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单容水箱的现状及发展趋势

工作报告 时间:2020-07-31

【www.myl5520.com--工作报告】

单容水箱2
篇一:单容水箱的现状及发展趋势

湖南工程学院

系统综合训练报告

课题名称 过程控制系统 专业班级

姓 名 学 号

指导教师

2007年 4 月 1 日

目 录

前言?????????????????????????1

一 实训装置介绍????????????????????1

二 液位系统介绍????????????????????4

三 调试结果与调试说明????????????????11

4.1 调试说明:??????????????????11

4.2 调试结果???????????????????12

五.实训心得?????????????????????13

前言

过程控制是现代工业自动化的一个重要领域。他它在石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等连续型工业生产中,在实现生产过程,提高生产质量与劳动生产率,改善生产条件,保护生态环境,优化各种技术经济指标等方面起着重要的作用。随着现代科技技术的迅速发展,过程控制在生产过程自动化中得到越来越广泛的应用。自动化水平已成为衡量各行各业的现代水平的一个重要志。

过程控制系统一般是指工业生产过程中自动控制系统的被控系统的被控变量是温度、压力、流量、液位、成分等变量的系统。对生产工艺流程进行监控控制就是过程控制。一般是讲自动化仪表的自动执行机构的,涉及自动控制理论,传感器等的综合专业课。

随着工业技术的更新,特别是半导体技术、微电子技术、计算机技术和网络技术的发展,自动化仪表已经进入了计算机控制装置时代。在石油、化工、制药、热工、材料和轻工等行业领域中,以温度、流量、物位、压力和成分为主要被控变量的控制系统都称为“过程控制”系统。过程控制不仅在传统工业改造中,起到了提高质量,节约原材料和能源,减少环境污染等十分重要的作用,而且已成为新建的规模大、结构复杂的工业生产过程中不可缺少的组成部分。随着计算机控制装置在控制仪表基础上的发展,自动化控制手段也越来越丰富。其中有在工业领域有着广泛应用的智能数字仪表控制系统、智能仪表加计算机组态软件控制系统、计算机DDC控制系统、PLC控制系统、DCS分布式集散控制系统、FCS现场总线控制系统等。

一、实训装置介绍

“THJ-2型高级过程控制系统实验装置”由过程控制实验对象系统、智能仪表控制台及上位监控PC机(用户自备)三部分组成。

1.过程控制实验对象系统

实验对象系统包含有:不锈钢储水箱;上、中、下三个串接有机玻璃圆筒型水箱;三相4.5KW电加热锅炉(由不锈钢锅炉内胆加温筒和封闭式外循环不锈钢冷却锅炉夹套构成)和铝塑盘管组成。

系统动力系统有两套:一套由三相(380V交流)不锈钢磁力驱动泵、电动调节阀、直流电磁阀、涡轮流量计等组成;另一套由日本三菱变频器、三相不锈钢磁力驱动泵(220V变频)、涡轮流量计等组成。

整套对象系统完全由不锈钢材料制造,包括对象框架、管道、底板,甚至小到每一颗紧固螺钉。

2.对象系统中的各类检测变送及执行装置

(1) 扩散硅压力变送器三只:分别检测上水箱、中水箱、下水箱液位;

(2) 涡轮流量计三只:分别检测两条动力支路及盘管出水口的流量;

(3) Pt100热电阻温度传感器六只:分别用来检测锅炉内胆、锅炉夹套、盘管(三只)及上水箱出水口水温;

(4) 控制模块:包含三相可控硅移相调压装置、电磁阀、电动调节阀、三菱变频器各一个;

(5) 接触器位式控制装置、三相380V不锈钢磁力驱动泵、三相220V不锈钢磁力驱动泵。

3.仪表控制台单容水箱的现状及发展趋势。

智能仪表控制台由三部分组成:

(1) 电源控制屏面板:提供实验所需的三相四线~380V、三路单相~220V电源,总电源由三相钥匙开关控制,电网电压由三只指针式交流电压表监示,三相带灯熔断器作为断相指示。设有漏电保护空气开关、电压型漏电保护器、电流型漏电保护器。另外,还设有定时器兼报警记录仪,为学生实验技能的考核提供一个统一的标准。

(2)仪表控制面板:由变频调速器面板,AI/818A智能调节仪面板,AI/708A智能位式调节仪面板,解耦装置,比值器/前馈—反馈装置组成,各装置接线端子通过面板上的插座引出。还可根据用户需要配置远程数据采集智能模块、S7-200西门子可编程控制器等。

