天煌实验指导书.doc

目 录1实验一、单容水箱特性的测试12实验二、双容水箱特性的测试53实验三、锅炉内胆特性的测试94实验四、电动调节阀流量特性的测试125实验五、单容水箱液位定值控制系统156实验六、双容水箱液位定值控制系统187实验七、三容水箱液位定值控制系统218实验八、锅炉内胆动态水温定值控制系统249实验九、锅炉夹套水温定值控制系统2710实验十、变频调速磁力泵支路流量的定值控制系统3011实验十一、锅炉内胆水温位式控制系统3312实验十二、水箱液位串级控制系统3713实验十三、三闭环液位控制系统4014实验十四、下水箱液位与变频调速磁力泵支路流量的串级控制系统4315实验十五、锅炉夹套水温与锅炉内胆水温的串级控制系统4616实验十六、锅炉内胆水温与内胆循环水流量的串级控制系统4917实验十七、单闭环流量比值控制系统5218实验十八、流量变比值控制系统5619实验十九、下水箱液位的前馈-反馈控制系统5920实验二十、锅炉内胆水温的前馈-反馈控制系统6321实验二十一、盘管出水口温度滞后控制系统6722实验二十二、流量纯滞后控制系统7023实验二十三、锅炉内胆水温与锅炉夹套水温解耦控制系统7324实验二十四、上水箱水温与液位的解耦控制系统78实验一、单容水箱特性的测试一、实验目的1. 掌握单容水箱的阶跃响应的测试方法，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，用相关的方法确定被测对象的特征参数T和传递函数。二、实验设备1. THJ-2型高级过程控制系统实验装置。2. 计算机及组态王软件。三、实验原理图1-1单容水箱特性测试结构图由图1-1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 （1-1）动态时，则有：Q1-Q2= （1-2）式中V为水箱的贮水容积，为水贮存量的变化率，它与H的关系为：，即= A （1-3）A为水箱的底面积。把式（3）代入式（2）得：Q1-Q2=A （1-4）基于Q2=，RS为阀V2的液阻，则上式可改写为：Q1-= A 即：ARS+h=KQ1或写作：= （1-5）式中T=ARS，它与水箱的底积A和V2的RS有关；K=RS。式（1-5）就是单容水箱的传递函数。若令Q1（S）=，R0=常数，则式（1-5）可改为：H（S）=K-对上式取拉氏反变换得：h(t)=KR0(1-e-t/T) （1-6）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（1-6）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1-2所示。当由实验求得图1-2所示的阶跃响应曲线后，该曲线上升到稳态值的63%。图1-2 单容水箱的单调上升指数曲线所对应的时间，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。如果对象的阶跃响应曲线为图1-3，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，BC为对象的时间常数T，所得的传递函数为：H(S)=图1-3 单容水箱的阶跃响应曲线四、组态监控图五、电气接线1强电部分：（1）将三相电源的输出端U、V、W对应接到三相磁力泵（380V）的U、V、W端。（2）把电动调节阀220V电源输入端L、N接至单相电源的3L、3N端。2弱电部分：（1）24V直流电源输出1的“+”、“-”端分别接到6024模块输入的“+”、“-”端。（2）将6024模块“420mA输出1”的“+”、“-” 端对应地接到电动调节阀“420mA”控制信号输入的“+”、“-” 端。（3）I/O信号接口压力变送器LT1的“+”、“-” 端对应地接到6024模块信号输入通道的LT1的“+”、“-” 端。六、实验内容与步骤1接好实验线路，打开阀F1-1，并把阀F1-6和F1-9开至某一开度，且使F1-6的开度大于F1-9的开度。