一、实习的主要内容
图1 系统总貌图
实验设备
1．实验对象及控制屏、SA-11挂件一个、SA-13挂件一个、SA-14挂件一个、计算机一台（DCS需两台计算机）、万用表一个；
2．SA-12挂件一个、RS485/232转换器一个、通讯线一根；
3．SA-21挂件一个、SA-22挂件一个、SA-23挂件一个；
4．SA-31挂件一个、SA-32挂件一个、SA-33挂件一个、主控单元一个、数据交换器两个，网线四根；
5．SA-41挂件一个、CP5611专用网卡及网线；
6．SA-42挂件一个、PC/PPI通讯电缆一根。
1）单容自衡水箱液位特性测试
控制要求：
1．掌握单容水箱的阶跃响应测试方法，并记录相应液位的响应曲线；
2．根据实验得到的液位阶跃响应曲线，用相应的方法确定被测对象的特征参数K、T 和传递函数；
图1 单容自衡水箱特性测试系统（a）结构图（b）方框图
图2 单容水箱的阶跃响应曲线
2）双容水箱特性的测试 控制要求：
1．掌握双容水箱特性的阶跃响应曲线测试方法； 2．根据由实验测得双容液位的阶跃响应曲线，确定其特征参数K 、T1、T2及传递函数；
图3 双容水箱对象特性测试系统
(a)结构图 (b)方框图
双容对象两个惯性环节的时间常数可按下述方法来确定。在图4所示的阶跃响应曲线上求取：
(1) h2（t ）|t=t1= h2(∞)时曲线上的点B 和对应的时间t1； (2) h2（t ）|t=t2= h2(∞)时曲线上的点C 和对应的时间t2。 图4 双容水箱液位的阶跃响应曲线
〈t1/t2〈
由上述两式中解出T1和T2，于是得到上式所示的传递函数。
在改变相应的阀门开度后，对象可能出现滞后特性，这时可由S 形曲线的拐点P 处作一切线，它与时间轴的交点为A ，OA 对应的时间即为对象响应的滞后时间τ。于是得到双容滞后（二阶滞后）对象的传递函数为：
G （S ）=
)
1)(1(21++S T S T K
S e τ-
阶跃输入量
输入稳态值
=∞=
O h x )(K 2 2.16
t t T T 2
121+≈
+ )55.074.1()T (T T T 2122121-≈+t t
3）电动调节阀流量特性的测试
控制要求：
1．了解电动调节阀的结构与工作原理。
2．通过实验进一步了解电动调节阀的流量特性
图5 电动阀流量特性测试系统结构图
图6 电动阀连接示意图
电动调节阀包括执行机构和阀两个部分，它是过程控
制系统中的一个重要执行元件。电动调节阀接受来自调节
器的4～20mADC信号u，将其转换为相应的阀门开度l，
以改变阀截流面积f的大小，从而改变流量。
调节阀的静态特性Kv＝dq/du，其中u是调节器输出的控制信号，q是被调介质流过阀门的相对流量。
调节阀的动态特性Gv(s)=Kv/(Tvs+1)，其中Tv为调节阀的时间常数，一般很小，可以忽略。但在如流量控制这样的快速过程中，Tv有时不能忽略。
调节阀结构特性是指阀芯与阀座间节流面积与阀门开度之间的关系，通常有四种结构,即快开特性、直线特性、抛物线特性、等百分比特性。
调节阀的流量特性，是指介质流过阀门的相对流量与阀门相对开度之间的关系，因为执行机构静态时输出l（阀门的相对开度）与u成比例关系，所以调节阀静态特性又称调节阀流量特性，即q＝f(l)。
式中：q＝Q/Q100为相对流量，即调节阀某一开度流量Q与全开流量Q100之比；
l＝L/L相对开度，即调节阀某一开度行程L与全行程L之比。
4）水箱液位串级控制系统
1．通过实验了解水箱液位串级控制系统组成原理。
2．掌握水箱液位串级控制系统调节器参数的整定与投运方法。
3．了解阶跃扰动分别作用于副对象和主对象时对系统主控制量的影响
图9 水箱液位串级控制系统
(a)结构图(b)方框图
干扰均要求扰动量为控制量的5％～15％，干扰过大可能造成水箱中水溢出或系统不稳定。加入干扰后，水箱的液位便离开原平衡状态，经过一段调节时间后，水箱液位稳定至新的设定值（后面三种干扰方法仍稳定在原设定值），记录此时的智能仪表的设定值、输出值和仪表参数，下水箱液位的响应过程曲线将如图9所示。
