化工仪表实验报告

——一阶单容上水箱对象

特性测试实验

2012年5月1日

一．实验目的

1）熟悉单容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线。

2）根据由实际测得的单容水箱液位的阶跃响应曲线，确定其参 数。

二．实验设备

THKJ100-1型过程控制实验装置

配置：上位机软件、计算机、RS232-485转换器1只、串口线1根、实验连接线。

三．系统结构框图 单容水箱如图1-1所示：

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，通过控制器或其他操作器，手动改变对象的输入信号（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．实验内容和步骤 1.连接和检查设备

1）将I/O信号接口面板上的上水箱液位的钮子开关打到1-5V位置。 2）将上水箱液位+（正极）接到任意一个智能调节仪的1端（即RSV的+极），上水箱液位-（负端）接到智能调节仪的2端（即RSV的-极）。

3）将智能调节仪的4-20mA输出端的7端（即+极）接至电动调节阀的4-20mA输入端的+端（即正极），将智能调节仪的4-20mA输出端的5端（即-极）接至电动调节阀的4-20mA输入端的-（即负极）。 4）单相电源的空气开关打在关的位置。 2.启动实验装置

1）将实验装置电源插头接到单相220V的单相电源上。

2）打开总电源漏电保护空气开关，电压表指示220V，电源指示灯亮。 3）打开电源总开关，即可开启电源。 3.实验步骤

1）开启电动调节阀电源、24V电源、智能调节仪电源。

2）根据仪表使用说明书和液位传感器使用说明调整好仪表各项参数和液位传感器的零位，仪表输出方式设为手动输出，初始值为0。 3）启动计算机MCGS组态软件。

4）双击设定输出按钮，进行设定输出值的大小，或者在仪表手动状态下，将仪表的输出值上升到所想设定的值，这个值根据阀门开度的大小来给定，一般初次设定值<50。开启单相泵电源开关，启动动力支路。将被控参数液位高度控制在50%处（一般为15cm）。

5)、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，应记录调节仪输出值，以及水箱水位的高度h1和智能仪表的测量显示值并填入表格中。

6）迅速增加仪表手动输出值，增加10%的输出量，记录此引起的阶跃响应的过程参数，均可在上位软件上获得，以此数据绘制变化曲线。 7）直到进入新的平衡状态。再次记录平衡时的下列数据，并填入表格。

六．实验数据分析 加阶跃前

时间 水箱水位

水箱水位

时间 时间 水箱水位cm

加阶跃后稳定

水槽液位的变化曲线

放大系数K=(22.7-10.9)/(6-3)=3.93 时间常数

T 0.632h2=14.35cm,查得数据表可得

t(14.35cm)=14:55:38,t(h1)=14:54：18 故T=80s 其中，滞后时间τ=0.9s

七、实验小结

这次试验的注意事项有不能任意改变阀门开度的大小；阶跃信号不能取得太大，否则会影响正常运行，也不能太小，以防止对象特性的不真实性；在输入阶跃信号前，过程必须处于平衡状态。

通过这次试验，我们理解到了独立思考的重要性，特别的是，我们认识到在实验前一定要做好充分的预习工作，在实验中，我们更要相互讨论、思考，共同解决问题。