2启动组态王，进入运行系统，打开实验一监控画面。3手动调节电动调节阀的输出值，使水箱的液位处于某一平衡位置。4改变电动调节阀额输出值，使其输出有一个正（或负）阶跃增量的变化（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，经过一定的调节时间后，水箱的液位进入新的平衡状态，如图1-4所示。图1-4单容水箱特性响应曲线5记下水箱液位的历史曲线和阶跃响应曲线。6把由计算机作用的实验曲线进行分析处理，并把结果填表入下表中： 参数值测量值液位hKT正向输入负向输入平均值七、实验报告1写出常规的实验报告内容。2分析用上述方法建立对象的数学模型有什么局限性。实验二、双容水箱特性的测试一、实验目的1. 熟悉双容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线。2. 根据由实际测得双容液位的阶跃响应曲线，确定其传递函数。二、实验设备1. THJ-2型高级过程控制系统实验装置。2. 计算机、组态王软件、RS232/485转换器1只、串口线1根。三、原理说明图2-1 双容水箱对象特性结构图 由图2-1所示，被控对象由两个水箱相串联连接，由于有两个贮水的容积，故称其为双容对象。被控制量是下水箱的液位，当输入量有一阶跃增量变化时，两水箱的液位变化曲线如图2-2所示。由图2-2可见，上水箱液位的响应曲线为一单调的指数函数（图2-2 (a)），而下水箱液位的响应曲线则呈S形状（图2-2 (b)）。显然，多了一个水箱，液位响应就更加滞后。由S形曲线的拐点P处作一切线，它与时间轴的交点为A，OA则表示了对象响应的滞后时间。至于双容对象两个惯性环节的时间常数可按下述方法来确定。图2-2 双容液位阶跃响应曲线图2-3 双容液位阶跃响应曲线在图2-3所示的阶跃响应曲线上求取：（1）h2（t）|t=t1=0.4 h2()时曲线上的点B和对应的时间t1；（2）h2（t）|t=t2=0.8 h2()时曲线上的点C和对应的时间t2。 然后，利用下面的近似公式计算式。 0.32t1/t20.46由上述两式中解出T1和T2，于是求得双容（二阶）对象的传递函数为：G（S）=四、组态监控图五、电气接线1强电部分：（1）将三相电源的输出端U、V、W对应接到三相磁力泵（380V）的U、V、W端。（2）把电动调节阀220V电源输入端L、N接至单相电源的3L、3N端。2弱电部分：（1）24V直流电源输出1的“+”、“-”端分别接到6024模块输入的“+”、“-”端。（2）将6024模块“420mA输出1”的“+”、“-” 端对应地接到电动调节阀“420mA”控制信号输入的“+”、“-” 端。（3）I/O信号接口压力变送器LT2的“+”、“-” 端对应地接到6024模块信号输入通道的LT2的“+”、“-” 端。（4）I/O信号接口压力变送器LT3的“+”、“-” 端对应地接到6024模块信号输入通道的LT3的“+”、“-” 端。六、实验内容与步骤1接好实验线路，打开手动阀F1-1、F1-7，调整F1-10、F1-11到适当开度，并且：F1-7的开度F1-10的开度F1-11的开度。2接通总电源和相关仪表的电源。3启动组态王，进入到运行系统，调节电动调节阀的输出值，使下水箱的液位处于某一平衡位置（一般为水箱的中间位置）。4改变调节阀的输出值，使下水箱的液位由原平衡状态开始变化，经过一定的调节时间后，下水箱液位进入另一个平衡状态。5记录下水箱液位的历史曲线和在阶跃扰动后的响应曲线。6把由计算机作用的实验曲线进行分析处理，并把结果填表入下表中： 参数值测量值液位hKT1T2正向输入负向输入平均值七、实验报告1完成常规实验报告内容。2对实验的数据进行分析。实验三、锅炉内胆特性的测试一、实验目的1了解锅炉内胆温度特性测试系统的组成。2掌握锅炉内胆温度特性的测试方法。二、实验设备1THJ-2型过程控制实验装置。