过程控制实验指导书2008

内蒙古大学理工学院自动化系2008年11月

第一部分 实验方法及操作

实验1 熟悉并掌握组态王软件

一、实验原理

1、组态王使用入门：

1.1 建立组态王新工程 启动“组态王”工程管理器，选择菜单“文件\\新建工程”或单击“新建”按钮，弹出如下图所

示。

单击“下一步”继续。弹出“新建工程向导之二对话框”，如下图所示。

在工程路径文本框中输入一个有效的工程路径，或单击“浏览…”按钮，在弹出的路径选择对话框中选择一个有效的路径。单击“下一步”继续。弹出“新建工程向导之三对话框”，如下图所示。

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在工程名称文本框中输入工程的名称，该工程名称同时将被作为当前工程的路径名称。在工程描述文本框中输入对该工程的描述文字。工程名称长度应小于32个字符，工程描述长度应小于40个字符。单击“完成”完成工程的新建。系统会弹出对话框，询问用户是否将新建工程设为当前工程，如下图所示。

单击“否”按钮，则新建工程不是工程管理器的当前工程，如果要将该工程设为新建工程，还要执行“文件\\设为当前工程”命令；单击“是”按钮，则将新建的工程设为组态王的当前工程。定义的工程信息会出现在工程管理器的信息表格中。双击该信息条或单击“开发”按钮或选择菜单“工具\\切换到开发系统”，进入组态王的开发系统。

1.2 创建组态王画面 第一步：定义新画面

进入新建的组态王工程，选择工程浏览器左侧大纲项“文件\\画面”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标，弹出对话框如下图所示。

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在“画面名称”处输入新的画面名称，如Test，其它属性不用更改。点击“确定”按钮进入内嵌的组态王画面开发系统。如下图所示。

第二步：在组态王开发系统中从“工具箱”中分别选择“矩形”和“文本”图标，绘制一个矩形对象和一个文本对象，如下图所示。

在工具箱中选中“圆角矩形”,拖动鼠标在画面上画一矩形，如上图所示。用鼠标在工具箱中点击“显示画刷类型”和“显示调色板”。在弹出的“过渡色类型”窗口点击第二行第四个过渡色类型；在“调色板”窗口点击第一行第二个“填充色”按钮，从下面的色块中选取红色作为填充色，然后点击第一行第三个“背景色”按钮，从下面的色块中选取黑色作为背景色。此时就构造好了一个使用过渡色填充的矩形图形对象。

在工具箱中选中“文本”,此时鼠标变成“I”形状，在画面上单击鼠标左键，输入“####”文字。 选择“文件\\全部存”命令保存现有画面。

1.3 构造数据库

数据库是“组态王”软件的核心部分，工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上，操作者在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场，所有这一切都是以实时数据库为中介环节，所以说数据库是联系上位机和下位机的桥梁。在TouchVew运行时，它含有全部数据变量的当前值。变量在画面制作系统组态王画面开发系统中定义，定义时要指定变量名和变量类型，某些类型的变量还需要一些附加信息。数据库中变量的集合形象地称为“数据词典”，数据词典记录了所有用户可使用的数据变量的详细信息。

选择工程浏览器左侧大纲项“数据库\\数据词典”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标，弹出“变量属性”对话框如下图所示。

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变量名定义为a，变量类型为内存实数。

1.4 建立动画连接

双击图形对象——即矩形，可弹出“动画连接”对话框，如下图所示。

用鼠标单击“填充”按钮，弹出对话框如下图所示。

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在“表达式”处输入“a”，“缺省填充刷”的颜色改为黄色，其余属性目前不用更改，如下图所示。

单击“确定”，再单击“确定”返回组态王开发系统。为了让矩形动起来，需要使变量即a能够动态变化，选择“编辑\\画面属性”菜单命令，弹出对话框如下图所示。

单击“命令语言?”按钮，弹出画面命令语言对话框，如下图所示。

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在编辑框处输入命令语言：

if(a<100)

a=a+10; else

a=0;

双击文本对象“####”，可弹出“动画连接”对话框，如下图所示。

用鼠标单击“模拟值输出”按钮，弹出对话框如下图所示。

在“表达式”处输入“a”，其余属性目前不用更改。单击“确定”，再单击“确定”返回组态王开发系统。

选择“文件\\全部存”菜单命令。

1.5运行和调试

组态王工程已经初步建立起来，进入到运行和调试阶段。在组态王开发系统中选择“文件\\切换到 View”菜单命令，进入组态王运行系统。在运行系统中选择“画面\\打开”命令，从“打开画面”窗口选择“Test”画面。显示出组态王运行系统画面，即可看到矩形框和文本在动态变化。如下图所示。

