一、实验目的
1．熟悉液位-流量串级控制系统的结构与组成。
2．掌握液位-流量串级控制系统的投运与参数整定方法。
3．研究阶跃扰动分别作用于副对象和主对象时对系统主变量的影响。
4．主、副控制器参数的改变对系统性能的影响。
二、实验设备
1．过程控制综合实验装置—PLC控制模块
2．计算机及MCGS组态软件—PLC200控制实验.MCG
3．实验专用线若干及网线一根。
三、实验原理
本实验将上水箱液位控制在设定高度。串级回路是由内反馈组成的双环控制系统，属于复杂控制范畴。在计算机中设置了两个虚拟控制器作为主副控制器。将上水箱的液位信号输出作为主控制器输入，主控制器的输出作为副控制器的输入，在串级控制系统中，两个控制器任务不同，因此要选择控制器的不同调节规律进行控制，副控制器主要任务是快速动作，迅速抵制进入副回路的扰动，至于副回路的调节不要求一定是无静差。主控制器的任务是准确保持下水箱液位在设定值，因此，主控制器采用PI控制器也可考虑采用PID控制器。 液位-流量串级控制系统的方块原理图如图所示。
液位-流量串级控制系统原理图
四、实验步骤与内容
1．了解实验装置中的对象，流程图如图所示。
液位-流量串级控制系统流程图
2．按要求接好实验导线和通讯线。
将PC与控制台右侧面的PLC通讯口“LAN”用网线连接。
在传感器信号输出区域，将流量计1信号FT1端口用实验线连接到PLC的AI0信号输入端，将上水箱液位信号LT1用实验线连接到PLC的AI1信号输入端，正负一一对应。
将PLC控制模块输出信号AO1连接到执行器控制信号输入区的电动阀输入信号端口，正负一一对应。
3．将手动阀门1V1、V3、V4打开，将手动阀门1V2关闭。
4．先打开控制台左侧的总电源开关，按“Start”按钮启动设备，再打开PLC控制单元电源。
5．在PC上运行工程“PLC200控制实验”。
6．选择系统管理菜单中的用户登录，登录用户。
7．进入实验目录页面，选择 “液位流量串级控制实验”。
8．参数设置。
周期Ts=1 （参考值）
设定值SV=10 （参考值）
Kc1=0.02（参考值） Ti1=5 （参考值）
Td1=0 （参考值） Kc2=20 （参考值）
Ti2=60 （参考值） Td2=0 （参考值）
9.选择自动控制。
10.打开水泵电源开关、电动调节阀电源开关。
10．观察计算机上的实时曲线和历史曲线。
11．待系统稳定后，给定加个阶跃信号，观察其液位变化曲线。
12．再等系统稳定后，给系统加个干扰信号，观察液位变化曲线。
13．实验完成后，点击结束实验退出，关闭各个电源开关，拔出并整理实验线。
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