2计算机、组态王软件、RS232/485转换器1只、串口线1根。三、实验原理图3-1 锅炉内胆温度特性实验结构示意图1锅炉夹套不加冷却水加满锅炉内胆的水，手动操作调节器的输出，使可控整流电源的输出电压为100V左右。此电压加在加热管两端，内胆中的水温因之而逐渐上升。根据热平衡的原理，当内胆中的水温上升到某一值时，水的吸热和放热作用完全相等，从而使内胆中的水温达到一平衡状态。由热力学原理可知，锅炉内胆水温的动态变化过程是用一阶常微分方程来描述，即其数学模型为一阶惯性环节。2锅炉夹套加冷却水当锅炉夹套中注满冷却水，这相当于改变了锅炉内胆环境的温度，使其散热作用增强。显然，在这种状况下，如果用夹套无水时一样大小的可控电压去加热，在平衡状态时，内胆的水温必然要低于前者。如果要使内胆的水温达到夹套无水时相同的值，则需要提高可控硅的整流电压。四、组态监控图五、电气接线1强电部分：（1）将三相电源的输出端U、V、W对应接到三相磁力泵（380V）的U、V、W端。（2）将三相电源的输出端U、V、W对应地接到移相调压部件三相电源输入端的U、V、W端，调压部件的输出端U0、V0、W0对应接到三相电加热管的输入端的U0、V0、W0。2弱电部分：（1）24V直流电源输出1的“+”、“-”端分别接到6024模块输入的“+”、“-”端。（2）24V直流电源输出2的“+”、“-”端分别接到6015模块输入的“+”、“-”端；（3）将铂电阻TT1的1a、1b、1c端分别接至6015模块TT1的1a、1b、1c端。（4）将6024模块“420mA输出1”的“+”、“-” 端对应地接到三相SCR移相装置的移相调压输入的“+”、“-” 端。六、实验内容与步骤1完成实验系统的接线。2接通总电源和相关仪表的电源。3打开F1-1、F1-4、F1-13和电磁阀，使锅炉内胆水位达到满刻度的2/3左右，然后关闭电磁阀。4启动组态王软件，进入运行系统，打开实验三监控画面，设定锅炉内胆加热温度，实时记录锅炉内胆水温的响应过程。5待锅炉内胆的水温处于某一平衡位置时，通过增/减输入值改变其手动输出量的大小，使其输出有一个正或负阶跃增量的变化，让锅炉内胆的水温进入新的平衡状态。6在实时曲线窗口观察内胆水温变化的实时曲线，并分析和计算锅炉内胆的水温参数K及T值。7把内胆中已加热的水通过出水阀放掉，重新注满冷水；并通过阀F1-12在夹套中注入冷却水，然后重新开始实验，实时记录内胆中水温的变化过程，重新分析和计算锅炉内胆的水温参数K及T值。七、实验报告1按常规内容写好实验报告。2对计算机在两种不同条件下所测得的内胆温度变化曲线进行分析比较。实验四、电动调节阀流量特性的测试一、实验目的1了解电动阀节阀的结构与工作原理。2通过实验，进一步了解电动调节阀流量的特性。二、实验设备1THJ-2型过程控制实验装置2计算机、组态王软件、RS232/485转换器1只、串口线1根。三、实验原理电动调节阀包括执行机构和阀两个部分，它是过程控制系统中的一个重要环节。电动调节阀接受调节器输出420mADC的信号，并将其转换为相应输出轴的角位移，以改变阀节流面积S的大小。图4-1为电动调节阀与管道的连接图。图4-1 电动调节阀与管道的连接图图中： u-来自调节器的控制信号（420mADC）；-阀的相对开度；s -阀的截流面积；q-液体的流量 。由过程控制仪表的原理可知，阀的开度与控制信号的静态关系是线性的，而开度与流量Q的关系是非线性的。图4-2为本实验结构示意图。图4-2 电动调节阀特性实验结构示意图四、组态监控图五、电气接线1强电部分：（1）将三相电源的输出端U、V、W对应接到三相磁力泵（380V）的U、V、W端。（2）把电动调节阀220V电源输入端L、N接至单相电源的3L、3N端。2弱电部分：（1）24V直流电源输出1的“+”、“-”端分别接到6024模块输入的“+”、“-”端。（2）将6024模块“420mA输出1”的“+”、“-” 端对应地接到电动调节阀“420mA”控制信号输入的“+”、“-” 端。