第一节 位式控制
一、实验目的
1、了解简单控制系统的构成及仪表的应用（熟悉仪表的操作）
2、掌握简单过程控制的原理及仪表使用
二、 实验设备及参考资料
1、PCS过程控制实验装置（使用其中：位式电磁阀、AI818智能调节仪两台、上水箱液位传感器、水泵1系统等）。
2、AI-818仪表的操作说明书和液位变送器的调试（一般出厂之前已调试好）方法。
三、 实验系统流程图：
四、 实验原理
本实验采用位式控制原理进行液位的范围控制，即，将液位控制在一定的上下限范围内。水箱液位变送器输出信号，经AI-818仪表进行处理后与设定上下限水位值进行比较。控制仪表内继电器触点状态，对位式电磁阀进行控制，以达到控制目的。位式控制方块原理图如下：
五、实验步骤
1、 按附图位式控制实验接线示意图接好实验导线。
2、 将手动阀门1V2、V5打开，将手动阀门1V1、1V3、1V6、1V7、LV关闭。
（B型：将手动阀门1V2、V4打开，将手动阀门1V1、1V3、1V7关闭。）
3、 先打开实验对象的系统电源，然后打开控制台上的总电源，再打开仪表电源。
4、设置两台智能调节器参数，其需要设置的参数如下：（未列出者用出厂默认值）
HIAL=20 （参考值）
LOAL=10 （参考值）
Ctrl=0
Sn=33
dIL=0
dIH=50
Alp=2
具体请详细阅读调节器使用手册
5、在控制板上打开水泵1、位控干扰1。
（B型：在控制板上打开水泵1、位控干扰）
6、在信号板上打开上水箱2输出信号。
六、 思考建议
在什么样的情况下适合采用位式控制。
第二节 电动阀支路单容液位控制
一、实验目的
1、了解简单过程控制系统的构成及仪表的应用（熟悉仪表的操作）
2、掌握简单过程控制的原理及仪表使用
二、 实验设备及参考资料
1、PCS过程控制实验装置（使用其中：电动调节阀、AI818智能调节仪一台、上水箱及液位变送器、水泵1系统等）
2、AI-818仪表的操作说明书，智能电动调节阀使用手册和液位变送器的调试（一般出厂之前已调试好）方法。
三、 实验系统流程图：
四、 实验原理
本实验采用仪表控制,将液位控制在设定高度。根据上水箱液位信号输出给仪表,仪表根据P、I、D参数进行PID运算，输出信号给电动调节阀，然后由电动调节阀控制水泵1供水系统的进水流量，从而达到控制液位恒定的目的。电动阀支路单容液位控制的方块原理图如下：
五、实验步骤
1、按附图电动阀支路单容液位控制实验接线示意图接好实验导线和通讯线。
2、将控制台（柜）背面的通讯口与上位机连接。
3、将手动阀门1V1、V4打开，将手动阀门1V3、1V6、1V7、LV关闭。
（B型：将手动阀门1V1、V4打开，将手动阀门1V3、1V7关闭。）
4、先打开实验对象的系统电源，然后打开控制台上的总电源，再打开仪表电源。
5、整定参数值的计算
整定参数值可按下列“阶跃反应曲线整定参数表”。
阶跃反应曲线整定参数表
|
控制规则 |
控制器参数 |
|
δ |
TI |
TD |
|
P |
δs |
|
|
|
PI |
1.2δs |
0.5Ts |
|
|
PID |
0.8δs |
0.3Ts |
0.1Ts |
6、设置智能调节器参数，其需要设置的参数如下：（未列出者用出厂默认值）
SV=20 （参考值）
CtrL=1
P=15 （参考值）
I=50 （参考值）
d=0 （参考值）
Sn=33
dIL=0
dIH=50
CF=0
Addr=1
Dl=1
具体请详细阅读调节器使用手册
7、在控制板上打开水泵1、电动调节阀。
8、在信号板上打开电动调节阀输入信号、上水箱1输出信号。
9、打开计算机上的 MCGS运行环境，选择系统管理菜单中的用户登录，登录用户。
10、选择单回路控制实验的电动阀支路单容液位控制实验。
11、选择仪表控制方式。
12、观察计算机上的实时曲线和历史曲线。
13、待系统稳定后，给定加个阶跃信号，观察其液位变化曲线。
14、再等系统稳定后，给系统加个干扰信号，观察液位变化曲线。
15、曲线的分析处理，对实验的记录曲线分别进行分析和处理，处理结果记录于表中。
阶跃响应曲线数据处理记录表
参数值
