文档介绍：4 单容水箱液位组态控制实验报告学院:自动化学院班级: 学号: 姓名: 单容水箱液位组态一. 实验目的: PID 控制系统工作原理画面组态设计方法过程值归档的组态过程消息系统的组态过程报表系统的组态过程二:单容水箱实验原理 1、实验结构介绍水流入量 Qi 由调节阀 u 控制,流出量 Qo 则由用户通过闸板开度来改变。被调量为水位 H。分析水位在调节阀开度扰动下的动态特性。直接在调节阀上加定值电流,从而使得调节阀具有固定的开度。( 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。突然加大调节阀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。通过物料平衡推导出的公式: ??kQHkQ iO??, 那么)( 1HkkFdt dH ????, 其中, 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??RkHdt dH RC ??。公式等价于一个 RC 电路的响应函数, C=F 就是水容,k HR 02?就是水阻。 LT 103 给定值图 4-1 单容水箱液位数学模型的测定实验 Q oh Q i FV101 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: )1( )( 0?? TS S KR SG 。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。 2、控制系统接线表测量或控制量测量或控制量标号使用 PLC 端口使用 ADA M端口下水箱液位 LT103 AI0 AI0 调节阀 FV101 AO0 AO0 3参考结果单容水箱水位阶跃响应曲线,如图 4-2 所示: 图 4-2 单容水箱液位飞升特性此时液位测量高度 mm ,实际高度 mm - mm =181 mm 。实际开口面积 = mm 2。此时负载阀开度系数: smxHQk/10 68 .6/ max ???。水槽横截面积: 2。那么得到非线性微分方程为(标准量纲)::H H dtdH24 003 .000138 .0206 .0/)668 000 .0000284 .0(/????进行线性简化, 可以认为它是一阶惯性环节加纯延迟的系统)1 /()(??? Ts Ke sG s?。三. 对 A3000 的系统理解: A3000 高级过程控制实验系统独创现场系统概念,而不是对象系统。现场系统包括了实验对象单元、供电系统、传感器、执行器( 包括电动调节阀、变频器及调压器)、以及半模拟屏,从而组成了一个只需接受外部标准控制信号的完整、独立的现场环境。 1、 A3000 特点(1) 现场系统通过一个现场控制箱,集成供电系统、变频器、移相调压器、以及现场继电器,所有驱动电力由现场系统提供。它仅需通过标准接线端子接收标准控制信号即能完成所有实验功能。从而实现了现场系统与控制系统完全独立的模块化设计。(2) 现场控制箱侧面是工业标准接线端子盒。这种标准信号接口可以使现场系统与用户自行选定的 DCS 系统、 PLC 系统、 DDC 系统方便连接,甚至用户自己用单片机组成的系统都可以对现场系统进行控制。(3) 现场系统的设计另外的优势是保证动力线与控制线的电磁干扰隔离。(4) 现场系统的设计保证了控制系统只需要直流低压就可以了,使得系统设计更模块化,更安全、具有更大的扩展性。 A3000-FS 系统结构原理图如图 2-1 所示。图 2-1 A3000 现场系统结构图现场系统包括三个水箱,一个大储水箱,一个锅炉,一个工业用板式换热器, 两个水泵,大功率加热管,滞后时间可以调整的滞后系统,一个硬件联锁保护系统。传感器和执行器系统包括 5个温度、3个液位、1个压力,1个电磁流量计, 1个涡轮流量计, 1个电动调节阀,两个电磁阀, 2个液位开关。 2、现场系统面板左侧设置: ?电源: 220V AC 单相电源开关, 380V AC 三相电源开关。?开关:三个旋钮开关,分别是 1#、2#工频电源开关,以及变频器控制水泵的开关。可以拔出上面水泵的电力连线,连接到不同的位置,从而更改各个水泵的电力来源。可以是工频,也可以是变频器。如果用户不需要变频调速,则建议全部使用工频控制。按照设计,使用变频器控制的水泵,其面板对应的指示灯可能不工作,因为变频器可能输出 0-50Hz ,而继电器不能工作。?两个拨动开关, 分别是现场系统照明用电源开关,以及变频器 STF( 正转) 控制开关。注意在机柜上还有并联的一个 STF 控制端,如果要设置工作模式, 请断开该控制端。为了避免控制逻辑太复杂,我们一般不连接机