的AO0通道。

2).将8024的AO1通道接至气动调节阀的控制信号输入端。

3).电源控制板上的三相电源空气开关、丹麦泵电源开关打在关的位置。3、启动实验装置：

1).打开电源带漏电保护空气开关。打开电源总开关，电源指示灯点亮，即

可开启电源。打开单相泵电源。

2).启动计算机DDC组态软件，进入实验系统相应的实验

3).建立工作点

将副回路的PID控制器设成手动

单击实验界面中的副回路PID控制器标签打开副回路PID控制器界面，然后单击副回路PID控制器的“手动”按钮

a、设定工作点

单击副回路PID控制器界面中MV柱体旁的增/减键，设置MV（U1）的值

基于MATLAB的三容水箱液位串级控制系统的设计毕业设计

基于MATLAB的三容水箱液位串级控制系统的设计毕业设

计

三容水箱液位串级控制系统是一种常见的液位控制系统，通过对三个

水箱的液位进行测量和控制，实现液位的稳定和自动控制。本文将以MATLAB为工具，设计一个基于MATLAB的三容水箱液位串级控制系统。

首先，我们需要明确三容水箱液位串级控制系统的控制目标。液位控

制系统的目标是使得三个水箱中的液位保持在一定的目标水位，并实现液

位的自动调节和稳定。因此，我们需要设计一个液位控制器，通过测量和

控制液位，使得三个水箱的液位能够维持在目标水位。

为了设计液位控制器，我们首先需要建立三个水箱的数学模型。假设

三个水箱的进水速率和出水速率是已知的，并且假设水箱的液位变化满足

一阶惯性动态特性。我们可以使用微分方程描述水箱的液位变化。通过设

计适当的参数和初始条件，我们可以模拟出三个水箱的液位变化情况。

在MATLAB中，我们可以使用StateSpace类来建立水箱的数学模型。StateSpace类可以定义线性系统的状态空间方程，并且可以使用控制设

计工具箱来进行控制设计和分析。通过定义三个水箱的状态空间方程，并

设置合适的参数和初始条件，我们可以在MATLAB中模拟出三个水箱的液

位变化情况。

接下来，我们需要设计液位控制器。在三容水箱液位串级控制系统中，可以采用传统的PID控制器来进行控制。PID控制器基于三个控制参数：

比例项、积分项和微分项。这些参数可以通过试探法或优化方法进行调节，以实现液位的稳定和自动控制。

在MATLAB中，我们可以使用Control System Toolbox来进行PID控制器的设计和调整。该工具箱提供了稳定性分析、频率响应分析和自动调节功能，可以帮助我们设计出合适的PID控制器。通过调整PID控制器的参数，我们可以使得三个水箱的液位能够稳定在目标水位，并实现液位的自动调节。

水箱水位控制实验报告

实验名称：水箱水位控制实验

实验目的：

1. 理解并掌握水位控制的基本原理；

2. 学习并掌握PID控制器的原理和应用；

3. 进一步培养分析和解决问题的能力。

实验原理：

水箱水位控制是典型的反馈控制系统，它的基本原理是根据传感器检测到的水位信号，通过控制阀门的开度来调节进水和排水的流量，从而实现控制水箱水位的目的。PID（Proportional-Integral-Derivative）控制器是一种常用的控制器，它能根据给定的目标值和当前的反馈信号，通过比例、积分和微分三个控制参数来实现对系统的精确控制。

实验步骤：

1. 搭建水箱水位控制实验装置，包括水箱、加水阀门、排水阀门、水位传感器和PID控制器等；

2. 使用水位传感器对水箱的水位进行实时检测，并将检测到的信号传输给PID 控制器；

3. 设置PID控制器的参数，并设定所需的水位目标值；

4. PID控制器根据当前的水位反馈信号，通过计算得出相应的控制信号，进而调

节阀门的开度；

5. 根据控制信号的变化，调整阀门的开度，从而控制进水和排水的流量，以达到控制水箱水位的目的；

6. 不断监测水箱水位的变化，对PID控制器的参数进行调整，优化控制系统的性能；

7. 记录实验数据，并分析实验结果。

实验结果与分析：

通过实验，我们可以得到一系列的实验数据，包括水箱水位和时间的变化关系、阀门开度和时间的变化关系等。根据这些数据，我们可以对系统进行分析和优化。在实验过程中，我们可以观察到如下现象：