测量情况 |
液位1 |
液位2 |
|
K1 |
T1 |
τ1 |
K2 |
T2 |
τ2 |
|
阶跃1 |
|
|
|
|
|
|
|
阶跃2 |
|
|
|
|
|
|
|
平均值 |
|
|
|
|
|
|
按常规内容编写实验报告，并根据K、T、τ平均值写出广义的传递函数。
六、 思考建议
根据经验设定PID控制与仪表自整定PID有什么区别。
第三节 变频器支路单容液位控制
一、实验目的
1、了解简单过程控制系统的构成及仪表的应用（熟悉仪表的操作）
2、掌握简单过程控制的原理及仪表使用
二、 实验设备及参考资料
1、PCS过程控制实验装置（使用其中：变频器、AI818智能调节仪一台、上水箱及液位变送器、水泵1系统等）
2、AI-818仪表的操作说明书，变频器使用手册和液位变送器的调试（一般出厂之前已调试好）方法。
三、 实验系统流程图：
四、 实验原理
本实验采用仪表控制,将液位控制在设定高度。根据上水箱液位信号输出给仪表,仪表根据P、I、D参数进行PID运算，输出信号给变频器，然后由变频器控制水泵2供水系统的进水流量，从而达到控制液位恒定的目的。变频器支路单容液位控制的方块原理图如下：
五、实验步骤
1、按附图变频器支路单容液位控制实验接线示意图接好实验导线和通讯线。
2、将控制台（柜）背面的通讯口与上位机连接。
3、将手动阀门2V1、2V5、V5打开，将手动阀门2V3、2V6、2V11、LV关闭。
（B型：将手动阀门2V1、2V5、V4打开，将手动阀门2V3、2V6关闭。）
4、先打开实验对象的系统电源，然后打开控制台上的总电源，再打开仪表电源。
5、整定参数值的计算
整定参数值可按下列“阶跃反应曲线整定参数表”。
阶跃反应曲线整定参数表
|
控制规则 |
控制器参数 |
|
δ |
TI |
TD |
|
P |
δs |
|
|
|
PI |
1.2δs |
0.5Ts |
|
|
PID |
0.8δs |
0.3Ts |
0.1Ts |
6、设置智能调节器参数，其需要设置的参数如下：（未列出者用出厂默认值）
SV=20 （参考值）
CtrL=1
P=15 （参考值）
I=50 （参考值）
d=0 （参考值）
Sn=33
dIL=0
dIH=50
CF=0
Addr=1
run=1
具体请详细阅读调节器使用手册
7、在控制板上打开水泵2。
8、在信号板上打开上水箱2输出信号。
9、在PCS变频控制单元的操作面板上按一下RUN键。
10、打开计算机上的 MCGS运行环境，选择系统管理菜单中的用户登录，登录用户。
11、选择单回路控制实验的变频器支路单容液位控制实验。
12、选择仪表控制方式。
13、观察计算机上的实时曲线和历史曲线。
14、待系统稳定后，给定加个阶跃信号，观察其液位变化曲线。
15、再等系统稳定后，给系统加个干扰信号，观察液位变化曲线。
16、曲线的分析处理，对实验的记录曲线分别进行分析和处理，处理结果记录于表中。
阶跃响应曲线数据处理记录表
参数值
测量情况 |
液位1 |
液位2 |
|
K1 |
T1 |
τ1 |
K2 |
T2 |
τ2 |
|
阶跃1 |
|
|
|
|
|
|
|
阶跃2 |
|
|
|
|
|
|
|
平均值 |
|
|
|
|
|
|
按常规内容编写实验报告，并根据K、T、τ平均值写出广义的传递函数。
六、 思考建议
根据经验设定PID控制与仪表自整定PID
下水箱双容液位控制
一、实验目的
1、了解简单过程控制系统的构成及仪表的应用（熟悉仪表的操作）
2、掌握双容液位仪表控制方法。
二、实验设备
1、PCS过程控制实验装置（使用其中：电动调节阀、AI818智能调节仪一台、上水箱1、下水箱及液位变送器等）。
2、AI-818仪表的操作说明书、智能电动调节阀使用手册和液位变送器的调试（一般出厂之前已调试好）方法。
三、 实验系统流程图：
四、实验原理
本实验采用仪表控制,将（下水箱）液位控制在设定高度。通过上水箱根据下水箱信号输出给仪表,仪表根据P、I、D参数进行PID运算，输出信号给电动调节阀，然后由电动调节阀控制水泵1出水流量，控制上水箱液位，再控制下水箱液位，从而达到控制设定液位的目的。当下水箱液位平衡时，上水箱液位也达到平衡。上下水箱双容液位控制实验的方块原理图如下：