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2、了解OPC：

随着工业生产的不断发展，工业控制软件取得了长足的进步。然而，由于生产规模的扩大和过程复杂程度的提高，工业控制软件设计面临着巨大的挑战，那就是要集成数量和种类不断增多的现场信息。在传统的控制系统中，智能设备之间及智能设备与控制系统软件之间的信息共享是通过驱动程序来实现的，不同厂家的设备又使用不同的驱动程序，迫使工业控制软件中包含了越来越多的底层通信模块。另外，由于相对特定应用的驱动程序一般不支持硬件特点的变化，这样使得工业控制软硬件的升级和维护极其不便。还有，在同一时刻，两个客户应用一般不能对同一个设备进行数据读写，因为它们拥有不同的、相互独立的驱动程序，同时对同一个设备进行操作，可能会引起存取冲突，甚至导致系统崩溃。OPC技术的出现则很好的解决了这些问题。

OPC是Object Linking and Embedding（OLE）for Process Control的缩写，它是微软公司的对象链接和嵌入技术在过程控制方面的应用。OPC以OLE/COM/DCOM技术为基础，采用客户/服务器模式，为工业自动化软件面向对象的开发提供了统一的标准，这个标准定义了应用Microsoft操作系统在基于PC的客户机之间交换自动化实时数据的方法。采用这项标准后，硬件开发商将取代软件开发商为自己的硬件产品开发统一的OPC接口程序，而软件开发者可免除开发驱动程序的工作，充分发挥自己的特长，把更多的精力投入到其核心产品的开发上。这样不但可避免开发的重复性，也提高了系统的开放性和可互操作性。

SmartPro采用微软面向工业过程控制的对象链接和嵌入方法（OPC），确保了自动控制系统轻松集成各种现场设备，而不会有任何驱动程序上的困扰。OPC功能确保了SmartPro可以最大限度的集成工业控制的现场数据，以支持企业的管理和决策。这种高度的数据共享，避免了以往自动控制系统容易出现的自动化孤岛现象。快速高效的服务器每秒可交换几千个数据，系统在拥有数据共享灵活性的前提下保持了系统的高性能。

SmartPro可以做OPC客户端，将各种提供OPC驱动程序的设备集成在 SmartPro系统中，任何支持OPC的设备和软件都将成为系统的一部分。采用OPC也为客户提供了更多的硬件选择，是系统集成更加方便。 组态王充分利用了OPC服务器的强大性能，为工程人员提供方便高效的数据访问能力。在组态王中可以同时挂接任意多个OPC服务器，每个OPC服务器都被作为一个外部设备，工程人员可以定义、增加或删除它，如同一个PLC或仪表设备一样。工程人员在OPC服务器中定义通讯的物理参数，定义需要采集的下位机变量（称为数据项，详见下文解释）；然后在组态王中定义组态王变量和下位机变量（数据项）的对应关系。在运行系统中，组态

王和每个OPC服务器建立连接，自动完成和OPC服务器之间的数据交换。同时，组态王本

身也可以充当OPC服务器，向其他符合OPC规范的厂商的控制系统提供数据。 在作为OPC服务器的组态王中定义相关的变量并和采集数据的硬件进行连接；然后在充当客户端的其他应用程序中与OPC服务器（组态王运行系统）建立连接，并且添加数据项目。在应用程序运行时，客户端将按照指定的采集频率对组态王的数据进行采集。组态王的OPC服务器名称为“KingView.View.1”。

实验要将SmartPro中的Facview当作OPC通讯的服务器，将组态王6.5作为OPC通讯的客户端。从而将Facview采集到的现场数据即时准确的传递到组态王6.5这个OPC客户端。进而利用组态王6.5来监控现场设备。（详细的设置过程请参见附录） 3、组态王作为OPC客户端的使用方法：

3.1 OPC设备的建立

组态王中支持多OPC服务器。在使用OPC服务器之前，需要先在组态王中建立OPC服务器设备。如下图所示，在组态王工程浏览器的“设备”项目中选中“OPC服务器”，工程浏览器的右侧内容区显示当前工程中定义的OPC设备和“新建OPC”图标。