(3)I/O信号接口面板:将各传感器检测及执行器控制信号同面板上的插座相连,便于学生自己连线组成不同的控制系统。

学生通过对对象系统进行不同的组合,结合不同的实验目的,可进行几十种过程控制实验。

4.上位监控PC机(用户自备)

“THJ-2型高级过程控制系统实验装置”配置一台上位监控PC机,PC机上安装有工控组态软件(MCGS、组态王可选),通过RS232/485转换器、仪表控制台侧面的RS485总线接口与所有的仪表进行通讯。学生可对下位仪表各参数进行设定、修改PID控制参数,并能观察被控参数的实时曲线、历史曲线,SV设定值、PV测量值、OP输出值,各实验都设有动态变化棒图显示和实验指导。

5.系统主要特点

1.被调参数囊括了流量、压力、液位、温度四大热工参数

2.执行器中既有电动调节阀仪表类执行机构,又有变频器、晶闸管移相调控等电力拖动类执行器

单容水箱特性测试
篇二:单容水箱的现状及发展趋势

题目一 单容水箱特性测试

一、课设的主要任务和要求

进行单容水箱特性测试,主要任务:

1. 进行单容水箱阶跃响应测试,并记录相应液位的响应曲线。

2. 根据实验得到的液位阶跃响应曲线,分别用作图法和两点法确定被测对象的特征参数,得到传递函数。 二、实验设备

1. THJ-FCS型高级过程控制系统实验装置。 2. 计算机及相关软件。 3. 万用电表一只。 三、实验原理图

2-1单容水箱特性测试结构图

由图2-1可知,对象的被控制量为水箱的液位h,控制量(输入量)是流入水箱中的流量Q1,手动阀V1和V2的开度都为定值,Q2为水箱中流出的流量。根据物料平衡关系,在平衡状态时

Q10-Q20=0 (2-1)

动态时,则有

Q1-Q2=

dV

(2-2) dt

式中V为水箱的贮水容积,

dV

为水贮存量的变化率,它与h的关系为 dt

dV?Adh, dVdh即= A (2-3)

dtdt

A为水箱的底面积。把式(2-3)代入式(2-2)得

Q1-Q2=A

基于Q2=

dh

(2-4) dt

h

,RS为阀V2的液阻,则上式可改写为 RS

hdhQ1-= A RSdt

ARS

dh

+h=KQ1 dt

或写作

KH(s)= (2-5) Q1(s)TS?1

式中T=ARS,它与水箱的底面积A和V2的RS有关;K=RS。 式(2-5)就是单容水箱的传递函数。 若令Q1(S)=

R0

,R0=常数,则式(2-5)可改为 S

R0R0KR0K/T

H(S)=×=K-单容水箱的现状及发展趋势。

11SSS?S?

TT

h(t)=KR0(1-e-t/T) (2-6)

对上式取拉氏反变换得

当t—>∞时,h(∞)=KR0,因而有 K=h(∞)/R0=输出稳态值/阶跃输入 当t=T时,则有

h(T)=KR0(1-e-1)=0.632KR0=0.632h(∞)

式(2-6)表示一阶惯性环节的响应曲线是一单调上升的指数函数,如图2-2所示。

图2-2 单容水箱的单调上升指数曲线

当由实验求得图2-2所示的阶跃响应曲线后,该曲线上升到稳态值的63%

所对应的时

间,就是水箱的时间常数T。该时间常数T也可以通过坐标原点对响应曲线作切线,切线与稳态值交点所对应的时间就是时间常数T,由响应曲线求得K和T后,就能求得单容水箱的传递函数如式(2-5)所示。

图2-3 单容水箱的阶跃响应曲线

如果对象的阶跃响应曲线为图2-3,则在此曲线的拐点D处作一切线,它与时间轴交于B点,与响应稳态值的渐近线交于A点。图中OB即为对象的滞后时间τ,BC为对象的时间常数T,所得的传递函数为:

Ke??s

H(S)= (2-7)

1?Ts

四、实验控制系统流程图

本实验控制系统的流程图如图2-4所示。

图2-4 实验控制系统流程图

上水箱液位检测信号LT1为标准的模拟信号,直接传送到SIEMENS的模拟量输入模块SM331,SM331和分布式I/O模块ET200M直接相连,ET200M挂接到PROFIBUS-DP