五、实验步骤
1、按附图上下水箱双容液位控制实验接线示意图接好实验导线和通讯线。
2、将控制台（柜）背面的通讯口与上位机连接。
3、将手动阀门1V1、V4、V6打开，将手动阀门1V3、1V6、1V7、LV关闭。
（B型：将手动阀门1V1、V4、V6打开，将手动阀门1V3、1V7关闭。）
4、先打开实验对象的系统电源，然后打开控制台上的总电源，再打开仪表电源。
5、整定参数值的计算
整定参数值可按下列“阶跃反应曲线整定参数表”。
阶跃反应曲线整定参数表
|
控制规则 |
控制器参数 |
|
δ |
TI |
TD |
|
P |
δs |
|
|
|
PI |
1.2δs |
0.5Ts |
|
|
PID |
0.8δs |
0.3Ts |
0.1Ts |
6、设置智能调节器参数，其需要设置的参数如下：（未列出者用出厂默认值）
SV=20 （参考值）
CtrL=1
P=16 （参考值）
I=650 （参考值）
d=0 （参考值）
Sn=33
dIL=0
dIH=50
CF=0
Addr=1
run=1
具体请详细阅读调节器使用手册
7、在控制板上打开水泵1、电动调节阀。
8、在信号板上打开电动调节阀输入信号、下水箱输出信号。
9、打开计算机上的 MCGS运行环境，选择系统管理菜单中的用户登录，登录用户。
10、选择单回路控制实验的上下水箱双容液位控制实验。
11、选择仪表控制方式。
12、观察计算机上的实时曲线和历史曲线。
13、待系统稳定后，给定加个阶跃信号，观察其液位变化曲线。
14、再等系统稳定后，给系统加个干扰信号，观察液位变化曲线。
15、曲线的分析处理，对实验的记录曲线分别进行分析和处理，处理结果记录于表中。
阶跃响应曲线数据处理记录表
参数值
测量情况 |
液位1 |
液位2 |
|
K1 |
T1 |
τ1 |
K2 |
T2 |
τ2 |
|
阶跃1 |
|
|
|
|
|
|
|
阶跃2 |
|
|
|
|
|
|
|
平均值 |
|
|
|
|
|
|
按常规内容编写实验报告，并根据K、T、τ平均值写出广义的传递函数。
六、 思考建议
根据经验设定PID控制与仪表自整定PID有什么区别。
比较单容控制与双容控制区别和控制的难易度，为什么。
电动阀支路流量控制
一、实验目的
1、了解简单流量过程控制系统构成和涡轮流量计的特性
2、掌握流量控制方法
二、实验设备
1、 PCS过程控制实验装置（其中使用AI818智能调节仪一台水泵1、涡轮流量计等）。
2、 818仪表的操作说明书，涡轮流量计使用说明书，电磁流量计应用资料。
三、 实验系统流程图
四、实验原理
根据设定的流量输给调节仪，用调节仪的输出来控制电动调节阀，用流量计测出流量信号反馈给调节仪，由调节仪进行比较和运算输出给电动调节阀，从而最终达到管内流量的平衡。 电动阀支路流量控制方块原理图如下：
五、实验步骤
1、按附图电动阀支路流量控制实验接线示意图接好实验导线和通讯线。
2、将控制台(柜)背面的通讯口与上位机连接。
3、将手动阀门1V1、V4打开，将手动阀门1V3、1V6、1V7、LV关闭。
（B型：将手动阀门1V1、V4打开，将手动阀门1V3、1V6、1V7关闭。）
4、先打开实验对象的系统电源，然后打开控制台上的总电源，再打开仪表电源。
5、整定参数值的计算
整定参数值可按下列“阶跃反应曲线整定参数表”。
阶跃反应曲线整定参数表
|
控制规则 |
控制器参数 |
|
δ |
TI |
TD |
|
P |
δs |
|
|
|
PI |
1.2δs |
0.5Ts |
|
|
PID |
0.8δs |
0.3Ts |
0.1Ts |
6、设置智能调节器参数，其需要设置的参数如下：（未列出者用出厂默认值）
SV=600 （参考值）
CtrL=1
P=500 （参考值）
I=60 （参考值）
d=0 （参考值）
Sn=33
dIL=0
dIH=800
OPL=0
OPH=100
CF=0
Addr=1
dl=20
run=1