1. 当PID控制器的参数设置不合理时，系统的水位控制效果不佳，水位波动较大；

实验四水箱液位串级控制系统

一、实验目的

1．通过实验了解水箱液位串级控制系统组成原理。

2．掌握水箱液位串级控制系统调节器参数的整定与投运方法。

3．研究阶跃扰动分别作用于副对象和主对象时对系统主控制量的影响。

4．掌握液位串级控制系统采用不同控制方案的实现过程。

二、实验设备

1、THJ-2 型高级过程控制系统实验装置

2、计算机、上位机MCGS 组态软件、RS232-485 转换器1 只、串口线1 根

3、万用表1 只

三、实验原理

本实验为水箱液位的串级控制系统，它是由主、副两个回路组成。每一个回路中都有一个属于自己的调节器和控制对象，即主回路中的调节器称主调节器，控制对象为下水箱，作为系统的被控对象，下水箱的液位为系统的主控制量。副回路中的调节器称副调节器，控制对象为中水箱，又称副对象，它的输出是一个辅助的控制变量。本系统控制的目的不仅使系统的输出响应具有良好的动态性能，且在稳态时，系统的被控制量等于给定值，实现无差调节。当有扰动出现于副回路时，由于主对象的时间常数大于副对象的时间常数，因而当被控制量（下水箱的液位）未作出反映时，副回路已作出快速响应，及时地消除了扰动对被控制量的影响。此外，如果扰动作用于主对象，由于副回路的存在，使副对象的时间常数大大减小，从而加快了系统的响应速度，改善了动态性能。本实验系统结构图和方框图如图所示。

图1 水箱液位串级控制系统

(a)结构图 (b)方框图

四、实验内容与步骤

1、本实验选择中水箱和下水箱串联作为被控对象（也可选择上水箱和中水箱）。实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、F1-

实验三上中水箱液位串级控制系统实验

一、实验目的

1、了解复杂过程控制系统的构成。

2、掌握复杂过程控制一—串级控制方法。

3．掌握串级控制参数整定方法。

二、实验类型

综合型

三、实验装置

1、过程控制实验装置见图3－1，其中使用：电磁阀、上下水箱及液位变送器、水泵系统等。

2、控制仪表一套，以及通信线路。

3、计算机一台。

图3－1 系统示意图

四、实验原理

上下水箱双容液位串级控制的方块原理图如图3－2，本实验将下水箱液位控制在设定高度。串级回路是由内反馈组成的双环控制系统，属于复杂控制范畴。

在实验中使用了两个调节器作为主副调节器。将上水箱的液位信号输出作为主调节器输入，主调节器的输出作为副调节器的输入，在串级控制系统中，两个调节器任务不同，因此要选择调节器的不同调节规律进行控制，副调节器主要任务是快速动作，迅速抵制进入副回路的扰动，至于副回路的调节不要求一定是无静差。主调节器的任务是准确保持下水箱液位在设定值，因此，主调节器采用PI 调节器也可考虑采用PID 调节器。

图3－2 串级控制框图

PID 算法的两种类型

①、位置型控制

[]00

)1()()()()(u n e n e T T i e T T

n e K n u n

i D

I P +⎭

⎬⎫⎩

⎨⎧--+

=∑= ②、增量型控制

[][])2()1(2)()()1()()1()()(-+--++--=--=∆n e n e n e T

T K n e T T

K n e n e K n u n u n u D P I P

串级控制系统的参数整定 ①、两步整定法

水箱控制实验

现代工程控制理论实验报告学生姓名：任课老师：

学号：班级：

实验十六水箱控制实验 (3)

1、实验内容及目的 (3)

2、实验过程及结果 (4)

2.1水位系数的矫正 (4)

2.2调节控制器参数 (5)

2.4加入干扰信号 (8)

2.5改变采样周期得到的过渡曲线如下 (8)

3实验结果分析 (10)

3.1 PI控制器参数调整 (10)

3.2干扰的引入 (11)

3.3采样周期dt的改变 (11)

4 线控实验总结 (11)

4.1课程总结 (11)

4.2这门课的建议 (12)

5 结束语 (12)

实验十六水箱控制实验

1、实验内容及目的

本次实验内容主要分为3个部分：

（1）结合对象选择合适的PID参数使水箱能够从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态。并尽量保证系统响应时间较短，超调量较小。