总线上,PROFIBUS-DP总线上挂接有控制器CPU315-2 DP(CPU315-2 DP为PROFIBUS-DP总线上的DP主站),这样就完成了现场测量信号到CPU的传送。

本实验的执行机构为带PROFIBUS-PA通讯接口的阀门定位器,挂接在PROFIBUS-PA总线上,PROFIBUS-PA总线通过LINK和COUPLER组成的DP链路与PROFIBUS-DP总线交换数据,PROFIBUS-DP总线上挂接有控制器CPU315-2 DP,这样控制器CPU315-2 DP发出的控制信号就经由PROFIBUS-DP总线到达PROFIBUS-PA总线来控制执行机构阀门定位器。

五、实验内容与步骤

本实验选择上水箱作为被测对象(也可选择中水箱或下水箱)。实验之前先将储水箱中贮足水量,然后将阀门F1-1、F1-2、F1-6全开,将上水箱出水阀门F1-9开至适当开度,其余阀门均关闭。

1、接通控制柜和控制台的相关电源,并启动磁力驱动泵,接通空压机电源。控制柜无需接线。单容水箱的现状及发展趋势。

2、打开作上位控制的PC机,点击“开始”菜单,选择弹出菜单中的“SIMATIC”选项,再点击弹出菜单中的“WINCC” ,再选择弹出菜单中的“WINCC CONTROL CENTER 5.0”,进入WINCC资源管理器,打开组态好的上位监控程序,点击管理器工具栏上的“激活(运行)”按钮,进入实验主界面如图2-5所示。

图2-5 实验主界面

3、鼠标左键点击实验项目“一阶单容水箱对象特性测试实验”,系统进入正常的测试状态,呈现的实验界面如图2-6所示。

图2-6 实验界面

在实验界面的左边是实验流程图,右边是参数整定,下面一排六个切换键的功能如下: “实验流程”键:系统进入正常测试状态时,实验界面左边就会显示实验流程图,当点击“历史曲线”键时,实验流程图将会被历史曲线所覆盖,如需转到实验流程图,应点击“实验流程”键就可在实验界面左边再现实验流程图。

“参数整定”键:系统进入正常测试状态时,实验界面右边就会显示参数整定画面,当你点击“实时曲线”或“数据报表”键时,参数整定画面的下半部分将会被实时曲线或数据报表所覆盖,如需转到参数整定,点击“参数整定”键即可在实验界面右边再现参数整定画面。

“实时曲线”键:系统进入正常测试状态时,实时曲线是不显示的,如果需要观察实时曲线,点击“实时曲线”键,即可在实验界面右下方显示实时曲线。

“历史曲线”键:系统进入正常测试状态时,历史曲线是不显示的,如果需要观察历史曲线,点击“历史曲线”键,即可在实验界面左边显示历史曲线。

“数据报表”键:系统进入正常测试状态时,数据报表是不显示的,如果需要数据报表,点击“数据报表”键,即可在实验界面右下方显示历史曲线。

单容水箱特性测试
篇三:单容水箱的现状及发展趋势

课 程 设 计 任 务 书

摘要

通过对单容水箱液位控制系统特性的测试掌握单容水箱阶跃响应测试方法,并记录相应液位的响应曲线。根据实验得到的液位阶跃响应曲线,用相关的方法确定被测对象的特征参数T和传递函数。

研究实际的单水箱实验系统的模糊推理建模问题, 首先依据不同的实际背景, 利用单容水箱模拟实际生产系统中的蓄液容器设计了几种典型实验, 然后利用模糊推理建模方法, 对于单水箱液位控制实验系统的被控对象建立了数学模型, 最后通过仿真实验得到新模型的数据曲线, 验证了模糊推理建模方法在实际系统中的可行性。

关键字:单容水箱、液位控制、模糊控制、数字模型

目录

1.系统介绍 .............................. 错误!未定义书签。 1.1 现场总线控制系统(FCS)介绍 ..... 错误!未定义书签。 1.1.1 系统简介 ................... 错误!未定义书签。

1.1.2 系统组成 ................... 错误!未定义书签。 1.1.3系统特点..................... 错误!未定义书签。 1.1.4 系统软件 ................... 错误!未定义书签。 1.2 组态软件WINCC介绍 .............. 错误!未定义书签。 2 单容水箱特性测试 ..................... 错误!未定义书签。 2.1 工作原理图 ....................... 错误!未定义书签。 2.2 系统工作原理分析 ................. 错误!未定义书签。 2.3 控制系统流程图 ................... 错误!未定义书签。 2.4实验内容与步骤 .................... 错误!未定义书签。 2.5 结果分析 ......................... 错误!未定义书签。 2.6实验曲线所得的结果 ................ 错误!未定义书签。 3.总结 .................................. 错误!未定义书签。 4.参考文献 .............................. 错误!未定义书签。