具体请详细阅读调节器使用手册
7、在控制板上打开水泵1、电动调节阀、流量计1。
8、在信号板上打开电动调节阀输入信号、流量计1输出信号。
9、打开计算机上的 MCGS运行环境，选择系统管理菜单中的用户登录，登录用户。
10、选择单回路控制实验的电动阀支路流量控制实验。
11、选择仪表控制方式。
12、观察计算机上的实时曲线和历史曲线。
13、待系统稳定后，给定加个阶跃信号，观察其液位变化曲线。
14、再等系统稳定后，给系统加个干扰信号，观察液位变化曲线。
15、曲线的分析处理，对实验的记录曲线分别进行分析和处理，处理结果记录于表中。
阶跃响应曲线数据处理记录表
参数值
测量情况 |
流量1 |
流量2 |
|
K1 |
T1 |
τ1 |
K2 |
T2 |
τ2 |
|
阶跃1 |
|
|
|
|
|
|
|
阶跃2 |
|
|
|
|
|
|
|
平均值 |
|
|
|
|
|
|
按常规内容编写实验报告，并根据K、T、τ平均值写出广义的传递函数。
六、实验建议
实验中，学生选择不同的P、I、D参数进行P调节、PI调节、PID调节实验，寻找最佳控制调节方法及参数，总结不同的调节过程特性，得出控制性能的结论。
七、思考建议
流量控制的特点和流量控制的难点。
第六节 变频器支路流量控制
一、实验目的
1、了解简单流量过程控制系统构成和涡轮流量计的特性
2、掌握流量控制方法
二、实验设备
1、PCS过程控制实验装置（其中使用PCS流量积算仪一台、变频器、水泵2、涡轮流量计等）。
2、变频器的操作说明书，818仪表的操作说明书，涡轮流量计使用说明书应用资料。
三、 实验系统流程图
四、实验原理
根据设定的流量输给调节仪，用调节仪的输出来控制变频器，用流量计测出流量信号反馈给调节仪，由调节仪进行比较和运算输出给变频器，从而最终达到管内流量的平衡。 变频器支路流量控制方块原理图如下：
五、实验步骤
1、按附图变频器支路流量控制实验接线示意图接好实验导线和通讯线。
2、将控制台（柜）背面的通讯口与上位机连接。
3、将手动阀门2V1、2V5、V5打开，将手动阀门2V2、2V3、2V6、2V11、LV关闭。
（B型：将手动阀门2V1、V4打开，将手动阀门2V3、2V6、2V11关闭。）
4、先打开实验对象的系统电源，然后打开控制台上的总电源，再打开仪表电源。
5、整定参数值的计算
整定参数值可按下列“阶跃反应曲线整定参数表”。
阶跃反应曲线整定参数表
|
控制规则 |
控制器参数 |
|
δ |
TI |
TD |
|
P |
δs |
|
|
|
PI |
1.2δs |
0.5Ts |
|
|
PID |
0.8δs |
0.3Ts |
0.1Ts |
6、设置智能调节器参数，其需要设置的参数如下：（未列出者用出厂默认值）
SV=400 （参考值）
CtrL=1
P=350 （参考值）
I=100 （参考值）
d=0 （参考值）
Sn=33
dIL=0
dIH=800
OPL=0
OPH=100
CF=0
Addr=1
dl=20
run=1
具体请详细阅读调节器使用手册
7、在控制板上打开水泵2、流量计2。
8、在信号板上打开流量计2输出。
9、打开计算机上的 MCGS运行环境，选择系统管理菜单中的用户登录，登录用户。
10、选择单回路控制实验的变频器支路流量控制实验。
11、选择仪表控制方式。
12、在PCS变频控制单元的操作面板上按一下RUN键。
13、观察计算机上的实时曲线和历史曲线。
14、待系统稳定后，给定加个阶跃信号，观察其液位变化曲线。
15、再等系统稳定后，给系统加个干扰信号，观察液位变化曲线。
16、曲线的分析处理，对实验的记录曲线分别进行分析和处理，处理结果记录于表中。
阶跃响应曲线数据处理记录表
参数值
测量情况 |
流量1 |
流量2 |
|
K1 |
T1 |
τ1 |
K2 |
T2 |
τ2 |
|
阶跃1 |
|
|
|
|
|
|
|
阶跃2 |
|
|
|
|
|
|
|
平均值 |
|
|
|
|
|
|
按常规内容编写实验报告，并根据K、T、τ平均值写出广义的传递函数。
六、实验建议
