浙大中控CS4000过程控制调试报告.doc

华中科技大学08级控制系课程设计报告 华中科技大学 2008级控制系课程设计报告 过程控制系统实验设备调试 年 级： 2008级 学号/姓名： U200813582 龚文 U200813590 沈泽洋 专 业： 自动化 指导老师： 向欣 二零一一年十二月 第 PAGE6页 共 NUMPAGES50页 华中科技大学08级控制系课程设计报告 第 PAGEI页 共 NUMPAGES50页 目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 目 录 I 第一章 绪论 1 1.1 课程设计题目 1 1.2 实验设备简介 1 1.3调试报告说明 2 第二章 调试记录 3 2.1 C3000智能数字仪表控制系统实验 3 2.1.1一阶单容水箱液位特性测试实验 3 2.1.2两阶双容水箱液位特性测试实验 6 2.1.3加热水箱温度特性测试实验 8 2.1.4纯滞后对象特性测试实验 11 2.1.5一阶单容水箱液位PID控制实验 14 2.1.6二阶双容水箱液位PID控制实验 19 2.1.7单回路流量PID控制实验 21 2.1.8二阶双容水箱液位串级控制实验 22 2.1.9流量单闭环比值控制实验 24 2.2 PLC可编程控制器控制系统实验 25 2.2.1一阶单容左上水箱对象特性测试实验 25 2.2.2二阶双容右下水箱对象特性测试实验 27 2.2.3加热水箱水温PID整定实验（动态） 28 2.2.4双容右上下水箱液位串级PID控制实验 30 2.2.5流量和左上水箱液位串级PID控制系统 31 2.3 DDC计算机直接控制系统实验 32 2.3.1流量比值控制实验 33 2.3.2双容水箱液位串级PID控制实验 36 2.3.3前馈反馈控制实验 43 第三章 调试总结 45 3.1硬件问题 45 3.2软件问题 46 3.3调试心得 47 第一章 绪论 课程设计题目 本课程设计题目为《过程控制系统实验设备调试》，实验设备为我系过程控制实验室新购进的由浙江中控科教仪器设备有限公司制造的多变量先进控制实验装置CS4000。调试的主要工作是测试该实验装置的各项性能是否达到预期效果，包括过程对象系统的硬件和配套的实验操作软件等，通过完成三种控制器系统（C3000智能数字仪表控制系统、DDC计算机直接控制系统和PLC可编程控制器控制系统）的实验项目，发现存在的软硬件方面的问题，总结实验中需注意的相关事宜，尤其是一些受到实验设备和实验室条件限制的实验，在我系学生进行集体实验时要特别予以注意的问题等。 实验设备简介 CS4000系列过程控制实验装置是中控教仪公司为了适应高等院校本科、研究生教学、工程实训、搭建科研平台的需要推出的系列高级过程控制实验装置。本系列产品融入多项先进控制技术（包括多变量智能解耦控制技术、纯滞后，非线性控制技术、自适应与智能控制技术等）、工业以太网技术、企业实时信息管理系统等多项前沿技术。可应用于基础实验教学和工程实训、重大技术展示及研究平台、过程控制网络化示范工程、流称工业自动化综合技术实训中心等多个层面的应用。 CS4000实验对象主要包括下列相互关联的子系统：主-副管路流量子系统， 四容水箱液位多变量子系统， 加热水箱-纯滞后水箱温度子系统。CS4000实验装置包括两个独立的水路动力系统，一路由丹麦泵、电动调节阀、电磁流量计组成（主管路），由电动调节阀调节流量，电磁流量计检测流量；另一路由变频器、丹麦泵、涡轮流量计组成（副管路），由变频器调节流量，涡轮流量计检测流量。对于单输入单输出系统，主管路水流量可作为主要的操作变量，而副管路水流量可作为主要的扰动变量；而对于多输入多输出系统，主副管路的水流量都将作为多变量系统的操作变量。 其次，CS4000实验装置包含了一套典型的多输入多输出受控对象。该对象由四个有机玻璃水箱组成，每个水箱均装有液位变送器；通过阀门切换，任何两组动力的水流可以到达任何一个水箱。借助于该多变量对象，可方便地实现多回路控制、多变量非最小相位系统、多变量选择与超驰控制、多变量解耦控制、多变量预测控制等多变量控制系统。 此外，CS4000实验装置还提供了一套可视的具有可变纯延迟的纯滞后对象，最长的纯滞后时间可达10 min以上。该纯滞后由一个加热水箱和一个温度纯滞后水箱组成，在加热水箱出水口与纯滞后水箱的不同位置安装有多个Pt100热电阻检测仪表。该对象由一个可控硅控制的电加热管提供热源，通过调节电加热管功率或待加热水量以达到控制纯滞后水箱出水温度的目的。借助于该纯滞后对象，可方便地实现SMIT