S7-200控制实验指导书.docx

实时曲线、历史曲线、数据阅读、自动运行、通讯胜利，退出本试验六个按钮分别实现实时曲线的实时放大、试验曲线的永久记录、自动运行和手动运行的切换、通讯状态的显示和退出试3合的功绘在零初始条件下，对上式求拉氏变换.得：gs>=-HiS1.=左一=_1.Q，s)RC*S+1TS+1式中.T为水箱的时间常数(留意：阀上的开度大小会影响到水箱的时间常数).T=R产C,K=1.为过程的放大倍数,R：为1.阀的液附，C为水箱的容量系数。令输入流量Q1(三)=RMS,匕为常量,则输出液位的高度为：h-=-jF-s当t=时，则有：h(T)=KR0(l-e')-0.632KR,0.632h()即h(t)=KRo(l-e'1)当t->8时，h()=KR1.,因而有K=h(8)/Ro=输出捻态值/阶沃输入上式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12所示。当由试验求得图12所示的阶跃响应曲线后,该曲线lhl(t)上升到稳态值的63$所对应时间,就是水箱的时1l(8)71.间常数,该时间常数T也可以通过坐标原点对响应曲线作切线,切线与稳总值交点所对应的时°63hl(8)F间就是时间常数T,其理论依据是：/!三J<1.t=J=止)F-T*dt|,.rl.0图1-2、阶跃响应曲线上式表示h(t)若以在原点时的速度h(8)/T恒速变更,即只要花T秒时间就可达到稳态值h(8)。五、试验内容和步骤1、设各的连接和检查1)、关闭房26.将储水箱灌满水(至最高高度)。2)、打开阀1、阀2、阀3、阀9、阀22、陶23.关闭动力支路上通往其它灯盘的切换阀。3)、打开上水箱的出水阀21至适当开度。4)、检查电源开关是否关闭。D,熟识双容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线。2）、依据由实际测得的双容液位阶跃响应曲线,分析双容系统的飞升特性。二、试验设各过程限制试验装苣,配置：西门子P1.C、万用表、上位机软件、计算机、PC/PPI电缆线、试验连接线。二、原理说明图2-1双容水箱系统结构图如图2T所示：这是由两个一阶非周期惯性环节串联起来,被调星是其次水槽的水位h”当输入案有一个阶沃增加AQl时,被调量变更的反应曲线如图2-2所示的Ah曲线。它不再是简洁的指数曲线,而是呈S形的一条曲线O由于多了一个容器,就使调整对象的飞升特性在时间上更加落后一步。在图中S形曲线的拐点P上作切线，它在时间轴上截出一段时间O1.这段时间可以近似地勤量由于多了一个容量而使飞升过程向后推迟的程度,因此称容量滞后，通常以IC代表之。设流量Q，为双容水箱的输入量,下水箱的液位高度h为输出量,依据物料动态平衡关系,并考虑到液体传输过程中的时延.其传递函数为:S7200KjCWr-i)-加热W电东指示I/O信号罚一DCS控制住与济晨送5*lt"mtMU1.，&丐匕、图2-4、试脸接线图】）、将"0信号接口面板上的中水箱液位的钮子开关打到OFF位置。2）、将中水箱液位+（正极）接到S7200P1.C的AIl,的正极.中水箱液位-（负端）接到S7200P1.C的A/1.,的负极C3）、将S7200P1.C的A/6输出端的正极接至电动调整阀的420mA输入端的+端（即正极）.将S7200P1.C的"0。输出端的负极接至电动调整阀的42011输入端的-（即负极）。4）、单相电源的空气开关打在美的位苴3,启动试验装1）、揩试脸装置电源插头接到380V三相电源上。2）、打开漏电爱护及单相电源空气开关。3）、打开电源砂开关,按下启动按钮即可开启电源。