实验中，学生选择不同的P、I、D参数进行P调节、PI调节、PID调节实验，寻找最佳控制调节方法及参数，总结不同的调节过程特性，得出控制性能的结论。
七、思考建议
流量控制的特点和流量控制的难点。
第七节 锅炉内胆温度控制
一、实验目的
1、了解温度控制系统构成
2、学习控制原理及仪表应用
二、实验设备及资料
1、PCS过程控制实验装置（其中使用：加热器、AI818智能调节仪、Pt100及变送器等）
2、仪表的操作说明书
三、实验系统流程图
四、实验原理
实验采用仪表控制,将加热器水的温度控制在设定温度。根据加热器温度变送输出给仪表,作为调节仪输入，调节仪根据PID运算，然后控制输出信号。通过调压模块，调整电加热器的功率，使的加热器里水的温度控制在设定的温度。也可控制加热器外层冷却水的流量（温度），控制热水器里的温度。温度控制方块原理图如下：
五、实验步骤
1、按附图锅炉内胆温度控制实验接线示意图接好实验导线和通讯线。
2、将控制台（柜）背面的通讯口与上位机连接。
3、将手动阀门1V7打开，将手动阀门V8、V10关闭。
4、先打开实验对象的系统电源，然后打开控制台上的总电源，再打开仪表电源。
5、整定参数值的计算
整定参数值可按下列“阶跃反应曲线整定参数表”。
阶跃反应曲线整定参数表
|
控制规则 |
控制器参数 |
|
δ |
TI |
TD |
|
P |
δs |
|
|
|
PI |
1.2δs |
0.5Ts |
|
|
PID |
0.8δs |
0.3Ts |
0.1Ts |
6、设置智能调节器参数，其需要设置的参数如下：（未列出者用出厂默认值）
SV=30 （参考值）
CtrL=1
P=1 （参考值）
I=5 （参考值）
d=0 （参考值）
Sn=33
dIL=0
dIH=100
OPL=0
OPH=100
CF=0
Addr=1
run=1
具体请详细阅读调节器使用手册
7、在控制板上打开水泵1。
8、观察锅炉内胆水标，如锅炉内胆已灌满水，则将手动阀门1V7调整到较小开度。
（B型：如果水泵打开后，没有水进入锅炉内胆，则在电动调节阀断电状态下，手动将电动调节阀打开）
9、打开加热器。
10、在信号板上打开温度输入信号、内胆温度输出信号。
11、打开计算机上的 MCGS运行环境，选择系统管理菜单中的用户登录，登录用户。
12、选择单回路控制实验的锅炉内胆温度控制实验。
13、选择仪表控制方式。
14、观察计算机上的实时曲线和历史曲线。
15、待系统稳定后，给定加个阶跃信号，观察其液位变化曲线。
16、再等系统稳定后，给系统加个干扰信号，观察液位变化曲线。
17、曲线的分析处理，对实验的记录曲线分别进行分析和处理，处理结果记录于表中。
阶跃响应曲线数据处理记录表
参数值
测量情况 |
温度1 |
温度2 |
|
K1 |
T1 |
τ1 |
K2 |
T2 |
τ2 |
|
阶跃1 |
|
|
|
|
|
|
|
阶跃2 |
|
|
|
|
|
|
|
平均值 |
|
|
|
|
|
|
按常规内容编写实验报告，并根据K、T、τ平均值写出广义的传递函数。
六、思考建议
温度控制PID 有什么特点。如何减小超调量和快速达到平衡
第八节 上下水箱双容液位串级控制
一、实验目的
1、了解复杂过程控制系统的构成及仪表的应用（熟悉仪表的操作）
2、掌握复杂过程控制——串级控制方法。
二、实验设备及参考资料
1、PCS过程控制实验装置（使用其中：电动调节阀、AI818智能调节仪二台、上下水箱及液位变送器、水泵1系统等）。
2、AI-818仪表的操作说明书变送器的调试（一般出厂之前已调试好）方法。
三、实验系统流程图：
四、 实验原理
本实验采用仪表控制,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。根据下水箱的液位信号输出给仪表,作为主调节器输入，主调节器的输出作为副调节器的输入，在串级控制系统中，两个调节器任务不同，因此要选择调节器的不同调节规律进行控制，副调节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。主调节器的任务是准确保持下水箱液位在设定值，因此，主调节器采用PI调节器也可考虑采用PID调节器。上下水箱双容串级控制方块原理图如下：
