2、掌握流量控制方法
二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
1．過(guò)程控制綜合實(shí)驗(yàn)裝置—儀表控制模塊
2．計(jì)算機(jī)及MCGS組態(tài)軟件—儀表控制實(shí)驗(yàn).MCG
3．實(shí)驗(yàn)專(zhuān)用線(xiàn)若干及RS485轉(zhuǎn)232通訊線(xiàn)一根。
三、 實(shí)驗(yàn)原理
根據(jù)設(shè)定的流量輸給調(diào)節(jié)儀，用調(diào)節(jié)儀的輸出來(lái)控制變頻器，用流量計(jì)測(cè)出流量信號(hào)反饋給調(diào)節(jié)儀，由調(diào)節(jié)儀進(jìn)行比較和運(yùn)算輸出給調(diào)節(jié)閥，從而最終達(dá)到管內(nèi)流量的平衡。
四、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容
1．了解實(shí)驗(yàn)裝置中的對(duì)象，流程圖如圖3-10所示。
圖3-10 電動(dòng)閥支路流量控制實(shí)驗(yàn)流程圖
2、接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線(xiàn)。
在傳感器信號(hào)輸出區(qū)域，將流量傳感器FT1信號(hào)輸出用實(shí)驗(yàn)線(xiàn)連接到智能調(diào)節(jié)儀I（addr：1）的 輸入 1-5V 信號(hào)輸入端，正負(fù)一一對(duì)應(yīng)。
將智能調(diào)節(jié)儀I的 輸出4-20mA 連接到執(zhí)行器控制信號(hào)輸入?yún)^(qū)的電動(dòng)閥輸入信號(hào)端口，正負(fù)一一對(duì)應(yīng)。
3、使用485轉(zhuǎn)232通訊線(xiàn)將控制臺(tái)右側(cè)面的儀表通訊口 “COM2” 與上位機(jī)連接。
4、將手動(dòng)閥門(mén)1V1、V3、V4打開(kāi)。
5、先打開(kāi)控制臺(tái)左側(cè)的總電源開(kāi)關(guān)，按“Start”按鈕啟動(dòng)設(shè)備，再打開(kāi)儀表電源。
6、運(yùn)行計(jì)算機(jī)上儀表控制實(shí)驗(yàn)軟件，選擇系統(tǒng)管理菜單中的用戶(hù)登錄，登錄用戶(hù)。
7、選擇單回路控制實(shí)驗(yàn)的電動(dòng)閥支路單容液位控制實(shí)驗(yàn)。
8、如選用儀表控制則點(diǎn)擊“儀表參數(shù)”，設(shè)置參數(shù)，
Addr=1 InP=33 OPt=4-20mA dPt=1
比例系數(shù)P=10，積分系數(shù)I=40， D=0 Ctl = 10
SCL=0 SCH=1200
OPL=0 OPH=100
CF2=0
9、選擇儀表控制，給定設(shè)定值600L/h。
10、在控制臺(tái)上打開(kāi)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)關(guān)、水泵開(kāi)關(guān)。
11、待流量穩(wěn)定后，通過(guò)以下方式加干擾：突增（或突減）設(shè)定值的大小，使其有一個(gè)正（或負(fù)）階躍增量的變化。加入干擾后，水壓力便離開(kāi)原平衡狀態(tài)，經(jīng)過(guò)一段調(diào)節(jié)時(shí)間后，穩(wěn)定至新的設(shè)定值。
12、分別適量改變調(diào)節(jié)儀的P及I參數(shù)，重復(fù)步驟11，用計(jì)算機(jī)記錄不同參數(shù)時(shí)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線(xiàn)。
13、分別用P、PD、PID三種控制規(guī)律重復(fù)步驟4～8，用計(jì)算機(jī)記錄不同控制規(guī)律下系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線(xiàn)。
六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
1．畫(huà)出單容水箱液位控制實(shí)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)框圖。
2．用實(shí)驗(yàn)方法確定調(diào)節(jié)器的相關(guān)參數(shù)，寫(xiě)出整定過(guò)程。
3．根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和曲線(xiàn)，分析系統(tǒng)在階躍擾動(dòng)作用下的靜、動(dòng)態(tài)性能。
4．比較不同PI參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的性能產(chǎn)生的影響。
5．分析P、PI、PD、PID四種控制方式對(duì)本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的作用。
DB-CG11 過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置
一、概 述