（3）I/O信号接口流量变送器FT1的“+”、“-” 端对应地接到6024模块信号输入通道的FT1的“+”、“-” 端。六、实验报告与步骤1完成实验系统的接线。2打开F1-1、F1-8、F1-11，接通总电源和相关仪表的电源。3把调节器置于手动状态，并使其输出相应于电动阀开度的10%、20%、100%，分别记录不同状态时调节器的输出电流和相应的流量。4由电流I作横作标，流量Q作纵坐标，画出Q=F（I）的曲线。七、实验报告1. 完成常规的实验报告内容。2. 根据所画出的曲线，判别该电动阀的阀体是快开特性、等百分比特性、快开特性。实验五、单容水箱液位定值控制系统一、实验目的1了解单闭环液位控制系统的结构与组成。2掌握单闭环液位控制系统调节器参数的整定。3研究调节器相关参数的变化对系统动态性能的影响。二、实验设备1THJ-2型高级过程控制系统装置。2计算机、上位机组态王软件、RS232-485转换器1只、串口线1根。三、实验原理本实验系统的被控对象为上水箱，其液位高度作为系统的被控制量。系统的给定信号为一定值，它要求被控制量上水箱的液位在稳态时等于给定值。由反馈控制的原理可知，应把上水箱的液位经传感器检测后的信号作为反馈信号。图5-1为本实验系统的结构图，图5-2为控制系统的方框图。为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下无静差，系统的调节器应为PI或PID。图5-1 上水箱液位定值控制结构图图5-2 上水箱液位定值控制方框图四、组态监控图五、电气接线1强电部分：（1）将三相电源的输出端U、V、W对应接到三相磁力泵（380V）的U、V、W端。（2）把电动调节阀220V电源输入端L、N接至单相电源的3L、3N端。2弱电部分：（1）24V直流电源输出1的“+”、“-”端分别接到6024模块输入的“+”、“-”端。（2）将6024模块“420mA输出1”的“+”、“-” 端对应地接到电动调节阀“420mA”控制信号输入的“+”、“-” 端。（3）I/O信号接口压力变送器LT1的“+”、“-” 端对应地接到6024模块信号输入通道的LT1的“+”、“-” 端。六、实验内容与步骤1完成系统的接线，接通总电源和相关仪表的电源。2打开阀F1-1、F1-2和F1-6，阀F1-9的开度开至50%左右。3启动组态王软件，进入运行系统，点击实验五，进入实验五监控画面。4按单回路调节器参数的整定方法整定好调节器的相关参数，并填入实验窗口中P、I、D参数相应的位置。5在实验窗口中设置好实验的给定值(一般为810左右)，并在“输出值(OP)”的地方手动输入一适当的值(一般6080)去控制电动调节阀的开度，然后按下“开始实验”按钮，通过电动调节阀给上水箱注入水。6适当的改变手动输入值的大小，待其液位达到给定值所要求的值，且基本稳定不变时，按下“自动”按钮，把输出切换为自动，使系统进入自动运行状态。待液位平衡后，通过以下几种方式加干扰：（1）当系统稳定运行后，突加阶跃扰动（将给定量增加5%15%），观察并记录系统的输出响应曲线。（2）待系统进入稳态后，适量改变阀F1-6的开度，以作为系统的扰动，观察并记录在阶跃扰动作用下液位的变化过程。7通过反复多次调节PI的参数，使系统具有较满意的动态性能指标。七、实验报告1用实验方法确定调节器的相关参数。2列表记录，在上述参数下求得阶跃响应的动、静态性能指标。3列表记录，在上述参数下求系统在阶跃扰动作用下响应曲线的动、静态性能指标。实验六、双容水箱液位定值控制系统一、实验目的1通过实验，进一步了解双容对象的特性。2掌握调节器参数的整定与投运方法。3研究调节器相关参数的改变对系统动态性能的影响。二、实验设备1THJ-2型高级过程控制系统装置。2计算机、上位机组态王软件、RS232-485转换器1只、串口线1根。三、实验原理本实验系统以中水箱与下水箱为被控对象，下水箱的液位高度为系统的被控制量。