五、实验步骤
1、按附图上下水箱双容液位串级控制实验接线示意图接好实验导线和通讯线。
2、将控制台（柜）背面的通讯口与上位机连接。
3、将手动阀门1V1、V4、V6打开，将手动阀门1V3、1V6、1V7、LV关闭。
（B型：将手动阀门1V1、V4、V5打开，将手动阀门1V3、1V7关闭。）
4、先打开实验对象的系统电源，然后打开控制台上的总电源，再打开仪表电源。
5、设置智能调节器参数，其需要设置的参数如下：（未列出者用出厂默认值）
（1）主调节器
SV=20 （参考值）
CtrL=1
P=20 （参考值）
I=150 （参考值）
d=0 （参考值）
Sn=33
dIL=0
dIH=50
OP1=4
OPL=0
OPH=100
CF=0
Addr=2
run=1
（2）副调节器
CtrL=1
P=25 （参考值）
I=200 （参考值）
d=0 （参考值）
Sn=32
dIL=0
dIH=50
OP1=4
OPL=0
OPH=100
CF=8
Addr=1
run=1
具体请详细阅读调节器使用手册
6、在控制板上打开水泵1、电动调节阀。
7、在信号板上打开电动调节阀输入信号、上水箱1输出信号、下水箱输出信号。
8、打开计算机上的 MCGS运行环境，选择系统管理菜单中的用户登录，登录用户。
9、选择串级控制实验的上下水箱双容串级控制实验。
10、选择仪表控制方式。
11、观察计算机上的实时曲线和历史曲线。
12、待系统稳定后，给定加个阶跃信号，观察其液位变化曲线。
13、再等系统稳定后，给系统加个干扰信号，观察液位变化曲线。
六、实验建议
调节器的PID参数可以反复凑试，逐步逼近达到最佳的整定，实际中，采用串级调节系统是为了提高主被调量（下水箱）精度和改善动态特性而设置的，因此对副调回路的质量指标没有要求。而对主回路的质量指标要求高。牺牲副回路的质量，保证主回路的调节质量。所以副调节器比例作用强一些，取消积分作用，主调节器设置P、I、D参数即可。
七、 思考建议
根据经验设定PID控制与仪表自整定PID有什么区别。
比较串级控制与双容控制区别和控制的难易度，为什么。复杂控制系统的优点在那里。
第九节 上水箱液位与电动调节阀支路流量串级控制
一、实验目的
1、了解复杂过程控制系统的构成及仪表的应用（熟悉仪表的操作）
2、掌握复杂过程控制——串级控制方法。
二、 实验设备及参考资料
1、PCS过程控制实验装置（使用其中：电动调节阀、AI818智能调节仪二台、上下水箱及液位变送器、水泵1系统等）。
2、智能电动调节阀使用手册、AI-818仪表的操作说明书和液位（压力）变送器的调试（一般出厂之前已调试好）方法。
三、 实验系统流程图：
四、 实验原理
本实验采用仪表控制,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。根据上水箱的液位信号输出给仪表,作为主调节器输入，主调节器的输出作为副调节器的输入，在串级控制系统中，两个调节器任务不同，因此要选择调节器的不同调节规律进行控制，副调节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。主调节器的任务是准确保持下水箱液位在设定值，因此，主调节器采用PI调节器也可考虑采用PID调节器。上水箱液位与电动阀支路流量串级控制的方块原理图如下：
五、实验步骤
1、按附图上水箱液位与电动调节阀支路流量串级控制实验接线示意图接好实验导线和通讯线。
2、将控制台（柜）背面右侧的通讯口与上位机连接。
3、将手动阀门1V1、V4打开，关闭1V6、1V7。
（B型：将手动阀门1V1、V4打开，关闭1V7。）
4、先打开实验对象的系统电源，然后打开控制台上的总电源，再打开仪表电源。
5、设置智能调节器参数，其需要设置的参数如下：（未列出者用出厂默认值）
（1）主调节器
SV=25 （参考值）
CtrL=1
P=25 （参考值）
I=5 （参考值）
d=0 （参考值）
Sn=33
dIL=0
