过程控制系统实验报告

过程控制系统实验报告

课程名称：过程控制系统

指导老师：何王勇

姓名：林博王鹏飞罗天龙

班级：073101

2013/04/22

实验名称串级控制系统仿真实验——水

箱液位控制系统

实验地点教二楼二楼过程控制实验室

所用器件力控Forcecontrol 6.1软件及

配套试验箱、电脑、若干导线、

AI人工智能工业调节器使用说

明书

成绩评定

实验目的与内容实验目的：了解并熟练使用力控组态软件，掌握利用组态软件进行仿真过程控制系统的方法和步骤，复习并掌握串级控制系统的设计方法以及参数整定的方法，能够通过实验数据曲线判断P、I、D三个参数的强弱，并能进行调节。

实验内容：设计一个水箱液位的串级控制系统，要求水箱中液位高度恒定。当水箱中液位高度小于设定高度时，通过控制器将调节阀的开度增加，反之，则通过控制器将调节阀的开度减小。通过力控软件及配套试验箱模拟仿真上述过程，并确定各个参数的值，绘出稳定时的液位曲线。

（1）根据实验要求确定本实验的主控制量为水箱的液位高度，副控制量为调节阀处的水流流量。画出系统的框图为：

L1r L2r

-

-

（2）根据上面画好的系统框图在实验箱上正确连导线（注意连接导线时试验箱应处于断电状态），构成一个仿真的控制系统。单击打开电脑中的力控软件，并点击运行。看到主界面的控制系统后，将副控制器状态改为“外控”状态。

（3）检查正确连接且软件运行正常后，打开试验箱的电源。设定主控量，即液位的值（我们这一组设为10），并将仪表的Ctrl值设为2，使其开始自整定状态，此时在电脑屏幕上观察液位曲线的变化情况。待仪表自整定完成后，观察液位的输出曲线，若达不到要求，应手动调节P、t、Ctl的值，使输出的液位曲线达到稳定。

L1C L2C 调节阀管道水箱

L2T

L1T

F1

（4）记录稳定时的P、t、Ctl的值，并将液位曲线截图。实验完成后，关闭试验箱电源，整理实验用具。

实验过程和实验中应注意的问题（1）在确定做哪个实验后，应首先根据本次实验的要求确定主控量和副控量。开始时，我们这组对主控量的选择有分歧，结果按照自己的想法连线，不能得出正确的结果，经老师的帮助检查后，才确定正确的导线连接形式。

（2）实验开始前应注意检查实验箱与电脑的连接是否良好，避免实验中出现仿真不能进行的情况。同时不管在实验前还是在实验中，在实验箱上连接导线时，应保证实验箱处于断电状态，防止连线错误而烧坏实验箱。连线时应该遵循电流的流进流出顺序连接导线。（3）注意阅读《AI人工智能工业调节器使用说明书》，在实验前应熟练掌握各个仪器的操作方法。尤其是44页的“外部给定”这一部分。根据说明书上的要求，副控制量的仪器应选用上面的AI－808，主控制量的仪器应选用下面的AI－708。两种仪器不能选错，否则实验不能正常进行。

（4）在实验过程中，两块仪表的自整定不能同时进行，否则会互相干扰，整定时间会很长，甚至不能完成自整定。根据我们组的实验过程，应首先进行主控制量仪表的自整定。

实验结论与心得实验结果：根据我们组的系统设计思路，最终得到的实验结果为：

主控量仪表设定值为10，最大显示值为13，最小显示值为6

（注：由于实验结束前实验室突然断电，因此未能保存液位曲线的截图，望老师见谅！）P t Ctl I D

主控制量24021——

副控制量2—10 0

实验心得：这次实验我与林博、罗天龙设计了一个水箱液位的串级控制系统并通过力控软件进行了系统的仿真。此次的实验不是很成功，最终的控制结果不太令人满意，偏差在±4左右。在实验过程中，也遇到了不少问题，首先在开始时，我们对主控量的选择有分歧，同时对说明书上有关“外部给定”的内容理解有误，导致我们组刚开始的导线连接全错。经过老师的指导，我们才明确了主控量和副控量，正确的连接了导线。随后在实验过程中由于开始的液位设定值过大，导致阀门全开也不能达到，这致使仪表一直处于自整定状态，实验不能正常进行下去，在与其他小组交流讨论后，我们调小了设定值，得出了实验结果。通过这次实验，我们小组了解了并能够熟练使用力控组态软件，掌握了利用组态软件进行仿真过程控制系统的方法和步骤，复习并掌握串级控制系统的设计方法以及参数整定的方法，特别是锻炼了我们的动手能力。当然，我们也有很多的不足，尤其是运用学过的知识解决实际问题的能力和动手操作的能力还有待提高，这也是今后我们在学习中应当着重注意的问题。

教师评语