基于系统的给定量是一定值，要求被控制量在稳态时等于给定量所要求的值，所以调节器的控制规律为PI或PID。图6-1为实验系统的结构图，图6-2为控制系统的方框图。图6-1 双容液位定值控制系统结构图图6-2 双容液位定值控制系统方框图四、组态监控图五、电气接线1强电部分：（1）将三相电源的输出端U、V、W对应接到三相磁力泵（380V）的U、V、W端。（2）把电动调节阀220V电源输入端L、N接至单相电源的3L、3N端。2弱电部分：（1）24V直流电源输出1的“+”、“-”端分别接到6024模块输入的“+”、“-”端。（2）将6024模块“420mA输出1”的“+”、“-” 端对应地接到电动调节阀“420mA”控制信号输入的“+”、“-” 端。（3）I/O信号接口压力变送器LT2的“+”、“-” 端对应地接到6024模块信号输入通道的LT2的“+”、“-” 端。（4）I/O信号接口压力变送器LT3的“+”、“-” 端对应地接到6024模块信号输入通道的LT3的“+”、“-” 端。六、实验内容与步骤1打开阀F1-1、F1-7、F1-10和F1-11，且使F1-10的开度大于F1-11的开度。2启动组态王，进入运行系统，点击实验六，进入实验六监控画面。3完成实验系统的接线，接通总电源和相关仪表的电源。4用临界比例度法或4：1衰减振荡法整定调节器的相关参数，并填入实验窗口中P、I、D参数相应的位置。5在实验窗口中设置好实验的给定值(一般为810左右)，并在“输出值(OP)”的地方手动输入一适当的值(一般6080)去控制电动调节阀的开度或变频器的输出，然后按下“开始实验”按钮，通过电动调节阀或变频器给中、下水箱打水。6适当地改变手动输入值的大小，待下水箱的液位达到给定值所要求的值，且基本稳定不变时，按下“自动”按钮，把输出切换为自动，使系统进入自动运行状态。7当系统进入稳态运行后，突加阶跃扰动（将给定量增/减5%15%），观察系统的输出响应曲线。8通过反复多次调节PI的参数，使系统具有较满意的动态性能指标。七、实验报告1用实验方法确定调节器的参数。2列表表示在上述参数下，系统阶跃响应的动、静态性能。3列表表示在上述参数下，在扰动作用于中水箱或下水箱时输出响应的动态性能。4列表表示经调试后求得的调节器参数和相应系统阶跃响应的性能指标。实验七、三容水箱液位定值控制系统一、实验目的1. 了解三容串接液位定值控制系统的结构组成。2. 通过本实验掌握三容单回路系统调节器参数的整定和系统的投运方法。3. 研究调节器相关参数的变化对系统动态性能的影响。二、实验设备1. THJ-2型高级过程控制系统装置。2. 计算机、上位机组态王软件、RS232-485转换器1只、串口线1根。三、实验原理图7-1 三容液位定值控制系统结构图图7-2 三容液位定值控制系统方框图图7-1为实验系统的结构图，图7-2为该系统的方框图。由图可知，由上、中、下三个水箱串联组成系统的被控对象，它的传递函数是由时间常数不同的三个惯性环节来描述，系统的被控制量是下水箱的液位高度。基于系统的给定量是定值，要求在稳态时，被控制量等于给定量所要求的值，因而调节器的控制规律应为PI或PID。为了在实验时能满足下水箱液位达到设定的高度，要求三只水箱放水阀间的开度必须满足下列关系:F1-9开度F1-10开度F1-11开度 （7-1）这样，当系统运行于稳态时，三个水箱液位高度间关系必然会满足下列的不等式： 下水箱液位中水箱液位上水箱液位 （7-2）即满足上述的不等式关系后，系统在稳态时才会出现流量的平衡关系：Q1=Q2=Q3=Q4。四、组态监控图五、电气接线1强电部分：（1）将三相电源的输出端U、V、W对应接到三相磁力泵（380V）的U、V、W端。（2）把电动调节阀220V电源输入端L、N接至单相电源的3L、3N端。2弱电部分：（1）24V直流电源输出1的“+”、“-”端分别接到6024模块输入的“+”、“-”端。（2）将6024模块“420mA输出1”的“+”、“-” 端对应地接到电动调节阀“420mA”控制信号输入的“+”、“-” 端。