dIH=50
OP1=4
OPL=0
OPH=100
CF=0
Addr=2
dl=1
run=1
（2）副调节器
CtrL=1
P=800 （参考值）
I=20 （参考值）
d=1 （参考值）
Sn=32
dIL=0
dIH=800
OP1=4
OPL=0
OPH=100
CF=8
Addr=1
dl=20
run=1
具体请详细阅读调节器使用手册
6、在控制板上打开电动调节阀、水泵1、流量计1。
7、在信号板上打开电动调节阀输入信号、上水箱1输出信号、流量计1输出。
8、打开计算机上的 MCGS运行环境，选择系统管理菜单中的用户登录，登录用户。
9、选择串级控制实验的上水箱液位与电动调节阀支路流量串级控制实验。
10、选择仪表控制方式。
11、观察计算机上的实时曲线和历史曲线。
12、待系统稳定后，给定加个阶跃信号，观察其液位变化曲线。
13、再等系统稳定后，给系统加个干扰信号，观察液位变化曲线。
六、 实验建议
调节器的PID参数可以反复凑试，逐步逼近达到最佳的整定，实际中，采用串级调节系统是为了提高主被调量（下水箱）精度和改善动态特性而设置的，因此对副调回路的质量指标没有要求。而对主回路的质量指标要求高。牺牲副回路的质量，保证主回路的调节质量。所以副调节器比例作用强一些，取消积分作用，主调节器设置P、I、D参数即可。
七、 思考建议
根据经验设定PID控制与仪表自整定PID有什么区别。
比较串级控制与双容控制区别和控制的难易度，为什么。复杂控制系统的优点在那里。
第十节 上水箱液位与变频器支路流量串级控制
一、实验目的
1、了解复杂过程控制系统的构成及仪表的应用（熟悉仪表的操作）
2、掌握复杂过程控制一串级控制方法。
二、 实验设备及参考资料
1、PCS过程控制实验装置（使用其中：变频器、AI818智能调节仪二台、上下水箱及液位变送器、水泵1系统等）。
2、AI-818仪表的操作说明书、变频器使用手册和液位（压力）变送器的调试（一般出厂之前已调试好）方法。
三、 实验系统流程图：
四、 实验原理
本实验采用仪表控制,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。根据上水箱的液位信号输出给仪表,作为主调节器输入，主调节器的输出作为副调节器的输入，在串级控制系统中，两个调节器任务不同，因此要选择调节器的不同调节规律进行控制，副调节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。主调节器的任务是准确保持下水箱液位在设定值，因此，主调节器采用PI调节器也可考虑采用PID调节器。上水箱液位与变频器支路流量串级控制系统的方块原理图如下：
五、实验步骤
1、按附图上水箱液位与变频器支路流量串级控制实验接线示意图接好实验导线和通讯线。
2、将控制台（柜）背面的通讯口与上位机连接。
3、将手动阀门2V1、V5打开，将手动阀门2V3、2V6、2V11、LV关闭。
（B型：将手动阀门2V1、V4打开，将手动阀门2V3、2V6关闭。）
4、先打开实验对象的系统电源，然后打开控制台上的总电源，再打开仪表电源。
5、设置智能调节器参数，其需要设置的参数如下：（未列出者用出厂默认值）
（1）主调节器
SV=20 （参考值）
CtrL=1
P=25 （参考值）
I=5 （参考值）
d=0 （参考值）
Sn=33
dIL=0
dIH=50
CF=0
Addr=2
dl=1
run=1
（2）副调节器
CtrL=1
P=500 （参考值）
I=50 （参考值）
d=1 （参考值）
Sn=32
Dip=1 （参考值）
dIL=0
dIH=800
CF=8
Addr=1
dl=20
run=1
具体请详细阅读调节器使用手册
6、在控制板上打开水泵2、流量计2。
7、在信号板上打开上水箱2输出信号、流量计2输出。
8、在PCS变频控制单元的操作面板上按一下RUN键。
9、打开计算机上的 MCGS运行环境，选择系统管理菜单中的用户登录，登录用户。
10、选择串级控制实验的上水箱液位与变频器支路流量串级控制实验。
11、选择仪表控制方式。