“DB-CG11過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置”是本企業(yè)根據(jù)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)及其相關(guān)專(zhuān)業(yè)教學(xué)的特點(diǎn)，吸收了國(guó)內(nèi)外同類(lèi)實(shí)驗(yàn)裝置的特點(diǎn)和長(zhǎng)處，經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)、多次實(shí)驗(yàn)和反復(fù)論證，研發(fā)的一套全新的實(shí)驗(yàn)裝置。
本裝置可滿(mǎn)足《自動(dòng)控制理論》、《過(guò)程控制》、《自動(dòng)化儀表》以及《傳感器檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)》等課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，除了能滿(mǎn)足本、專(zhuān)科學(xué)生不同層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，還能為研究生、相關(guān)專(zhuān)業(yè)老師和工程技術(shù)人員進(jìn)行復(fù)雜控制系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)等方面的研究，提供了實(shí)驗(yàn)對(duì)象和實(shí)現(xiàn)的途徑。
1. 本裝置的各種功能均綜合在一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，采用積木式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、造型美觀大方、便于運(yùn)輸及實(shí)驗(yàn)室的多臺(tái)布局。
2. 對(duì)象小型化、適應(yīng)性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)，控制對(duì)象模型由不銹鋼和有機(jī)玻璃水箱組成，實(shí)驗(yàn)水箱在屏右邊能清楚看見(jiàn)，管道流程直觀、清晰。
3. 參數(shù)全面，涵蓋了液位、流量、壓力、溫度四大典型過(guò)程控制參數(shù)。
4. 小型（小功率）執(zhí)行元件，它們是二個(gè)磁力驅(qū)動(dòng)泵和一個(gè)電加熱器，使整體結(jié)構(gòu)更為緊湊、小型化。
5. 系統(tǒng)控制方式多樣性
主要有智能儀表控制、PLC控制、兩套磁力泵交流變頻調(diào)速控制和單相移相調(diào)壓控制等，并可組成不同的控制方式。
6. 安全保護(hù)齊全
設(shè)有電壓型漏電保護(hù)器和電流型漏電保護(hù)器各一組；強(qiáng)電連接線(xiàn)及插座均采用全封閉結(jié)構(gòu)，使用安全、可靠、防觸電；強(qiáng)、弱電連接及插座分開(kāi)，不會(huì)混插，避免錯(cuò)接線(xiàn)而損壞設(shè)備。
三、系統(tǒng)組成
本裝置集多參數(shù)控制為一體，由過(guò)程控制對(duì)象、傳感器、變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、顯示器和計(jì)算機(jī)（用戶(hù)自配）等組成。
1. 控制對(duì)象的模型由上、中、下三個(gè)水箱及一個(gè)儲(chǔ)水箱組成，上、中、下水箱由兩臺(tái)磁力泵供水。上、中兩個(gè)水箱各裝有一個(gè)擴(kuò)散硅壓力變送器來(lái)檢測(cè)壓力和液位；下水箱是一個(gè)復(fù)合式水箱，其中內(nèi)筒不銹鋼水箱中裝有500W電加熱器和PT100溫度傳感器。主管道上裝有小型渦輪流量計(jì)（定做）、小型閥門(mén)和兩臺(tái)磁力驅(qū)動(dòng)泵。水箱中的水位、壓力、水溫以及供水的流量都可以用于構(gòu)成控制系統(tǒng)的被控參量。兩臺(tái)磁力泵中的任一臺(tái)都可作為調(diào)節(jié)通道或干擾通道，模擬現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的干擾信號(hào)，以驗(yàn)證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性能。
2. 實(shí)驗(yàn)掛箱
本裝置共提供五個(gè)實(shí)驗(yàn)掛箱，分別是GK02傳感器輸出與顯示； GK-06面板流程圖；GK07交流變頻器（日本三菱）掛箱（配兩個(gè)）；GK08 PLC控制器（西門(mén)子S7－200）掛箱。
3. PC/PPI專(zhuān)用編程電纜線(xiàn)
4. RS232/485通訊轉(zhuǎn)換器
5. 豪華型電腦桌
6. 計(jì)算機(jī)（用戶(hù)自備）
7. 上位機(jī)軟件
PLC編程環(huán)境軟件為STEP 7-Micro/WIN32，它可以對(duì)S7-200的所有功能進(jìn)行編程。上位機(jī)具有二種監(jiān)控軟件：
(1) MCGS工控組態(tài)軟件(DEMO版)：利用PC/PPI電纜線(xiàn)組成PLC與MCGS工控組態(tài)軟件監(jiān)控系統(tǒng)，以及利用RS232/485轉(zhuǎn)換器組成智能調(diào)節(jié)儀與MCGS工控組態(tài)軟件監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象過(guò)渡過(guò)程的數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)曲線(xiàn)的動(dòng)態(tài)顯示和監(jiān)控。MCGS工控組態(tài)軟件還可以對(duì)控制對(duì)象的圖形任意組態(tài)，動(dòng)態(tài)顯示，編制控制策略，輸出實(shí)時(shí)曲線(xiàn)、歷史曲線(xiàn)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)，打印工程報(bào)表，操作菜單設(shè)計(jì)等一系列強(qiáng)大的功能。
