变频器单容液位控制实验
一、实验目的1．了解单回路单容液位定值控制系统的结构与组成。
2．掌握单回路液位定值控制系统控制器参数的整定。
3．研究控制器相关参数的变化对系统动态性能的影响。
4. 了解变频器液位控制的特点。
二、 实验设备
1．过程控制综合实验装置—DDC控制模块
2．计算机及MCGS组态软件—DDC控制实验_ModBusRTU.MCG
3．实验专用线若干及RS485转232通讯线一根。
三、实验原理
本实验采用计算机控制,将液位控制在设定高度。将水箱液位信号输出给计算机,计算机根据P、I、D参数进行PID运算，输出信号给变频器，然后由变频器控制供水系统的进水流量，从而达到控制设定液位基本恒定的目的。
单容水箱液位过程控制的方块原理图如图3.7所示。
图3.7 单容水箱液位过程控制原理图
四、实验步骤与内容
1．了解实验装置中的对象，流程图如图3.8所示, 以超声波液位信号举例。
图3.8 变频器支路液位控制流程图
2．按要求连接实验导线。
在传感器信号输出区域，将上水箱液位信号LT1用实验线连接到DDC控制模块的AI0信号输入端，正负一一对应。
将DDC控制模块输出信号AO0连接到执行器控制信号输入区的变频器控制信号端口，正负一一对应。
3．使用485转232通讯线将控制台侧边DDC通讯口 “COM1” 与上位机连接。
4．将手动阀门2V1、V3、V4打开，关闭2V2、2V3。
5．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DDC电源开关。
6．运行计算机上的 DDC控制实验_ModBusRTU.MCG工程，选择“系统管理”下拉菜单中的“用户登录”，出现的界面如图3.10所示。
图3.10 “用户登录”界面
7．点击“确认”，用户登录完毕。选择“单回路控制实验”下拉菜单中的“变频器支路单容液位控制实验”。出现如图3.11所示的“变频器支路单容液位控制实验”界面。
图3.11 “变频器支路单容液位控制实验”界面
8．点击“参数设置”，出现的界面如图3.12所示。
图3.12 “参数设置”界面
9．将AI0设置为0 – 30。点击退出，参数设置完毕。
10．按本章第一节中的经验法或动态特性参数法整定调节器参数，选择PI控制规律，并按整定后的PI参数进行调节器参数设置。
Ts=1 （参考值）
SV=10 （参考值）
Kc=7 （参考值）
Ti=30 （参考值）
Td=0 （参考值）
11.选择计算机控制方式，在控制台上打开变频器电源开关，打开变频器启停开关
12．稳定后，分别适量改变调节仪的P及I参数，用计算机记录不同参数时系统的阶跃响应曲线。
13．分别用P、PD、PID三种控制规律，用计算机记录不同控制规律下系统的阶跃响应曲线。
14．实验结束后，停止变频器，关闭变频器电源，拆除实验线。
五、实验报告要求
1．画出变频器单容水箱液位定值控制实验的结构框图。
2．用实验方法确定控制器的相关参数，写出整定过程。
3．比较不同PID参数对系统的性能产生的影响。
4．分析P、PI、PID三种控制规律对本实验系统的作用。
六、思考题
1. 改变比例度δ和积分时间TI对系统的性能产生什么影响？