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双击“新建”图标，组态王开始自动搜索当前的计算机系统中已经安装的所有OPC服务器，然后弹出“查看OPC服务器”对话框，如下图所示。对话框中“网络节点名”编辑框中为要查看OPC服务器的计算机名称，默认为“本机”。如果需要查看网络上的其它站点的OPC服务器，在编辑框中输入节点的UNC路径。如计算机名称为“OP50”，则输入“\\\\OP50”，然后单击“查找”按钮，如果查找成功，则在右边的“OPC服务器”列表中显示选择站点的所有已安装的OPC服务器名称；如果没有查找到，则提示查找失败。“OPC服务器信息”文本框中显示“OPC服务器”列表中选中的OPC服务器的相关说明信息。如选中“Citect.OPCRemote.1”,则在信息中显示“Citect.OPCRemote.1”。

用户可以在列表中选择所需的OPC服务器。单击“确定”按钮。“查看OPC服务器”对话框自动关闭，OPC设备建立成功。如选择图中的“Citect.OPCRemote.1”，建立的OPC设备如下图所示。

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当然,对于已经建立的OPC设备，如果您确认不再需要，可以将它删除。选中要删除的OPC设备，单击鼠标右键，在弹出的如下图1所示的快捷菜单中选择删除，弹出如下图2所示的提示信息，如果选择“是”，则将该设备从组态王中删除。

3.2 OPC设备与数据词典的连接

OPC设备建立好以后,如是该OPC设备位于本机子上,则启动该OPC服务器以后,就可以直接与组态王的数据词典连接了;如是该OPC设备位于联网的另一台机子上,则事先必须分别在俩台机子上进行与之相应的DCOM配置(详情后续)。下以网络OPC的使用为例，介绍OPC服务器中的寄存器变量与联网的另一机子上的组态王数据词典的连接。

客户端定义变量与组态王OPC服务器上的变量建立连接。例如定义LT104，连接设备中选择刚才定义的OPC服务器“op50\\Citect.OPCRemote.1”“寄存器”选项中弹出远程站点上的变量列表，选择相应变量的域。例如选择“LT104”