4、试验步骤1）、打开单相泵、电动调整制、S7200P1.C.24Vl）C电源开关。Rt=Rt0（l+At+Bt-fCt5）式中Rl一温度为I（如室温20C）时的电阻值；RtlI一温度为t/通常为OC）时的电阻值；A、B、C是常数.一般A=3.90802*Kr'l/匕.B=-5.802*10,1C,C=-4.2735*10,llCoRtr的关系称为分度表，用分度号来表示。2、二位式温度限制系统二位限制是位式限制规律中最简洁的一种。本试卷的被控对显是IKW电加热管.被限制品是复合小加温箱中内套水箱的水温T.智能调整仪内置继电器线圈限制的常开触点开美限制电加热管的通断.图3T为位式限制系统的方块图.图3-1、位式调整器的特性图由图3T可见,在肯定的范围内不仅有死区存在,而且还有回环。因而图3-2所示的系统实质上是一个典型的非线性限制系统。执行器只有“开”或“关”两种极限工作状态,故称这种限制器为两位调整器。该系统的工作原理是当被限制的水温T小于给定值时,即给定值>测量值,且当e=VSTP>dF时.调整器的继电器线圈接通.常开触点变成常闭，电加热管接通380V电源而加热。随着水温T的上升,YP也不断增大,e相应变，儿若T高于给定值，即VS<Vp.O=VgTi=负值,若eVYF时,则两位调整器的继电器线圈断开,常闭触点变成常开,切断电加插管的供电。由于这种限制方式具有冲击性,易损坏元器件,只是在对限制质量要求不高的系统才运用。3）、试骐线路全部接好后,必需经指导老师检查认可后.方可接通电源起先试验。4）、在老师指导下将计算机接入系统.利用计算机显示屏作记录仪运用，并保存每次试睑记录的数据和曲或。六、试验报告1）、而出不同dF时的系统被限武案的过渡过程曲线,记录相应的振荡周期和振荡幅度大,儿2）、画出加冷却水时,被控量的过程曲线,并t第振荡周期和振荡幅度大小。3）、综合分析位式限制特点。七、思索题1）,为什么缩小dF值,能改善双位限制系统的性能？2）、为什么实际的双位限制特性与志向的双位限制特性有着明显的差异？试验四、上水箱液位PlD整定试验一、试验目的1）、通过试给熟识单回路反馈限制系统的组成和工作原理。图4-4、试验软件界面5）、增大P里复步骤3.视察过渡过程曲线,并记录余差大小。6）、选择合适的P.可以得到较满足的过渡过程曲线。变更设定值（如设定值由50%变为60%）,同样可以得到一条过渡过程曲线。7）、留意：每当做完一次试验后，必需待系统检定后再做另一次试蛤。（二）、比例积分调整器（Pl）限制1）、在比例调整试验的基础上，加入积分作用,即在界面上设置I参数不为0.视察被限制量是否能回到设定值，以验证Pl限制下，系统对阶沃扰动无余差存在。2）、固定比例P值（中等大小）,变更PI调整器的枳分时间常数值Ti.然后视察加阶跃扰动后被调堡的输出波形,并记录不同Ti值时的超调量Po表一、不同Ti时的超调量CrP积分时间常数Ti大中小超调量CrP3）、固定【于某一中间值.然后变更P的大小,视察加扰动后被调量输出的动态波形.据此列表记录不同值Ti下的超调壁Po表二、不同6值下的CP比例P大中小S7-200P1.CS图57、试验接线图4、试验步骤1）、开台相关仪器和计算机软件,进入相应的试验,如图5-2所示。2）、在开环状态下,利用调整器的手动操作开关把被调壑调到给定值（一皎把液面商度限制在水箱高度的50¾处）。3）、计算机显示屏的曲线,待被调量基本稳定于给定值后,即可将调整器由“手动”位置切换到到“自动”状态，使系统变为闭环限制运行。4）、系统的输出趋于平衡不变后，加入阶沃扰动信号（一般可通过变更设定值的大小来实现）。