（3）I/O信号接口压力变送器LT1的“+”、“-” 端对应地接到6024模块信号输入通道的LT1的“+”、“-” 端。（4）I/O信号接口压力变送器LT2的“+”、“-” 端对应地接到6024模块信号输入通道的LT2的“+”、“-” 端。（5）I/O信号接口压力变送器LT3的“+”、“-” 端对应地接到6024模块信号输入通道的LT3的“+”、“-” 端。六、实验内容与步骤1打开F1-1、F1-6，且将F1-9、F1-10、F1-11开至适当开度，且阀F1-9的开度阀F1-10的开度阀F1-11的开度。关闭与本实验无关的其余阀门。2启动组态王组态软件，进入运行系统，点击实验七，进入实验七的监控画面。3启动装置的总电源，并合上相关电源（三相电源、单相、24V电源），开始进行实验。4用临界比例度法或4：1阻尼振荡法，整定调节器的相关参数，并填入实验窗口中P、I、D参数相应的位置。5在实验窗口中设置好实验的给定值(一般为810左右)，并在“输出值(OP)”的地方手动输入一适当的值(一般6080)去控制电动调节阀的开度或变频器的输出，然后按下“开始实验”按钮，通过电动调节阀或变频器给上、中、下水箱打水。6适当地改变手动输入值的大小，待下水箱的液位达到给定所要求的值，且基本稳定不变时，按下“自动”按钮，把输出切换为自动，使系统进入自动运行状态。7当系统进入稳态运行后，突加阶跃扰动（将给定量增/减5%15%），观察系统的输出响应曲线。8通过多次反复改变调节器的比例度和积分时间常数TI的大小，使系统具有最佳的动态性能。记录此时调节器的参数和系统被控制量的响应曲线。七、实验报告1用实验方法确定调节器的参数，画出所得的波形，并标上相应的参数值。2列表表示在所整定的参数下，系统阶跃响应的动、静态性能。3列表表示在所整定的参数下，阶跃扰动作用在系统不同位置时，被控制量响应的动态性能。4列表表示经调试后求得的调节器参数和相应系统阶跃响应的性能指标。实验八、锅炉内胆动态水温定值控制系统一、实验目的1了解单回路温度控制系统的组成与工作原理。2研究P、PI、PD和PID四种调节器分别对温度系统的控制作用。3了解PID参数自整定的方法及参数整定在整个系统中的重要性。4、分析锅炉内胆动态水温与静态水温在控制效果上有何不同之处。二、实验设备1THJ-2型高级过程控制系统实验装置。2计算机、上位机组态王软件、RS232-485转换器1只、串口线1根。三、实验原理图8-1 锅炉内胆动态水温控制系统的结构示意图图8-1为一个单回路锅炉内胆动态水温定值控制系统结构示意图，其中锅炉内胆为动态循环水，变频器、磁力泵与锅炉内胆组成循环水系统。而被控的参数为锅炉内胆水温，即要求锅炉内胆水温等于给定值。实验前先通过变频器、磁力泵支路给锅炉内胆打满水，然后关闭锅炉内胆的进水阀门F1-13。待系统投入运行以后，变频器-磁力泵再以固定的小流量使锅炉内胆的水处于循环状态。在内胆水为静态时，由于没有循环水加以快速热交换，而三相电加热管功率为4.5KW，使内胆水温上升相对快速，散热过程又相对比较缓慢，而且调节的效果受对象特性和环境的限制，导致系统的动态性能较差，即超调大，调节时间长。但当改变为循环水系统后，便于热交换及加速了散热能力，相比于静态温度控制实验，在控制的动态精度，快速性方面有了很大地提高。系统采用的调节器为工业上常用AI智能调节仪。图8-2 锅炉内胆动态水温控制系统的方框图四、组态监控图五、电气接线1强电部分：（1）将三相电源的输出端U、V、W对应地接到移相调压部件三相电源输入端的U、V、W端，调压部件的输出端U0、V0、W0对应接到三相电加热管的输入端的U0、V0、W0。（2）变频器的L、N输入端对应接至单相电源的2L、2N端，输出端A、B、C分别接至三相磁力泵(220V)的输入端A、B、C。2弱电部分：（1）24V直流电源输出1的“+”、“-”端分别接到6024模块输入的“+”、“-”端。（2）24V直流电源输出2的“+”、“-”端分别接到6015模块输入的“+”、“-”端。