（2）在系统稳定后，通过改变出水口阀门开度，各系统加入不同强度的干扰，观察控制系统的抗干扰能力。

（3）改变采样时间观察，系统过渡曲线的差异。

本次试验的目的是通过实际系统的调节，分析总结系统仿真与实际操控的不同，加深对控制理论的理解。

2、实验过程及结果

2.1水位系数的矫正

本次实验的第一步应该是对测量得到的水位进行矫正。

即需要测量零水位时的电压值和最高水位时的电压值，然后对水位程序进行修改。

水位计算对应的语句在“timer_callback”函数中。对应的语句如下

x1 = (x1-0.89)*23.8/(2.72-0.89);

其中0.89表示零水位时的电压值，2.72表示满水位时的电压值，将这两个数据进行修改成实际测得的零水位和满水位的电压值。这样得到的返回值x1便是实际水位。

实验3上、中水箱液位串级控制系统实验

实验3 上、中水箱液位串级控制系统实验

一、实验目的

1、掌握串级控制系统的基本概念和组成；

2、掌握串级控制系统的投运与参数整定方法；

3、研究阶跃扰动分别作用在副对象和主对象时对系统主被控量的影响。

二、实验设备

AE2000B型过程控制实验装置、万用表一只

三、实验原理

上水箱液位作为副调节器调节对象，中水箱液位作为主调节器调节对象。控制框图如图1所示：

图1 上水箱中水箱液位串级控制框图

四、实验内容与步骤

1、设备的连接和检查：

1）将AE2000B 实验对象的储水箱灌满水（至最高高度）；

2）打开以丹麦泵、电动调节阀、涡轮流量计组成的动力支路至上水箱的出水阀，关闭动力支路上通往其他对象的切换阀；

3）打开上水箱和下水箱的出水阀至适当开度；

4）检查电源开关是否关闭。

2、系统连线图：

1）将I/O信号接口板上的下水箱液位的钮子开关打到OFF位置，上水箱液位的钮子开

关打到ON位置；

2）按图2所示连线；

3）将主调节仪的4~20mA输出接至I/O信号面板的温度变送器转换电阻上转换成1~5V 电压信号，再将此转换信号接至另一调节仪（副调节器）的1端和2端作为外部给定，上水箱液位信号转换为1~5V的信号后接入副调节器的1~5V和地两端。调节器输出的4~20mA接电动调节阀的4~20mA控制信号两端。

3、启动实验装置：

1）将实验装置电源插头接到220V的单相电源上；

2）打开电源单带漏电保护空气开关，电压表指示220V；

3）打开总电源开关，即可开启电源。

4、实验步骤

1）开启电动调节阀电源、24V电源、智能调节仪电源，调整好仪表各项参数；

过程控制系统串级控制系统实验

实验一串级控制系统组成实验

一、概念

在串级控制系统中，采用了主、副两只控制器，其中主控制器的输出作为副控制器的给定，而由副控制器的输出去控制控制阀。本次实验采用仪表实验装置，其内容就是让学生自行连成液位与液位及液位与流量两个串级控制系统。

二、目的要求、

1．熟悉实验装置(参见实验指导书)。

2．利用所提供的液位实验装置连成一个以二阶液位L2为主变量，一阶液位L1为副变量，F2为控制变量的液位与液位串级控制系统。

3．利用液位实验装置连成一个以二阶液位L2为主变量，以一阶液位F l为副变量和控制变量的液位与流量串级控制系统。

三、注意事项

1．本次实践只连线路，不允许接通电源。

四、思考问题

1．串级控制系统中主、副控制器的内、外给定开关应如何放置?

2．试分析液位与液位串级控制系统在干扰作用下的工作过程。

3．已知控制阀为气闭式，并安装在水槽的入口处，试分析液位与液位串级控制系统中主、副控制器的正、反作用应如何选?

实验二串级控制系统的投运和整定

一、概述

串级控制系统具有主、副两只控制器，因此投运和整定要比单回路系统复杂一些。但只要按照先副后主的步骤循序进行，并掌握住投运和整定的要领，串级控制系统的投运和整定方法也是不难掌握的。

串级控制系统的整定方法很多，本次采用的是一步整定法。即先根据副变量的类型，按经验数据将副控制器参数一次性放好，不再改变，然后再按单回路系统的4：1衰减曲线法直接整定主控制器的参数。

本次实验要求学生利用所提供的液位实验装置连成一个以二阶液位L2为主变量，一阶液位L l为副变量，F2为控制变量的液位与液位串级控制系统，并对该系统进行投运和整定实践。

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