试验六、锅炉内胆水温PID整定试验（动忠）一、试验目的1）、了解单回路温度限制系统的组成与工作原理。2）、探讨P、PI、PD和PlD四种调整器分别对温度系统的限制作用。3）、变更P、PI、PD和PlD的相关参数，视察它们对系统性能的影喻。4）、了解PlD参数自整定的方法及参数整定在整个系统中的重要性。二、试验设各过程限制试验装置,配苣：西门子P1.C、万用袭、上位机软件、计算机、PC/PPI电缆线、试验连接线。三、试验原理图61、温度限制系统原理图本系统所要保持的恒定参数是锅炉内胆温度给定值,即限制的任务是限制锅炉内胆温度等于给定值。依据限制框图,采纳PID调整。四、试验内容与步骤1、设各的连接和检查1）、关闭阀26.将储水箱灌海水（至最高高度）。2）、打开手动阀20、阀12、阀14、阀25,关闭动力支路上通往其他对段的切换阀。3）、打开锅炉内胆的出水阀24至适当开度C4）、检查电源开关是否关闭。.2、系统连战接线方法如图6-2所示：3）、在老师的指导下，启动计算机,进入MCGS组态环境运行软件,进入相应的试验。如图6-3所示：图6-3、试验软件界面（一）、比例调整器（P）限制1）、运行MCGS组态软件,进入相应的试蛤,把P1.C苦于“手动”,输出值为小于等于50.把温度设定于某给定值（如：将水温限制在40©,设置各项参数,使调整器工作在比例（P）调整器状态，此时系统处于开环状态。2）、视察实时或历史曲线.待水温（由P1.C的温度显示器指示）基本稔定于给定值后,粕调整器的开关由“手动限制”点击至“自动运行”状忠.使系统变为闭环限制运行。待基本不再变更时,加入阶沃扰动（可通过变更设定值来实现）°视察并记录在当前比例P时的余差和超调量。每当变更值P后,再加问样大小的阶跃信号,比较不向P时的ess和。p,并把数据填入表一中。表一、不同比例度3时的余差和超调员P大中小ep3）,记录试蛉过程各步数据绘成过渡过程曲线。（数据可在软件上获得）（二）、比例积分（PI）调整器限制过程限制试验装智.配置：西门子P1.C、万用表、上位机软件、计算机、PC/PPI电缆线、试验连接线。三、试验原理图7T、流量限制系统框图四、试验内容与步襄1、设备的连接和检查1）、关闭阀26,将储水箱灌满水（至最高高度）。2）、打开手动阀10,展I20、阀21、阀22、阀23,关闭动力支路上通往其他对颊的切换阀。3）、检杳电源开关是否关闭2、系统连线1）、先将电磁流量计的（正极）接到S7200P1.C的A/k（正极）.将电磁流累计的（负极）接到S7200P1.C的A/%（负极）。2）、最终将S7200P1.C的A/Q,输出端的正极接至变频器420m输入端的+端（即正股）,将S7200P1.C的A/0。输出端的负极接至变频器420m输入端的-（即负极）.变频器的公共端、正转、切换短接。3）、毋相电源的空气开关打在关的位置3、启动试验装1）、将试验装苣电源插头接到380V三相电源上。2）、打开漏电爱护及单相电源空气开关。3）、打开电源总开关,按下后动按钮即可开启电源。4、试验步骤1）、开启变频器、S7200P1.C,电磁流量计、24VDC的电源开关。1）、在比例调整限制试验的基础上，加上积分作用“I”,即把“I”（积分）设苣为一参数，依据不同的状况,设置不同的大4。视察被限制量能否回到原设定值的位式.以验证系统在P【调整器限制下，系统的阶跃扰动无余差产生。2）,固定比例P值（中等大小）,然后变更调整器的积分时间常数I值,视察加入阶跃扰动后被调量的输出波形,并记录不同I值时的超调量po并列表记录不同值的超调量。不同P值下的超调量P表三、表二、不同Ti值时的超调量P积分时间常数I大中