END_IF END_IF END_IF END_IF
IF O6PID19.RM=0 THEN (*虚假液位演示*) IF O6A17O7>O6BP2 THEN
O6A17O6:=O6A17O7*3/(1+0.05*X)-100/EXP(X); X:=X+0.5;
IF O6A17O6<=0 THEN (*变频泵1限幅*) O6A17O6:=0; END_IF
IF O6A17O6>=100 THEN O6A17O6:=100; END_IF ELSE X:=0; END_IF END_IF
IF O6PID19.RM=0 THEN
IF MOV<78 OR MOV>82 THEN INVar1:=0; QVar1:=0; END_IF
IF 78<=MOV AND MOV<=82 THEN IF timemul.ET=T#0S THEN INVar1:=1; END_IF
QVar1:=timemul.Q;
timemul(IN:=INVar1, PT:=T#60S); IF timemul.ET=T#60S THEN
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O6BP2:=O6A17O7; INVar1:=0; QVar1:=0; END_IF END_IF END_IF
四、实验内容与步骤
本实验选择锅炉汽包作为被控对象，实验用于模拟工业锅炉汽包因汽泡引起的虚假水位过程，当输出负载增大时，锅炉水位会因为热水中汽泡膨胀而使水位有一定的上升过程。
1．实验之前先将储水箱中贮足水量，汽包中贮入一定的水，并确保电源控制柜与对象正确连接（两根航空电缆线），DCS网络控制柜主控单元正常运行，然后将阀门F1-1、F1-4、F1-7、F1-8、F1-10、F2-1、F2-2、F2-4 、F2-14打开，关闭其他的阀门，
2．打开电源控制柜空气开关，然后打开钥匙开关，按下启动按钮。
3．运行操作员站在线软件，用工程师站分配的用户名和密码登陆（按第一章第五节网络实验步骤进行登陆），在对象选择窗口中选择控制对象，进入相应的对象主菜单中点击“实验二、锅炉汽包虚假水位特性测试”实验。
4．进入实验二的监控界面，点击“开始实验”按钮，设置设定值（大约80mm）和PID参数（请参考实验图例），设置变频器2输出（大约50~70%，说明：对于第六套对象启动变频器2时，先点击组态画面中“启动变频器2”按钮，然后设置输出值），打开电源控制柜三相磁力泵开关，PID调节器点击“自动”按钮。（注：实验前锅炉中应加入一定量的水）
5．实验测量值和设定值基本相同后，实验水位达到平衡状态，大约等待90S，PID窗口由6．观察虚假水位曲线。
1．写出虚假水位模拟实验的实验原理； 2．画出虚假水位特性测试实验的反应曲线。 六、思考题
1．如何优化实验装置和反应曲线，写出自己的设计方案。
“自动”状态会跳到“手动”状态，然后加大变频器2的输出（即加大出水量）。 五、实验报告要求
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第三节 双容水箱液位数学模型的测试
一、实验目的
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； 二、实验设备
DDD-Z05-I实验对象一台、DCS网络控制柜、DDD-Z05-III 电源控制柜一台、计算机一台、万用表一个； 三 、实验原理
图2-7 双容水箱特性测试系统
(a)结构图 (b)方框图
由图2-7所示，被测对象由两个不同容积的水箱相串联组成，故称其为双容对象。自衡是指对象在扰动作用下，其平衡位置被破坏后，不需要操作人员或仪表等干预，依靠其自身重新恢复平衡的过程。根据本章第一节单容水箱特性测试的原理，可知双容水箱数学模型是两个单容水箱数学模型的乘积，即双容水箱的数学模型可用一个二阶惯性环节来描述：
G(s)=G1(s)G2(s)=
k1k2K （2-9） ??T1s?1T2s?1(T1s?1)(T2s?1)式中K＝k1k2，为双容水箱的放大系数，T1、T2分别为两个水箱的时间常数。
本实验中被测量为锅炉汽包的液位，上水箱液位的响应曲线为一单调上升的指数函数（图2-8 (a)）；而液位的响应曲线则呈S形曲线（图2-8 (b)），即上水箱的液位响应滞后了，它滞后的时间与阀F1-9和F2-15的开度大小密切相关。
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图2-8 双容水箱液位的阶跃响应曲线 （a）上水箱液位 （b）锅炉汽包液位
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2-9所示的阶跃响应曲线上求取：
(1) h2（t）|t=t1=0.4 h2(∞)时曲线上的点B和对应的时间t1； (2) h2（t）|t=t2=0.8 h2(∞)时曲线上的点C和对应的时间t2。
图2-9 双容水箱液位的阶跃响应曲线
然后，利用下面的近似公式计算式
K?h2(?)输入稳态值? （2-10） xO阶跃输入量t1?t2 （2-11） 2.16T1?T2? T1T2t1?(1.74?0.55) （2-12）
(T1?T2)2t20.32〈t1/t2〈0.46
由上述两式中解出T1和T2，于是得到如式（2-9）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?。于是得到双容滞后（二阶滞后）对象的传递函数为：
G（S）=
四、实验内容与步骤
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Ke??S (2-13)
(T1S?1)(T2S?1)
1．本实验选择上水箱和锅炉汽包串联作为被测对象，实验之前先将储水箱中贮足水量，汽包中贮入一定的水，并确保电源控制柜与对象正确连接（两根航空电缆线），DCS网络控制柜主控单元正常运行，然后将阀门F1-1、F1-6、F1-9、F2-14全开，将汽包出水阀F2-15开至适当的开度（阀F1-9开度应大于阀F2-15开度），其余阀门均关闭。
2．打开电源控制柜空气开关，然后打开钥匙开关，按下启动按钮。
3．运行操作员站在线软件，用工程师站分配的用户名和密码登陆（按第一章第五节网络实验步骤进行登陆），在对象选择窗口中选择控制对象，进入相应的对象主菜单中点击“实验十七、双容水箱液位数学模型的测试”实验。
4．在实验十七的监控界面中点击“开始实验”按钮。并将电动调节阀开度设置为一个合适的值（大约60%）。
5．打开三相磁力泵开关，磁力泵上电打水，然后观察实验曲线变化趋势。
6．待液位平衡后，突增（或突减）输出量的大小，使其输出有一个正（或负）阶跃增量的变化（即阶跃干扰，此增量不宜过大，以免水箱中水溢出），于是水箱的液位便离开原平衡状态，经过一段时间后，水箱液位进入新的平衡状态，记录下此时的输出值和液位值，液位的响应过程曲线（如图2-10所示）。
图2-10 双容水箱液位阶跃响应曲线
五、实验报告要求
1．画出双容水箱液位特性测试实验的结构框图。
2．根据实验得到的数据及曲线，分析并计算出双容水箱液位对象的参数及传递函数。 六、思考题
1．做本实验时，为什么不能任意改变两个出水阀门开度的大小？ 2．用响应曲线法确定对象的数学模型时，其精度与那些因素有关？ 3．引起双容对象滞后的因素主要有哪些？
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