然后启动客户端运行系统，就实现了组态王通过网络OPC的功能与OPC服务器的数据交换。

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二、实验报告要求

熟悉组态王，新建工程并完成图画元素的动画连接。

实验2 单容水箱液位数学模型的测定实验

一、实验目的

1、 用实验方法建立单容对象的数学模型。

2、 了解单容对象的动态特性曲线.、时间常数和放大系数。

二、实验原理：

水流入量Qi由变频器U101控制，流出量Qo则由用户通过负载阀R来改变。被调量为水位H。分析水位在变频器频率扰动下的动态特性。

直接在变频器上加定值电流，从而使得变频器具有固定的频率。（可以通过智能调节仪手动给定，或者AO模块直接输出电流。）

调整水箱出口到一定的开度。

突然加大变频器上所加的定值电流观察液位随时间的变化，从而可以获得液位数学模型。

LT U101 给定值

Qi Qo h 图1-1单容水箱液位数学模型的测定实验

通过物料平衡推导出的公式： QO?kH,Qi?k??那么

dHdt?1F(k???kdHdtH)，F是水槽横截面积。在一定液位

下，考虑稳态起算点，公式可以转换成RC2Hk?H?k?R?。公式等价于一个RC电路的

响应函数，C=F就是水容，R?0就是水阻。

如果通过对纯延迟惯性系统进行分析，则单容水箱液位数学模型可以使用以下S函数表示。

G(S)?KR0S(TS?1)。相关理论计算可以参考清华大学出版社1993年出版的《过程

控制》，金以慧编著。

测量或控制量 测量或控制量标号 寄存器地址 下水箱液位 变频器 LT103 U101 10

DB1.20 DB1.12

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三、实验步骤：

1、建立PLC。

2、在数据词典里定义变量：

I/O变量：

LT103：水箱中的液位高度 U101：变频器频率 内存变量：

Kp：比例调节参数 Ki：积分调节参数 Kd：微分调节参数 SP：给定液位高度

3、新建画面，取名为：单容水箱数学模型实验

从工具栏里选择“实时趋势曲线”，建立一个实时曲线画面，曲线控件时间定义为5-10分钟

4、从工具栏里选择文本符号，在图画中添加Kp、Ki、Kd以及给定值SP。 5、点击右键，打开画面属性，选择命令语言，添加程序。 四、思考题：

写出测试曲线对应的数学表达式并与一阶RC电路阶跃响应数学表达式进行比较。 五、实验报告要求

1、简述实验原理。

2、叙述实验步骤和过程。

3、实验数据和实验曲线。

4、液阻R2的作图及计算,得出数学表达式. 5、计算该液位对象的时间常数和放大系数。

6、实验中的体会和发现的问题。

实验3 双容水箱液位数学模型的测定实验

一、实验目的

1、 用实验方法建立双容对象的数学模型。

2、 了解双容对象的动态特性曲线.、时间常数和放大系数。

二、实验原理：

水流入量Qi由变频器U101控制，流出量Qo则由用户通过负载阀R来改变。被调量为下水箱水位H。分析水位在变频器频率扰动下的动态特性。

直接在变频器上加定值电流，从而使得变频器具有固定的频率。（可以通过智能调节仪手动给定，或者AO模块直接输出电流。）

调整水箱出口到一定的开度。

突然加大变频器上所加的定值电流观察液位随时间的变化，从而可以获得液位数学模型。逻辑结构如图1-3所示。

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记录 LT 103 U101 定值 Qi Qo h 图1-3双容水箱液位数学模型的测定实验

通过物料平衡推导出的公式：

T1dHdt?H1?kuR1?,T2dHdt?H2?rH1?0，其中R1、R2为线性化水阻。

T1?F1R1,T2?F2R1R2R1?R2,r?R2R1?R2。

那么：T1T2dHdt22?(T1?T2)dHdt?T2H2?rk?R1?。

测量或控制量 测量或控制量标号 寄存器地址 下水箱液位 变频器 三、实验步骤：

1、建立PLC。

2、在数据词典里定义变量：

I/O变量：

LT103：水箱中的液位高度 U101：变频器频率 内存变量：

Kp：比例调节参数 Ki：积分调节参数

Kd：微分调节参数 SP：给定液位高度

3、新建画面，取名为：双容水箱数学模型实验

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LT103 U101 DB1.20 DB1.12 内蒙古大学理工学院自动化系2008年11月

从工具栏里选择“实时趋势曲线”，建立一个实时曲线画面，曲线控件时间定义为

5-10分钟

4、从工具栏里选择文本符号，在图画中添加Kp、Ki、Kd以及给定值SP。 5、点击右键，打开画面属性，选择命令语言，添加程序。 四、思考题：

分析测量数据，得出相应结论。 五、实验报告要求

1、简述实验原理。

2、叙述实验步骤和过程。

3、实验数据和实验曲线。

4、液阻R2的作图及计算,得出数学表达式。 5、计算该液位对象的时间常数和容量滞后时间。 6、实验中的体会和发现的问题。

实验4单容水箱液位控制实验

一、实验目的

1、掌握单回路控制系统参数的整定方法； 2、学会组态软件的组态、操作和编程方法。 二、实验原理

1、控制方案

单容水箱液位定值(随动)控制实验，定性分析P,PI、PD控制器特性。控制逻辑如图2-3所示。

给定值 LIC 101 LT1U101 Qi Qo h 023 图2-3单容上水箱液位定值(随动)控制实验

水流入量Qi由变频器u控制，流出量Qo则由用户通过负载阀R来改变。被调量为水位H。使用P,PI , PID控制，看控制效果，进行比较。

测量或控制量 测量或控制量标号 寄存器地址 下水箱液位 变频器 LT103 U101 DB1.20 DB1.12 2、控制策略 使用PI、PD、PID调节。

三、实验步骤

1、建立PLC。

2、在数据词典里定义变量：

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I/O变量：

LT103：水箱中的液位高度 U101：变频器频率 内存变量：

Kp：比例调节参数

Ki：积分调节参数 Kd：微分调节参数

SP：给定液位高度

3、新建画面，取名为：单容水箱液位控制实验

从工具栏里选择“实时趋势曲线”，建立一个实时曲线画面，曲线控件时间定义为5-10分钟

4、从工具栏里选择文本符号，在图画中添加Kp、Ki、Kd以及给定值SP。

5、点击右键，打开画面属性，选择命令语言，添加程序。

PI控制首先确认上次的P，我们可以不改变这个P值，也可以增加10%。然后把I设定为1800。关闭水泵，等水位低于40%，然后打开水泵，开始控制。设定值60%。观简单设定规则：首先把P设定到30，I关闭（调节仪I>3600关闭），D关闭（调节仪D=0关闭）等水位低于40%，然后打开水泵，开始控制。设定值60%。一般P越大，则残差越大。可以减少P，直到出现振荡。则不出现振荡前的那个最小值就是P。