四、技術(shù)指標(biāo)
1. 供電電源：?jiǎn)蜗嗳�(xiàn)220V±10% 50Hz
2. 整機(jī)最大功耗：＜1kVA
3. 整機(jī)尺寸：172cm×73cm×160cm
五、基本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
1. 實(shí)驗(yàn)裝置的基本操作與儀表調(diào)試
2. 壓力變送器的零點(diǎn)遷移和性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)
3. 單容自衡水箱的對(duì)象特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)
4. 雙容自衡水箱的對(duì)象特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)
5. 溫度位式控制實(shí)驗(yàn)
6. 溫度連續(xù)控制實(shí)驗(yàn)（智能儀表控制、PLC控制模式）
7. 智能儀表控制實(shí)驗(yàn)
8. 單容水箱液位PID控制實(shí)驗(yàn)（智能儀表控制、PLC控制模式）
9. 雙容水箱液位PID控制實(shí)驗(yàn)（智能儀表控制、PLC控制模式）
10. 流量定值控制實(shí)驗(yàn)（智能儀表控制、PLC控制模式）
11. 單容水箱壓力PID控制實(shí)驗(yàn)（智能儀表控制、PLC控制模式）
12. 單回路控制系統(tǒng)的質(zhì)量研究
13. 串級(jí)控制系統(tǒng)連接實(shí)驗(yàn)
14. 液位串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)
15. 單容自衡水箱的對(duì)象特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)
16. 雙容自衡水箱的對(duì)象特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)
17. 單容液位控制實(shí)驗(yàn)——利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件（DEMO版）
18. 雙容液位控制實(shí)驗(yàn)——利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件（DEMO版）
19. 流量定值控制實(shí)驗(yàn)——利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件（DEMO版）
20. 溫度位式控制實(shí)驗(yàn)——利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件（DEMO版）
21. 溫度連續(xù)控制實(shí)驗(yàn)——利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件（DEMO版）
22. PLC上下水箱液位串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)——利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件（DEMO版）
23. 液位流量串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)——利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件（DEMO版）
六、 配置清單：
| 序號(hào) | 名稱(chēng) | 規(guī)格型號(hào) | 單位 | 數(shù)量 |
| 1 | 控制對(duì)象模型 | DB-CG11-1 | 套 | 1 |
| 2 | 控制屏 | DB-CG11-2 | 套 | 1 |
| 3 | 實(shí)驗(yàn)掛箱 | GK02傳感器輸出與顯示 | 個(gè) | 1 |
| GK-06面板流程圖 | 個(gè) | 1 | ||
| GK07交流變頻器（日本三菱）掛箱 | 個(gè) | 2 | ||
| GK08 PLC控制器（西門(mén)子S7－200）掛箱 | 個(gè) | 1 | ||
| 4 | 實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線(xiàn) | 雙圈安全插 | 個(gè) | 若干 |
| 5 | 編程電纜 | 編程電纜及下載線(xiàn) | 套 | 1 |
| 6 | PLC編程環(huán)境軟件 | STEP 7 - MicroWIN V4.0 . SP6 | 套 | 1 |
| 7 | MCGS工控組態(tài)軟件 | 套 | 1 | |
| 8 | 實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書(shū) | 本 | 1 | |
| 9 | 豪華電腦桌 | 臺(tái) | 1 | |
| 10 | 塑鋼凳子 | 個(gè) | 2 |