图10 下水箱液位阶跃响应曲线
水箱液位的串级控制系统，它是由主控、副控两个回路组成。主控回路中的调节器称主调节器，控制对象为下水箱，下水箱的液位为系统的主控制量。副控回路中的调节器称副调节器，控制对象为中水箱，又称副对象，中水箱的液位为系统的副控制量。主调节器的输出作为副调节器的给定，因而副控回路是一个随动控制系统。副调节器的的输出直接驱动电动调节阀，从而达到控制下水箱液位的目的。为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下的无静差控制，系统的主调节器应为PI或PID控制。由于副控回路的输出要求能快速、准确地复现主调节器输出信号的变化规律，对副参数的动态性能和余差无特殊的要求，因而副调节器可采用P调节器。
5）单回路控制系统 控制要求：
单回路控制系统方框图的一般形式，它是由被控对象、执行器、调节器和测量变送器组成一个单闭环控制系统。系统的给定量是某一定值，要求系统的被控制量稳定至给定量。由于这种系统结构简单，性能较好，调试方便等优点，故在工业生产中已被广泛应用。
图7 单回路控制系统方框图
1．比例(P)调节
纯比例调节器是一种最简单的调节器，它对控制作用和扰动作用的响应都很快。由于比例调节只有一个参数，所以整定很方便。这种调节器的主要缺点是系统有静差存在。其传递函数为： GC(s)= KP =
δ
1
(3-1) 式中KP 为比例系数，δ为比例带。 2．比例积分(PI)调节
PI 调节器就是利用P 调节快速抵消干扰的影响，同时利用I 调节消除残差，但I 调节会降低系统的稳定性，这种调节器在过程控制中是应用最多的一种调节器。其传递函数为：GC(s)=KP(1+
s 1I T )＝δ1(1+s
1I T ) (3-2) 式中TI 为积分时间。
3．比例微分(PD)调节
这种调节器由于有微分的超前作用，能增加系统的稳定度，加快系统的调节过程，减小动态和静态误差，但微分抗干扰能力较差，且微分过大，易导致调节阀动作向两端饱和。因此一般不用于流量和液位控制系统。PD 调节器的传递函数为： GC(s)=KP(1+TDs)＝
δ
1
(1+TDs) (3-3) 式中TD 为微分时间。
4．比例积分微分(PID)调节器
PID 是常规调节器中性能最好的一种调节器。由于它具有各类调节器的优点，因而使系统具有更高的控制质量。它的传递函数为 GC(s)=KP(1+
s 1I T +TDs)＝δ1(1+s
1
I T +TDs) (3-4)
图8 各种控制规律对应的响应过程
二、实习取得的经验及收获
通过这一周的实训，加深了对像串级控制系统、前馈控制系统、比值控制系统等这样的控制系统的结构的理解，以及对这些控制系统的PID参数的调整方法更加的熟悉。虽然只有短短的一周时间，但是它让我真正地理解了复杂控制系统参数的整定方法和系统结构，这是一次实践和理论的接合。我们初步认识了过程控制系统在实际生产中的工作过程和重要作用。通过学习我们了解，每一个过程控制系统都是实际生产过程中的指挥官，而我们作为操作人员，更加应该对自己的每一次操作负责，要知道任何一次操作的失误，轻则影响产品生产的效率，重则会发生严重的安全事故。通过几天的练习，我们的分析能力，决策能力和应变能力都得到了较大的提高，同时我们更加明白了做事情必须一丝不苟，任何一小小的差错都可能引起严重的后果。
最后，感谢瞿曌老师在这一周时间中对我们的耐心指导和帮助。
三、存在的不足及建议
本次实训，还是存在些许不足之处的。我事先没有仔细阅读书籍，对反馈控制系统没有深入了解，以至于，在实训中对出现的不能很好的解决，可以说有些措手不及。没能及时的分析出问题的根源，后来还是老师指导才得以完成。我应当在动手前多查看书籍，翻阅文献，对知识点有一定的了解，以便在分析问题时准确到位。