12、观察计算机上的实时曲线和历史曲线。
13、待系统稳定后，给定加个阶跃信号，观察其液位变化曲线。
14、再等系统稳定后，给系统加个干扰信号，观察液位变化曲线。
六、 实验建议
调节器的PID参数可以反复凑试，逐步逼近达到最佳的整定，实际中，采用串级调节系统是为了提高主被调量（下水箱）精度和改善动态特性而设置的，因此对副调回路的质量指标没有要求。而对主回路的质量指标要求高。牺牲副回路的质量，保证主回路的调节质量。所以副调节器比例作用强一些，取消积分作用，主调节器设置P、I、D参数即可。
七、 思考建议
根据经验设定PID控制与仪表自整定PID有什么区别。
比较串级控制与双容控制区别和控制的难易度，为什么。复杂控制系统的优点在那里。
十一节 三闭环液位串级控制
一、实验目的
1、了解复杂过程控制系统的构成。
2、掌握复杂过程控制一—串级控制方法。
二、实验设备及参考资料
1、PCS过程控制实验装置（使用其中：电动调节阀、AI818智能调节仪三台、上下水箱及液位变送器、水泵1系统等）。
2、 电动调节阀的操作说明书、液位变送器的调试（一般出厂之前已调试好）方法。
三、实验系统流程图
四、实验原理
本实验采用计算机控制,将下水箱液位控制在设定高度。串级回路是由内反馈组成的三环控制系统，属于复杂控制范畴。将下水箱的液位信号输出作为主调节器输入，主调节器的输出作为副调节器1的输入，副调节器1的输出作为副调节器2的输入，在串级控制系统中，三个调节器任务不同，因此要选择调节器的不同调节规律进行控制，副调节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。主调节器的任务是准确保持下水箱液位在设定值，因此，主调节器采用PI调节器也可考虑采用PID调节器。串级控制系统的方块原理图如下：
五、实验步骤
1、按附图三闭环液位串级控制实验接线示意图接好实验导线和通讯线。
2、将控制台（柜）背面的通讯口与上位机连接。
3、将手动阀门1V1、LV、V5、V6打开，将手动阀门1V3、1V6、1V7、V4关闭。
4、先打开实验对象的系统电源，然后打开控制台上的总电源，再打开仪表电源。
5、设置智能调节器参数，其需要设置的参数如下：（未列出者用出厂默认值）
（1）主调节器
SV=20 （参考值）
CtrL=1
P=25 （参考值）
I=300 （参考值）
d=0 （参考值）
Sn=33
dIL=0
dIH=50
CF=0
Addr=3
dl=1
run=1
（2）副调节器
CtrL=1
P=15 （参考值）
I=200 （参考值）
d=0 （参考值）
Sn=32
dIL=0
dIH=50
CF=8
Addr=2
dl=1
run=1
（3）副调节器
CtrL=1
P=10 （参考值）
I=100 （参考值）
d=0 （参考值）
Sn=32
dIL=0
dIH=50
CF=8
Addr=1
dl=1
run=1
具体请详细阅读调节器使用手册
6、在控制板上打开水泵1、电动调节阀。
7、在信号板上打开电动调节阀输入信号、上水箱1输出信号、上水箱2输出信号、下水箱输出信号。
8、打开计算机上的 MCGS运行环境，选择“系统管理”下拉菜单中的“用户登录”。
9、出现如下窗口。
10、点击“确认”，用户登录完毕。选择“串级控制实验”下拉菜单中的“三闭环液位串级控制实验”。
11、出现如下的“三闭环串级控制实验”窗口。
12、选择仪表控制。
13、观察计算机上的实时曲线和历史曲线。
14、待系统稳定后，给定加个阶跃信号，观察其液位变化曲线。
15、再等系统稳定后，给系统加个干扰信号，观察液位变化曲线。
六、实验建议
调节器的PID参数可以反复凑试，逐步逼近达到最佳的整定，实际中，采用串级调节系统是为了提高主被调量（下水箱）精度和改善动态特性而设置的，因此对副调回路的质量指标没有要求。而对主回路的质量指标要求高。牺牲副回路的质量，保证主回路的调节质量。所以副调节器比例作用强一些，取消积分作用，主调节器设置P、I、D参数即可。
七、思考建议
比较三容串级控制与双容串级控制区别和控制的难易度，为什么。复杂控制系统的优点在哪里？