观察控制曲线的趋势，如果出现恢复非常慢，则可以减少I，直到恢复比较快，而没有出现振荡，超调也不是非常大。

最后逐步增加D，使得控制更快速，一般控制系统有PI控制就可以了。 四、实验报告：

1、简述实验原理。

2、叙述实验步骤和过程。

3、实验数据和实验曲线。

4、实验中的体会和发现的问题。

实验5 双容水箱液位控制实验

一、 实验目的

1、掌握双回路控制系统参数的整定方法；

2、进一步熟悉学会组态王软件的组态、操作和编程方法。 二、 实验原理

单容双容水箱液位定值(随动)控制实验全部测量点，算法组态一样，不同的是设定值和结果。

测量或控制量 测量或控制量标号 寄存器地址 下水箱液位 LT103 U101 DB1.20 DB1.12 变频器

1、实验方案

水流入量Qi由变频器u控制，流出量Qo则由用户通过负载阀R来改变。被调量为下水位H。使用PID控制，看控制效果。

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2、控制策略 使用PID调节。 三、实验步骤

1、建立PLC。

2、在数据词典里定义变量：

I/O变量：

LT103：水箱中的液位高度 U101：变频器频率 内存变量：

Kp：比例调节参数 Ki：积分调节参数 Kd：微分调节参数

SP：给定液位高度

3、新建画面，取名为：双容水箱液位控制实验

从工具栏里选择“实时趋势曲线”，建立一个实时曲线画面，曲线控件时间定义为5-10分钟

4、从工具栏里选择文本符号，在图画中添加Kp、Ki、Kd以及给定值SP。 5、点击右键，打开画面属性，选择命令语言，添加程序。

6、按所学理论操作调节器，进行PID设定。首先还是使用P比例调节，单容实验的P值可以参考。然后再加I值。 四、实验报告

1、简述实验原理。

2、叙述实验步骤和过程。

3、实验数据和实验曲线。

4、对测量数据作图，进行分析比较，得出相关结论。

5、实验中的体会和发现的问题。

实验6 变频器流量控制实验

一、实验目的

1、 掌握流量控制系统参数的整定方法；

2、 进一步熟悉PID控制器在简单控制系统中的应用。 二、实验原理

变频器流量控制实验逻辑关系如图2-12所示。

给定值 FC FI 101

U101 图2-12 流量计流量定值控制实验

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测量或控制量 测量或控制量标号 寄存器地址 流量 变频器

1、实验方案

被调量为变频器的频率，控制目标是水流量，通过测量水流量，控制器与给定值进行比较，然后输出控制值到变频器。PID控制，看控制效果，进行比较。

2、控制策略 使用PID调节。 三、实验步骤：

1、 建立PLC；

2、 在数据字典中添加变量： I/O变量：

LT102：中水箱中的液位高度

LT103：下水箱中的液位高度 U101：变频器频率 内存变量：

Kp：比例调节参数 Ki：积分调节参数 Kd：微分调节参数 SP：给定液位高度

3、新建画面，取名为：调节阀流量控制实验

从工具栏里选择“实时趋势曲线”，建立一个实时曲线画面，曲线控件时间定义为5-10分钟

4、从工具栏里选择文本符号，在图画中添加Kp、Ki、Kd以及给定值SP。 5、点击右键，打开画面属性，选择命令语言，添加程序。 6、按所学理论操作调节器，进行PID设定。 四、实验报告

1、简述实验原理。

2、叙述实验步骤和过程。

3、实验数据和实验曲线。

4、实验中的体会和发现的问题。

FI102 U101 DB1.20 DB1.2

实验7 串级控制实验

一、实验目的

1、 掌握以液位为副参数的串级控制系统的参数整定及工程设计方法； 2、 了解控制器的控制规律和控制参数的不同对系统的动态特性的影响； 3、 研究串级控制系统对扰动的调节作用及克服能力。 二、实验原理

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串级试验包括液位串级控制和换热器串级控制实验。这里介绍液位串级。液位比温度实验好做得多。

