过程控制实验指导书 - 图文(6)

将式(4-2)和式(4-3)经拉氏变换并消去中间变量Q2，即可得到单容水箱的数学模型为

G(s)?H(s)RK ??Q1(s)RCs?1Ts?1(4-4)

式中，C为水箱的容量系数；K为放大系数，K=R；T为水箱的时间常数，T=RC。 如果Q1(s)为阶跃扰动，则式(4-4)可改写为

对上式取拉氏反变换得

H(s)?xxx0K/T?0?k0?k

s?1/Tsss?1/T(4-5)

当t→∞时，有

h(t)?Kx0(1?e?1/T)

(4-6)

当t=T时，有

K?h(?)输出稳态值 ?x0阶跃输入(4-7)

h(T)?Kx0(1?e?1)=0.632Kx0=0.632h(?)

(4-8)

式（4-6）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4-2(a)所示，该曲线上升到稳态值的63%所对应的时间就是时间常数T。也可由坐标原点对响应曲线作切线，切线与稳态值交点A对应的时间就是该时间常数T。求得K和T后，就能确定单容水箱的传递函数。

图4-2 单容水箱的阶跃响应曲线

如果对象具有滞后特性时，其阶跃响应曲线则为图4-2(b)，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：

三、预习要求

Ke??sG(s)?

Ts?1(4-9)

（1）在预习报告上写出单容水箱对象特性测试的工作原理；

23

（2）了解单容水箱的传递函数。

四、实验任务

选择下水箱作为被测对象，掌握单容水箱的阶跃响应测试方法，确定单容水箱的特征参数和传递函数。实验前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、F1-3和F1-7全开，将下水箱出水阀门F1-8的开度开到50%左右，其余阀门均关闭。

五、实验步骤

1、智能调节仪控制

（1）将控制柜上的智能仪表用RS485通讯线通过RS485/232转换器连接到计算机串口1，并按照下面的实训接线图4-3连接实训系统。

图4-3 单容自衡水箱对象特性测试系统

24

智能调节仪1常用参数设置如下，其他参数按照默认设置：

HIAL=9999，LoAL=-1999,dHAL=9999, dLAL =9999, dF=0, CtrL=1,Sn=33, dIP =1, dIL =0, dIH =50, oP1=4, oPL=0, oPH=100,CF=0,Addr=1,bAud=9600。

（2）在控制柜上，合上三相四线空气开关、三相和单相空气开关给控制柜上电，旋开智能仪表电源，给智能仪表上电；旋开电动调节阀电源开关，给电动调节阀上电。

（3）打开上位机MCGS组态环境，打开“智能调节仪控制”工程，然后进入MCGS运行环境，在主菜单中点击“实训一、单容自衡水箱对象特性测试”，进入实训一的监控界面。

（4）将智能仪表设置为“手动”控制，并将输出值设置为一个合适的值。

（5）在控制柜上，旋开三相磁力泵旋钮开关，给三相泵力驱动泵上电打水，使下水箱的液位处于某一平衡位置，记录此时的仪表输出值和液位值。

（6）待下水箱液位平衡后，突增（或突减）智能仪表输出量的大小，使其输出有一个正（或负）阶跃增量的变化（即阶跃干扰，此增量不宜过大，以免水箱中水溢出），于是水箱的液位便离开原平衡状态，经过一段时间后，水箱液位进入新的平衡状态，记录下此时的仪表输出值和液位值，液位的响应过程曲线将如图4-4所示。

图4-4 单容下水箱液位阶跃响应曲线

（7）根据前面记录的液位值和仪表输出值，按公式(4-7)计算K值，再根据图4-4中的实训曲线求得T值，写出对象的传递函数。

2、PLC控制

（1）用PC/PPI通讯电缆线将S7-200PLC主机CPU224的口连接到计算机上的串口1上，并按照下面的实训接线图4-5连接实训系统。

（2）在控制柜上，合上三相四线空气开关、三相和单相空气开关给控制柜上电，旋开PLC电源，给PLC上电；旋开电动调节阀电源开关，给电动调节阀上电。

（3）打开STEP 7-Micro/WIN V4.0软件，打开“THJDS-1A”程序进行下载，然后将S7-200PLC主机CPU224置于运行状态，然后运行MCGS组态软件，打开“S7-200PLC控制”工程，然后进入MCGS运行环境，在主菜单中点击“实训一、单容自衡水箱对象特性测试”，进入实训一的监控界面。

25

（4）以下步骤请参考前面“1、智能调节仪控制”的步骤4～7。

图4-5 S7-200PLC单容自衡水箱对象特性测试接线图

3、数据采集模块控制

（1）把数据采集模块用RS485通讯线通过RS485/232转换器连接到计算机串口1，并按照下面的实训接线图4-6和图4-7连接实训系统。

（2）在“THJDS-1A型 过程自动化控制系统”控制柜上，合上三相四线空气开关、三相和单相空气开关给控制柜上电，旋开DDC电源，给数据采集模块上电；旋开电动调节阀电源开关，给电动调节阀上电。

26

（3）打开MCGS组态软件，打开“数据采集模块控制”工程，然后进入MCGS运行环境，在主菜单中点击“实训一、单容自衡水箱对象特性测试”，进入实训一的监控界面。

（4）以下步骤请参考前面“1、智能调节仪控制”的步骤4～7。

图4-6 数据采集模块控制输入接线图

27

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库过程控制实验指导书 - 图文(6)在线全文阅读。