1.系统介绍

1.1 现场总线控制系统(FCS)介绍

1.1.1 系统简介

本现场总线控制系统是基于PROFIBUS和工业以太网通讯协议、在传统过程控制实验装置的基础上升级而成的新一代过程控制系统。

整个实验装置分为上位控制系统和控制对象两部分,上位控制系统流程图如图1.1所示:

图1.1 上位控制系统流程图

控制对象总貌图如图1.2所示:

图1.2 控制对象总貌图

1.1.2 系统组成

本实验装置由被控对象和上位控制系统两部分组成。系统动力支路分两路:一路由三相(380V交流)磁力驱动泵、气动调节阀、直流电磁阀、PA电磁流量计及手动调节阀组成;另一路由变频器、三相磁力驱动泵(220V变频)、涡轮流量计及手动调节阀组成。 1、被控对象

被控对象由不锈钢储水箱、圆筒形有机玻璃水箱和敷塑不锈钢管路组成。 水箱:包括上水箱和储水箱。 上水箱采用淡蓝色圆筒型有机玻璃,

不但坚实

第一组:一阶单容上水箱对象特性测试实验
篇四:单容水箱的现状及发展趋势

实验一、一阶单容上水箱对象特性测试实验

一.实验目的

(1)建立单容水箱阶跃响应曲线。

(2)根据由实际测得的单容水箱液位的阶跃响应曲线,用作图的方法分别确定它们的参数(时间常数T、放大系数K)。 二.实验设备

CS2000型过程控制实验装置, PC机,DCS控制系统与监控软件。 三、系统结构框图

单容水箱如图1-1所示:

Q2

图1-1、 单容水箱系统结构图

四、实验原理

阶跃响应测试法是系统在开环运行条件下,待系统稳定后,通过DCS控制系统监控画面——调整画面,(调节器或其他操作器),手动改变(调节阀的开度)对象的输入信号(阶跃信号),同时记录对象的输出数据或阶跃响应曲线。然后根据已给定对象模型的结构形式,对实验数据进行处理,确定模型中各参数。

五.实验内容步骤

1)对象的连接和检查:

(1)将CS2000 实验对象的储水箱灌满水(至最高高度)。

(2)打开以水泵、电动调节阀、孔板流量计组成的动力支路(1#)至上水箱的出水阀门.关闭动力支路上通往其他对象的切换阀门。 (3)打开上水箱的出水阀至适当开度。 2)实验步骤

(1)打开控制柜中水泵、电动调节阀、24V电源的电源开关。

(2)打开DCS控制柜的电源,打开电脑,启动DCS上位机监控软件,进入主画面,然后进入实验一画面“实验一、一阶单容上水箱对象特性测试实验”。

注满水箱 打开出水阀 打开阀门,连通电动调节阀

关闭支路阀 打开上水箱 打开上水箱 打开电源

进水阀 出水阀

打开泵的开关 打开调节阀开关 打开24V电源 打开DCS控制柜电源

(3)用鼠标点击调出PID窗体框,然后在“MV”栏中设定电动调节阀一个适当开度。(此实验必须在手动状态下进行)

(4)、观察系统的被调量:上水箱的水位是否趋于平衡状态。若已平衡,应记录系统输出值,以及水箱水位的高度h1和上位机的测量显示值。

(5)、迅速增加阀门开度,增加5%,记录此引起的阶跃响应的过程参数,它们均可在上位软件上获得。以所获得的数据绘制变化曲线。 (6)、直到进入新的平衡状态。再次记录平衡时的下列数据。

(7)、将系统输出值调回到步骤(5)前的位置,再用秒表和数字表记录由此引起的阶跃响应过程参数与曲线。 (8)、重复上述实验步骤。

(9)、最后将数据整理好填入表格,根据数据作出对应曲线并求出相关参数。

六、 实验报告要求

(1)作出一阶环节的阶跃响应曲线。

(2)根据实验原理中所述的方法,求出一阶环节的相关参数。

本文来源:http://www.myl5520.com/fanwendaquan/116206.html

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