1、了解簡單流量過程控制系統(tǒng)構(gòu)成和渦輪流量計的特性
2、掌握流量控制方法
二、 實驗設(shè)備
1．過程控制綜合實驗裝置—儀表控制模塊
2．計算機及MCGS組態(tài)軟件—儀表控制實驗.MCG
3．實驗專用線若干及RS485轉(zhuǎn)232通訊線一根。
三、 實驗原理
根據(jù)設(shè)定的流量輸給調(diào)節(jié)儀，用調(diào)節(jié)儀的輸出來控制變頻器，用流量計測出流量信號反饋給調(diào)節(jié)儀，由調(diào)節(jié)儀進行比較和運算輸出給調(diào)節(jié)閥，從而最終達到管內(nèi)流量的平衡。
四、實驗步驟與內(nèi)容
1．了解實驗裝置中的對象，流程圖如圖3-10所示。
圖3-10 電動閥支路流量控制實驗流程圖
2、接好實驗導線。
在傳感器信號輸出區(qū)域，將流量傳感器FT1信號輸出用實驗線連接到智能調(diào)節(jié)儀I（addr：1）的 輸入 1-5V 信號輸入端，正負一一對應。
將智能調(diào)節(jié)儀I的 輸出4-20mA 連接到執(zhí)行器控制信號輸入?yún)^(qū)的電動閥輸入信號端口，正負一一對應。
3、使用485轉(zhuǎn)232通訊線將控制臺右側(cè)面的儀表通訊口 “COM2” 與上位機連接。
4、將手動閥門1V1、V3、V4打開。
5、先打開控制臺左側(cè)的總電源開關(guān)，按“Start”按鈕啟動設(shè)備，再打開儀表電源。
6、運行計算機上儀表控制實驗軟件，選擇系統(tǒng)管理菜單中的用戶登錄，登錄用戶。
7、選擇單回路控制實驗的電動閥支路單容液位控制實驗。
8、如選用儀表控制則點擊“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、在控制臺上打開電動調(diào)節(jié)閥開關(guān)、水泵開關(guān)。
11、待流量穩(wěn)定后，通過以下方式加干擾：突增（或突減）設(shè)定值的大小，使其有一個正（或負）階躍增量的變化。加入干擾后，水壓力便離開原平衡狀態(tài)，經(jīng)過一段調(diào)節(jié)時間后，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)，重復步驟11，用計算機記錄不同參數(shù)時系統(tǒng)的階躍響應曲線。
13、分別用P、PD、PID三種控制規(guī)律重復步驟4～8，用計算機記錄不同控制規(guī)律下系統(tǒng)的階躍響應曲線。
六、實驗報告要求
1．畫出單容水箱液位控制實驗的結(jié)構(gòu)框圖。
2．用實驗方法確定調(diào)節(jié)器的相關(guān)參數(shù)，寫出整定過程。
3．根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和曲線，分析系統(tǒng)在階躍擾動作用下的靜、動態(tài)性能。
4．比較不同PI參數(shù)對系統(tǒng)的性能產(chǎn)生的影響。
5．分析P、PI、PD、PID四種控制方式對本實驗系統(tǒng)的作用。
DB-CG11 過程控制實驗裝置
一、概 述
“DB-CG11過程控制實驗裝置”是本企業(yè)根據(jù)自動化專業(yè)及其相關(guān)專業(yè)教學的特點，吸收了國內(nèi)外同類實驗裝置的特點和長處，經(jīng)過精心設(shè)計、多次實驗和反復論證，研發(fā)的一套全新的實驗裝置。
本裝置可滿足《自動控制理論》、《過程控制》、《自動化儀表》以及《傳感器檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)》等課程的實驗教學，除了能滿足本、�？茖W生不同層次的實驗教學要求，還能為研究生、相關(guān)專業(yè)老師和工程技術(shù)人員進行復雜控制系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)等方面的研究，提供了實驗對象和實現(xiàn)的途徑。
1. 本裝置的各種功能均綜合在一個實驗臺上，采用積木式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、造型美觀大方、便于運輸及實驗室的多臺布局。
2. 對象小型化、適應性強、綜合性強，控制對象模型由不銹鋼和有機玻璃水箱組成，實驗水箱在屏右邊能清楚看見，管道流程直觀、清晰。
3. 參數(shù)全面，涵蓋了液位、流量、壓力、溫度四大典型過程控制參數(shù)。
4. 小型（小功率）執(zhí)行元件，它們是二個磁力驅(qū)動泵和一個電加熱器，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. 安全保護齊全
設(shè)有電壓型漏電保護器和電流型漏電保護器各一組；強電連接線及插座均采用全封閉結(jié)構(gòu)，使用安全、可靠、防觸電；強、弱電連接及插座分開，不會混插，避免錯接線而損壞設(shè)備。
三、系統(tǒng)組成
本裝置集多參數(shù)控制為一體，由過程控制對象、傳感器、變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、顯示器和計算機（用戶自配）等組成。