（3）将铂电阻TT1的1a、1b、1c端分别接至6015模块TT1的1a、1b、1c端。（4）将6024模块“420mA输出1”的“+”、“-” 端对应地接到三相SCR移相装置的移相调压输入的“+”、“-” 端。（5）将6024模块“420mA输出2”的“+”、“-” 端对应地接到变频器控制信号输入的“+”、“-” 端。六、实验内容与步骤1打开阀F2-1、F2-6、F1-13，用变频器-磁力泵支路给锅炉内胆加水至满刻度的2/3左右。待实验投入运行以后，调整F2-12开度，用变频器-磁力泵支路以固定的小流量使锅炉内胆的水处于循环状态。2启动组态王软件。进入运行系统，点击实验八，进入实验八监控画面。3启动装置的总电源，并合上相关电源（三相电源、单相、24V电源），开始进行实验。4手动操作调节器的输出，并根据内胆水温的实时动态曲线求得K、T和值 ，据此查表确定PI调节器的参数和TI，并整定，然后填入实验窗口中P、I、D参数相应的位置。5在实验窗口中设置好温度的给定值(一般为5070左右)，并在“输出值(OP)”的地方手动输入一适当的值去控制三相移相调压部件的输出，然后按下“开始实验”按钮，给锅炉内胆加热。6适当的改变手动输入值的大小，待锅炉内胆水温趋于给定值且不变后，按下“自动”按钮，把输出切换为自动，使系统进入自动运行状态。7当系统进入稳态运行后，突加阶跃扰动（将给定量增/减5%15%），观察系统的输出响应曲线。8待系统进入稳态后，适量增大或减小变频器的输出频率（加扰动），观察在阶跃扰动作用下锅炉内胆水温的响应过程。9通过反复多次调节PI的参数，使系统具有较满意的动态性能指标。七、实验报告1用实验方法整定PI调节器的参数。2作出比例P控制时，不同值下的阶跃响应曲线，并记下它们的余差ess。3比例积分调节器（PI）控制。（1）在比例调节控制实验的基础上，加上积分作用“I”，即把“I”（积分）设置为一参数，根据不同的情况，设置不同的大小。观察被控制量能否回到原设定值的位置，以验证系统在PI调节器控制下，系统的阶跃扰动无余差产生。 （2）固定比例P值（中等大小），然后改变调节器的积分时间常数TI值，观察加入阶跃扰动后被调量的输出波形和响应时间的快慢。 （3）固定TI于某一中等大小的值，然后改变比例度的大小，观察加阶跃扰动后被调量的动态波形和响应时间的快慢。4分析和TI值改变时，各给系统动态性能产生什么影响。实验九、锅炉夹套水温定值控制系统一、实验目的1了解不同单回路温度控制系统的组成与工作原理。2研究P、PI、PD和PID四种调节器分别对温度系统的控制作用。3了解PID参数自整定的方法及参数整定在整个系统中的重要性。4比较锅炉夹套水温控制与锅炉内胆动态水温控制的控制效果。二、实验设备1THJ-2型高级过程控制系统实验装置。2计算机、上位机组态王软件、RS232-485转换器1只、串口线1根。三、实验原理图9-1 锅炉夹套水温控制系统的结构示意图图9-1为一个单闭环锅炉夹套水温定值控制系统的结构示意图，其中锅炉内胆为动态循环水，磁力泵、电动调节阀、锅炉内胆组成循环供水系统。而控制参数为锅炉夹套的水温，即要求锅炉夹套水温等于给定值。实验前先通过变频器-磁力泵动力支路给锅炉内胆和锅炉夹套均打满水，然后关闭锅炉内胆和夹套的进水阀。待实验投入运行以后，再打开锅炉内胆的进水阀，允许变频器-磁力泵以固定的小流量使锅炉内胆的水处于循环状态。在锅炉夹套水温的控制过程中，由于锅炉内胆有循环水，因此锅炉内胆与锅炉夹套热交换相比于内胆静态水温控制时更充分，因而控制速度有较大改善。系统采用的调节器为工业上常用的AI智能调节仪。图9-2 锅炉夹套水温控制系统的方框图四、组态监控图五、电气接线1强电部分：（1）将三相电源的输出端U、V、W对应接到三相磁力泵（380V）的U、V、W端。（2）将三相电源的输出端U、V、W对应地接到移相调压部件三相电源输入端的U、V、W端，调压部件的输出端U0、V0、W0对应接到三相电加热管的输入端