数字调节器参数测试实验指导

-1-数字调节器参数测试实验指导一、实验目的1.通过本实验进一步了解数字调节器的结构及组成原理。2.了解数字调节器的功能及在控制系统中的作用。3.掌握数字调节器报警功能测试方法。4.掌握数字调节器输入输出软调零、调幅方法，测试显示误差。5.掌握数字调节器PID参数测试方法。二、实验原理本实验数字调节器采用VCS901系列单回路可编程调节器，它以80C196单片机为主机，具有数字显示、光柱模拟显示、变送、报警、调节功能，仪表输入适配各种标准信号、热电阻信号、热电偶信号，可实现对温度、压力、湿度、液位、流量等参数的显示、变送、报警和调节等功能。VCS901有三种工作状态，即操作状态、整定状态和调校状态。操作状态是仪表正常运行时供现场操作者监视、设定及手动操作的状态；整定状态供用户整定及观察各种工作参数，如PID参数等；调校状态是本调节器特有的功能组态、输入输出软调零、调幅的功能状态。各种状态下键盘的定义与显示器的用法是不同的。在操作状态下，光柱显示测量值、设定值和输出值，数字显示窗可显示测量值、设定值和输出值，键盘可修改设定值或手控输出；在整定状态下，面板光柱显示同操作状态，数字显示窗可显示各种参数，键盘可修改各参数；调校状态面板光柱全暗，此时仪表可进行功能组态、输入类型选择、调校各输入输出模拟量。各状态间的切换通过功能键盘操作实现。三种状态中，调校状态级别最高，其次是整定，操作状态级别最低。状态转换：上电启动时是操作状态。在操作状态下，先同时按“LST+▲”键，数字窗口出现参数名“FT1”（或其它参数名），即表示进入参数整定状态第一区，参数整定完毕后，按“LST+▲”键，即回到操作状态。当CI=0时，C/I灯灭，设为单回路调节器功能时，在参数整定状态下的第一区，同时按“LST+▲”键，数字窗口出现“xxT”或“xxY”，即表示进入参数整定状态第二区，参数整定完毕后，按“LST+▲”键，即回到整定状态下的第一区。在参数整定状态第二区状态下，同时按“NXT+▼”键，3秒钟内再同时按“LST+▲”键，数字窗口出现“CA0”，即表示将进入调校状态，可以进行调校状态的各种操作（如输入输出调校、输入信号设定、通信地址、-2-图1CI=0时，调节器操作状态流程图通信速率设定等），调校完毕后，按“LST+▲”键，即回到整定状态参数第二区。再按“LST+▲”键，即回到整定状态参数第一区。再按“LST+▲”键，即回到操作状态。实验中，利用信号发生器产生4—20mA电流作为数字调节器的输入信号。输出电流以PID作用变化。若调节器输入信号用x表示，则输出信号用y表示。上电或复位操作状态显示PV值MV灯亮，进入MV操作,按▲或▼可修改手动输出5秒后自动返回或按LST或NXTSV灯亮，进入SV操作，按▲或▼可修改设定值按LST或NXT按LST+▲进入整定状态，出现参数名，PV、SV、MV灯灭(进入参数一区)返回操作状态按LST向前找参数按NXT向后找参数按▲或▼参数值增或减按LST+▲出现CA，进入调校状态返回参数整定一区状态按▲或▼按LST或NXT选择参数名AI0AI1AO0AO1加0%信号按RUN调零加100%信号按A/M调幅输出0%按RUN调零输出100%按A/M调幅按LST或NXT按LST+▲出现xxT或xxY，进入曲线设定(进入参数二区)先按NXT+▼再按LST+▲加0%信号50欧按RUN调零加100%信号60欧按A/M调幅CU先按NXT+▼再按LST+▲按LST+▲返回曲线设定状态调校状态曲线设定整定状态操作状态5秒后自动返回或按LST或NXTCI功能选择UF0UF1UF7通信设定CA0CA1输入选择-3-1）比例作用2)积分作用3)微分作用ttxyttyxttyx-4-三、实验设备1.直流稳压电源1台2.数字调节器1台3.信号发生器1台4.直流电流表1台四、实验内容与步骤1．整定参数表区号序号显示初始值功能说明及其取值范围第一区1UA0PID作用方向，UA=0正作用，UA=1反作用；2CC0给定选择，CC=0，面板给定；CC=1，时间曲线给定；CC=2，外部信号给定；3Pb100.0比例度：1.6~1000；4TI180积分时间1~9999秒；5Td0.0微分时间0~1000秒；6IE100.0积分分离限，0.0~100.0；7OL0.0输出下限，0.0~100.0；8OH100.0输出上限，100.0~0.0；9DL106.4DL=0.0~106.4，输出DL值偏差报警和结束报警。