1. 控制對象的模型由上、中、下三個水箱及一個儲水箱組成，上、中、下水箱由兩臺磁力泵供水。上、中兩個水箱各裝有一個擴散硅壓力變送器來檢測壓力和液位；下水箱是一個復合式水箱，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（定做）、小型閥門和兩臺磁力驅(qū)動泵。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。兩臺磁力泵中的任一臺都可作為調(diào)節(jié)通道或干擾通道，模擬現(xiàn)場產(chǎn)生的干擾信號，以驗證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性能。
2. 實驗掛箱
本裝置共提供五個實驗掛箱，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）；GK08 PLC控制器（西門子S7－200）掛箱。
3. PC/PPI專用編程電纜線
4. RS232/485通訊轉(zhuǎn)換器
5. 豪華型電腦桌
6. 計算機（用戶自備）
7. 上位機軟件
PLC編程環(huán)境軟件為STEP 7-Micro/WIN32，它可以對S7-200的所有功能進行編程。上位機具有二種監(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)，可實現(xiàn)對被控對象過渡過程的數(shù)據(jù)采集和存儲，數(shù)據(jù)曲線的動態(tài)顯示和監(jiān)控。MCGS工控組態(tài)軟件還可以對控制對象的圖形任意組態(tài)，動態(tài)顯示，編制控制策略，輸出實時曲線、歷史曲線、實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)，打印工程報表，操作菜單設(shè)計等一系列強大的功能。
四、技術(shù)指標
1. 供電電源：單相三線220V±10% 50Hz
2. 整機最大功耗：＜1kVA
3. 整機尺寸：172cm×73cm×160cm
五、基本實驗項目
1. 實驗裝置的基本操作與儀表調(diào)試
2. 壓力變送器的零點遷移和性能測試實驗
3. 單容自衡水箱的對象特性測試實驗
4. 雙容自衡水箱的對象特性測試實驗
5. 溫度位式控制實驗
6. 溫度連續(xù)控制實驗（智能儀表控制、PLC控制模式）
7. 智能儀表控制實驗
8. 單容水箱液位PID控制實驗（智能儀表控制、PLC控制模式）
9. 雙容水箱液位PID控制實驗（智能儀表控制、PLC控制模式）
10. 流量定值控制實驗（智能儀表控制、PLC控制模式）
11. 單容水箱壓力PID控制實驗（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. 串級控制系統(tǒng)連接實驗
14. 液位串級控制實驗
15. 單容自衡水箱的對象特性測試實驗
16. 雙容自衡水箱的對象特性測試實驗
17. 單容液位控制實驗——利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件（DEMO版）
18. 雙容液位控制實驗——利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件（DEMO版）
19. 流量定值控制實驗——利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件（DEMO版）
20. 溫度位式控制實驗——利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件（DEMO版）
21. 溫度連續(xù)控制實驗——利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件（DEMO版）
22. PLC上下水箱液位串級控制實驗——利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件（DEMO版）
23. 液位流量串級控制實驗——利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件（DEMO版）
六、 配置清單：
| 序號 | 名稱 | 規(guī)格型號 | 單位 | 數(shù)量 |
| 1 | 控制對象模型 | DB-CG11-1 | 套 | 1 |
| 2 | 控制屏 | DB-CG11-2 | 套 | 1 |
| 3 | 實驗掛箱 | GK02傳感器輸出與顯示 | 個 | 1 |
| GK-06面板流程圖 | 個 | 1 | ||
| GK07交流變頻器（日本三菱）掛箱 | 個 | 2 | ||
| GK08 PLC控制器（西門子S7－200）掛箱 | 個 | 1 | ||
| 4 | 實驗導線 | 雙圈安全插 | 個 | 若干 |
| 5 | 編程電纜 | 編程電纜及下載線 | 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 | 實訓指導書 | 本 | 1 | |
| 9 | 豪華電腦桌 | 臺 | 1 | |
| 10 | 塑鋼凳子 | 個 | 2 |