图7-1 液位串级控制实验

串级控制系统框图如图7-1所示。

第一个动力支路 引入干扰 中水箱V103 输入值 LT TIC 103 102 给定值 输出值

下水箱V104 LT 104 TIC 101 给定值

水泵 给定值 + X

图7-2液位串级控制系统框图

- 副回路干扰 水泵 P101 主回路干扰 主调节器 TIC102 副调节器 变频器 U101 中水箱液位X - 下水箱液位 LT104 TIC101 中水箱液位LT103 下水箱液位LT104

各个回路独立调整结束，使得主调节器输出与副调节器给定值相差不是太远。我们利用前面的实验中的PID数据。而副控制器只进行P调节。

副回路对V103液位进行控制，这个反应比较快，副回路的控制目的是很快把流量控制回给定值。可以通过另一个动力支路加入部分液位干扰。

主回路对V104液位进行控制，由于控制经过了V103，时间延迟比较大。可以在V104中加入主回路干扰，要平衡这个干扰，则需要经过流量调整，通过V103来平衡这个变化。

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测量或控制量 LT102 LT103 变频器 测量或控制量标号 寄存器地址 TT104 FT101 U101 DB1. 12 DB1.20 DB1.2 使用PID端口 AI3 AI2 AO1 1、实验方案

被调量为调节阀开度，控制目标是水箱V104液位。

首先实现副回路的控制，主要目的获得P参数，通过测量液位，控制调节阀，使得V104保持到给定值。如果已经进行了V103的单容定值实验，则该步可以不做。

然后实现主回路的控制，通过测量V104液位，然后控制变频器，从而也使得V104液位尽量保持到给定值。

然后进行两个控制回路的连接，把主回路的输出连接到副回路的给定值。从而形成串级控制。注意尽量无扰切换。

2、控制策略

使用两个PID调节。副回路调节器只比例控制。 三、实验步骤：

1、 创建PLC；

2、 在数据词典中添加变量 I/O变量：

LT102：中水箱中的液位高度

LT103：下水箱中的液位高度 U101：变频器频率

内存变量：

Kp： 主控制器比例调节参数 Ki： 主控制器积分调节参数 Kd： 主控制器微分调节参数 Kp1：副控制器比例调节参数 Ki1：副控制器积分调节参数 Kd1：副控制器微分调节参数

SP： 给定液位高度

3、新建画面编程 取名为：串级控制实验

从工具栏里选择“实时趋势曲线”，建立一个实时曲线画面，曲线控件时间定义为5-10分钟

4、从工具栏里选择文本符号，在图画中添加Kp、Ki、Kd、Kp1、Ki1、Kd1以及给定

值SP。 5、点击右键，打开画面属性，选择命令语言，添加程序。 6、按所学理论操作调节器，进行PID设定。 四、实验报告

1、简述实验原理。 2、叙述实验步骤和过程。

3、实验数据和实验曲线。

4、主、副控制回路是如何克服系统扰动的？

5、分析动态输出特性，说明主、副控制回路各自的功能。

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6、实验中的体会和发现的问题。

第二部分 附录：系统使用说明书 1安全注意事项

安全注意事项：

在安装、操作、维护或检查本系统之前．一定仔细阅读以下安全注意事项。在熟悉设备的知识、安全信息及全部有关注童事项以后使用。在本使用说明书中，将安全注意事项等级分为“危险”和“注意”。

！危险：不正确的操作造成的危险情况，将导致死亡或重伤的发生。

！注意：不正确的操作造成的危险情况，将导致一般或轻微的伤害或造成物体的硬件损坏。

注意：根据情况的不同，“注意”等级的事项也可能造成严重后果。请遵循两个等级的注意事项，因为它们对于个人安全都是重要的。

1.1防止触电

尽管系统经过多层保护，还是请用户注意以下安全事项。

！危险

严格要求系统可靠接地，包括现场对象系统，控制系统。接地电阻不大于4欧姆。 当通电或正在运行时，请不要进行任何维护、维修操作，不要打开机柜后门，接线箱盖子，变频器前盖板，否则会发生触电的危险。