10TC1.0时间曲线时间单位，0~3600；11Pt0.000脉冲周期，0.5~800秒；12CL00.0AI0量程标尺下限，-99.9~+99.9；13CH010.0AI0量程标尺上限，-99.9~+99.9；14CE01AI0量程标尺指数-2~+2；15PL0-6.4AI0报警下限，全量程；16PH0106.4AI0报警上限，全量程；17Ft00.0AI0输入一阶滤波时间，单位为秒；18Sr00AI0输入值开方组态，=0不开方，=1开方；19Co00AI0冷端补偿：Co0=0，不补偿，Co0=1，有冷端补偿20CL10.0AI1量程标尺下限，-99.9~+99.9；21CH110.0AI1量程标尺上限，-99.9~+99.9；22CE11AI1量程标尺指数-2~+2；23PL1-6.4AI1报警下限，全量程；24PH1106.4AI1报警上限，全量程；25Ft10.0AI1输入一阶滤波时间，单位为秒；26SR10AI1输入值开方组态，=0不开方，=1开方；27Co10AI1冷端补偿：Co1=0，不补偿，Co1=1，有冷端补偿第二区1~9600t~47t00y~47y0.00.0时间曲线各折点时间值，0~7999时间曲线各折点输出值，全量程。-5-2.报警测试1）接线：调节器1，2端为输入，9，10端为输出，其中，1和9为＋，2和10为－；26N(＋),27L(-)端接220伏交流电压，28接地。2）上电启动时是操作状态。在操作状态下，先同时按“LST+▲”键，调节器进整定一区，将参数PL设为10，PH设为90，其余参数同初始值。按“LST+▲”键，即回到操作状态。3）信号发生器产生的4—20mA电流作为输入信号，设计表格记录测量实际的上限下限报警值。3.输入输出软调零调幅在操作状态下，同时按“LST+▲”键，进入参数整定状态第一区，同时按“NXT+▼”键，3秒钟内再同时按“LST+▲”键，数字窗口出现“xxT”或“xxY”，进入参数整定状态第二区；同时按“NXT+▼”键，3秒钟内再同时按“LST+▲”键，数字窗口出现“CA0”进入调校状态，CA设为10。1）输入软调零调幅按“LST”、“NXT”功能键调出AI，由信号发生器输入4mA，观测数字调节器数字窗显示是否为零，若不为零，按RUN键软调零；由信号发生器输入20mA，观测数字调节器数字窗显示是否为100，若不为100，按A/M键软调幅。2）输出软调零调幅按“LST”、“NXT”功能键调出AO,调调节器面板Δ或▽键使得输出电流表指示为4mA，观测数字调节器数字窗显示是否为零，若不为零，按RUN键软调零；调调节器面板Δ或▽键使得输出电流表指示为20mA，观测数字调节器数字窗显示是否为100，若不为100，按A/M键软调幅。3）输入信号测试退出调校状态：按“LST”+“▲”。直到回到操作状态进行信号测试，自行设计表格记录由信号发生器分别输入4mA、8mA、12mA、16mA、20mA时，调节器面板数字显示窗显示的理论值和实际值。4）比例度测试若调节器输入信号用x表示，输出信号用y表示，根据定义，调节器比例度为输入变化量与输出变化量之比，即Pb=100*1212yyxx%进入整定一区，设定Pb＝100，TI＝9999，TD＝0，其余参数不变。回到操作状态，先将信号发生器量程设在10mA挡，调信号发生器使得调节器数字显示窗指示为2，即PV1＝2，按LST”、“NXT”功能键使MV指示灯亮，调调节器面板Δ或▽键使得调节器数字指示窗为20，即MV1＝20,将A/M切为自动，将信号发生器的量程从10mA挡切到20mA挡，记录此时的PV2和MV2，得出实际Pb值，计算与设定值的误差。同样方法测量Pb＝50时的误差。4）积分时间测定若调节器输入信号用x表示，输出信号用y表示，积分时间为TI，根据定义：-6-进入整定状态，设定Pb＝100，TI＝60，TD＝0，其余参数不变。回到操作状态，先将A/M切为手动，调信号发生器使PV值为20；按ENT键使得调节器输出MV指示灯亮，用Δ或▽键调MV为20；按ENT键使得设定值SV灯亮，用Δ或▽键调SV为10。将A/M切为自动，同时记录时间直至MV升为30时停止，记录此段时间为实际积分时间。yΔxΔxΔxxTItt