即使电源处于断开时，除维护、维修外，请不要接触任何具有超过安全电压的裸露端子，否则接触各种充电回路可能造成触电事故。

请不要用湿手操作设定各种旋钮及按键，以防止触电。

对于电缆，请不要损伤它，不要对它加过重的应力，使它承载重物或对它钳压。 否则可能会导致触电。

包括布线或检查在内的工作都应由专业技术人员进行。

在开始布线或维修之前，请断开电源，经过10分钟以后，用万用表等检测剩余 电压后进行。

1.2防止烫伤 ！危险

不要接触热水管道，避免高温烫伤。在热水没有冷却时，不要打开锅炉，不要进行任何维修维护工作。

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！注意

请尽量控制水温在70度以下，以免高温烫伤，提高产品寿命。

1.3防止损坏 ！危险

在水泵运行状态，绝对禁止操作变频器开关按钮或切换按钮，否则可能损坏变频器。

！危险

在水箱水位没有达到一定高度，不能启动三相调压器输出，否则可能损坏加热器。该系统增加了硬件的连锁保护，但是也要在操作时注意。

！注意

系统应远离可燃物体。系统发生故障时，请断开电源。否则系统可能因电流过大导致火灾。

各个端子上加的电压只能是使用手册上所规定的电压，以防止爆裂、损坏等等。 确认电缆与正确的端子相连接，否则，可能会发生爆裂、损坏等等事故。

始终应保证正负极性的正确，以防止爆裂、损坏等等。

1.4其他注意事项

请注意以下事项以防止意外的事故、受伤、触电等：

搬运和安装 ！注意

当搬运产品时，请使用正确的升降工具以防止损伤，不要过分颠簸。 环境 周围环境温度 周围环境湿度 . 储存温度 环境 海拔高度， 振动 5-+50℃ (不结冰) 90％RH以下(不凝露) -20℃~~+65℃ 室内(无腐蚀性气体，可燃性气体，油雾和尘埃等等) 海拔1000m以下 59m／s以下(JIS C 0040标准) 20

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2设备使用简介

2.1系统使用与经常性维护

一、上电投入使用：

1、在使用前确信本公司已经调试。或者经过专业人员的试运行。

2、对于电力控制部分，请在调整好，连接好之后再上电。严格禁止带电操作变频器切换所要控制水泵的开关。不得带电接触、检查、连接任何电力线。

3、机柜上电方法：首先合上全部空气开关。打开钥匙开关。此时各个相的指示灯亮起，检查各个电压表指示是否正确。

4、如果一切正常，则按下启动按钮，此时绿色灯亮起。可以开始实验。如果异常，则立即按下停止按钮，或关闭空气开关，报告专业人员进行检查。

维护：每个月按动漏电保护测试按钮，检查漏电保护器是否动作。 各个调节仪表的使用请仔细参考应用产品说明书。

二、变频器

在运行状态，绝对禁止操作变频器开关或切换旋钮，否则可能损坏变频器。

在变频器关闭状态。两个水泵都是220V控制。尽量不要使用变频器控制，因为变频器的干扰非常大。可能导致测量误差大，或者通讯速率大大降低。

为了方便控制，我们已经把变频器设定为电流控制状态，即工作模式3。把RM端定义为AU，并连接到SD端。启动变频器后，打开变频器STF开关 ，变频器就开始按照给定的电流输出，而不是等待按RUN键，关闭变频器STF开关可以关闭输出。按STOP键也可以关闭输出，但此时只能关闭变频器，断开后再启动才能继续工作。

如果要学习变频器其他各种设定。或者使用手动给定的方法进行控制，则打开变频器外盖，断开STF端与SD端的连接。强烈提醒非专业人员不要这样操作。

三、对象系统：

每个学年开始作实验时，放空储水箱的水，清洗各个水箱。拆下涡轮流量计滤网，进行清洗。

在做变容或非线性容积水箱实验时，需要一个人压着金属圆筒，尽量不要尝试使用其他重物压。 四、水泵使用：

水泵额定扬程12米，额定流量1.08立方/小时。最大流量1.6立方/小时左右。注意，对于包括涡轮流量计的通道，如果要测量其流量，则出水阀门不要全打开，关闭一部分，使得流量少于1.2立方/小时。

尽量使得流过水泵的水温不超过80度。

如果水泵上的启动开关放置到“自动”位置不好使用，可以设置到“打开”位置。 五、涡轮流量计

涡轮流量计输出脉冲信号，具有一个流量系数（每立方/小时1558Hz）。需要经过流量计算仪或其他频率计数器才能获得数据。

如果发现有涡轮流量计的水泵支路水流量不够，请确认JV201打开，JV304关闭。否则就需要拆下涡轮流量计滤网进行清洗。

为了准确测量，涡轮流量计流量不能超过1.2立方/小时，如果要测量其流量，则出水阀门需要关闭一部分。

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内蒙古大学理工学院自动化系2008年11月

危险！不要涡轮流量计直接接到4～20mA端口上，或者会损坏它。 六、电磁流量计

不要在没有水的情况下给电磁流量计加电。使用请仔细参考应用产品说明书

七、电动调节阀。使用请仔细参考应用产品说明书。

电动调节阀的动作需要时间。在使用时，请尽量不要打开其保护盖。 八、液位传感器

提供的液位传感器只能在水面超过底面5毫米才能测量，初始零点校正值35毫米水柱。在真实控制过程中可以不进行校正。

如果发现水箱液位传感器测量出现很大误差，则需要拆下液位传感器进行清理、清洗。 九、加热管

经过多年实验之后，如果加热管效率大大降低，则可以打开锅炉盖，对加热管进行清洗，除去加热管上的水垢。

十、仪器仪表参数标定

液位传感器：0-250Pa，25厘米水柱。

压力传感器0-150kPa，15米水柱。 温度变送器0-100度。

电磁流量计0-3立方/小时。

涡轮流量计0-1.2立方/小时，系数1558Hz/立方/小时。

2.2、对象系统组成

A3000-BJ对象系统包括三水箱，一个锅炉，一个强制换热器，两个水泵，两个流量计，一个电动调节阀。其他还包括加热管，大水箱。

6#换热器 JV106 JV101 #2 水箱 5# 锅炉 JV205 JV102 JV501 JV206 JV105 JV103 JV503 JV502 滞后管 #4 水箱 #3 水箱 JV305 JV304 1# 大储水箱 JV201 JV104 22 内蒙古大学理工学院自动化系2008年11月

2.3、系统信号分配表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 信号名称 锅炉水温（IN） 锅炉回水温度（IN） 上水箱液位（IN） 中水箱液位（IN） 下水箱液位（IN） 给水压力（IN） 一支路给水流量（IN） 二支路给水流量（IN） 电磁阀控制（OUT0） （二支路） 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 变频器频率控制 （OUT1） 锅炉水温控制 （OUT2） 电磁阀二支路 给水切断 电磁阀一支路 给水切断 换热器热水 出口水温 换热器冷水 出口水温 储水箱水温 锅炉/中水箱 右液位 锅炉低限液位 锅炉高限液位 TE104 TE105 LT104 LS101 LS102 DI-0 DI-1 GZ101 XV101 XV102 TE103 AO-2 DO-0 DO-1 PQW276 Q124.0 Q124.1 DB1.4 Q124.0 Q124.1 U101 AO-1 PQW274 DB1.2 工位号 TE101 TE102 LT101 LT102 LT103 PT101 FI101 FI102 FV101 PLC通道 AI-0 AI-1 AI-2 AI-3 AI-4 AI-5 AI-6 AI-7 AO-0 S-7寄存器 PIW272 PIW274 PIW276 PIW278 PIW280 PIW282 PIW284 PIW286 PQW272 地址 DB1.14 DB1.16 DB1.6 DB1.12 DB1.20 DB1.18 DB1.10 DB1.8 DB1.0 23

内蒙古大学理工学院自动化系2008年11月

3系统控制有关信息

3.1 IO点

包括了以下AI点：

五个温度变送器,0-100℃,70℃报警。 一个压力变送器,150kPa。 三个液位，250Pa.

电磁流量计,0-3m3/h

涡轮流量计， 0-1.2 m3/h.。 包括以下AO点： 电动调节阀

变频器速度控制 调压器控制

包括以下DI点：

低限液位开关,湿接点,GND有效。 高限液位开关,湿接点,GND有效。 包括以下DO点：

支路1电磁阀, 继电线圈,接GND动作 支路2电磁阀, 继电线圈,接GND动作 高限告警, 继电线圈, 接GND动作

4参考资料

1. 清华大学出版社出版的《过程控制》 主编金以慧，1993年第一版，2003年11月第

12次印刷。ISBN7-302-011150X/TPL·422。 2. 清华大学出版社《计算机控制系统分析与设计》何克忠，郝忠恕 编著 1988 3. 清华大学出版社出版的《高等过程控制》王桂增等编著，2002年。ISBN7-302-04962-9/TP·2794。

4. 清华大学出版社出版的《自适应控制》韩曾晋编著，1995年第一版，2003年第6次

印刷。ISBN7-302-01818-9/TP·814。

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