流量檢測與自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?/strong>
1.掌握電磁流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、壓差式流量計(jì)及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的技術(shù)性能與使用方法，并對現(xiàn)代流量檢測與控制有一定的了解。
2.熟悉流量測量和水泵控制等操作。
二、實(shí)驗(yàn)裝置的特點(diǎn)
1.該裝置由電磁流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、文丘里流量計(jì)和孔板流量計(jì)組成的串聯(lián)管路及手動(dòng)自動(dòng)切換控制儀、計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)和自循環(huán)供水系統(tǒng)等組成，屬技術(shù)密集型的臺(tái)式實(shí)驗(yàn) 裝置。
2.可通過對不同流量下各種流量計(jì)的同步檢測，并經(jīng)計(jì)算機(jī)同屏顯示比較，了解各流量計(jì)的性能。
3.能以人機(jī)對話方式，由計(jì)算機(jī)控制過流量大小，并可顯示控制過程曲線，以供流量控制理論的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
4.其系統(tǒng)管徑為Φ25mm，流量范圍 0-3m3/h；控制流量的電動(dòng)閥門用特別配置的直線電機(jī)控制。
5.配有計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)采集、標(biāo)定及流量自動(dòng)控制的軟硬件、具備結(jié)果顯示和打印功能。還具有流量累計(jì)、泵的自動(dòng)開關(guān)控制等功能。
6.對孔板、文丘里等流量計(jì)，均配以小型高精度特制傳感器與相應(yīng)軟件，實(shí)現(xiàn)了對傳統(tǒng)流量計(jì)向現(xiàn)代量測功能的轉(zhuǎn)化。
三、流量檢測與自動(dòng)控制系統(tǒng)說明
本裝置的系統(tǒng)配置如圖 5.1 所示：

圖 5.1 流量檢測與控制系統(tǒng)
其中：電磁流量計(jì)與渦輪流量計(jì)采用最新市售產(chǎn)品（25型），配有顯示直讀的百分比顯示儀和積算儀；文丘里流量計(jì)和孔板流量計(jì)配有優(yōu)質(zhì)壓差傳感器，配有直接顯示的電測儀。同時(shí)電測儀將壓差傳感器的電信號經(jīng)放大器放大后送入計(jì)算機(jī)，通過非線性并行處理軟件的處理，由計(jì)算機(jī)直接擬合成流量值。
測量檢測控制儀是用于對流量、水泵的控制方式選擇。當(dāng)開關(guān)切向手動(dòng)時(shí)，可利用控制儀對水泵的停、開和流量的大小進(jìn)行手動(dòng)控制；當(dāng)開關(guān)切向自動(dòng)時(shí)，可由人機(jī)對話方式由計(jì) 算機(jī)實(shí)施對泵、流量和水位的自動(dòng)控制。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由 586 以上計(jì)算機(jī)、PLC-711S 工控卡及流量檢測與系統(tǒng)測控軟件組成。系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集、流量標(biāo)定、數(shù)字流量顯示、流量累積、流量與泵自動(dòng)控制、流量過程曲線繪制、水位測量、水位控制、成果打印等功能。
四、流量檢測與自動(dòng)控制系統(tǒng)安裝使用
1.系統(tǒng)安裝
1）打開計(jì)算機(jī)，啟動(dòng)附件中系統(tǒng)工具的系統(tǒng)信息，在系統(tǒng)工具中找到硬件資源中的 I/O，查看 I/O 地址并找一個(gè)沒有被占用的地址，一般建議使用 300H。參照 PLC-711S 工控卡說明書 P6 頁，將 PLC-711S 工控卡左上角的地址設(shè)置為 300H，然后將 PLC-711S 工控卡插入計(jì) 算機(jī)的 ISA 插槽中；
2）按照流量檢測與控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)接線圖（附圖 1）安裝水箱、水泵、電機(jī)管道系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并正確接線；
3）安裝 PLC-711S 工控卡的驅(qū)動(dòng)程序；
將 PLC-711S 工控卡的驅(qū)動(dòng)程序光盤插入 CD-ROM 中，直接運(yùn)行光盤根目錄下 Setup.exe，在主菜單中選擇 DLL DRIVERS 安裝驅(qū)動(dòng)程序。驅(qū)動(dòng)程序安裝完畢后，在安裝程序的目錄中找到文件 Devinst.exe，進(jìn)入 Devinst.exe 點(diǎn)擊 Setup 菜單下的 Device，進(jìn)入到 I/O Device Installation 對話框，點(diǎn)擊“Add ”按扭，在 List of Devices 中選擇 Advantech PLC-711/711B，點(diǎn)擊“Install”按扭添加。點(diǎn)擊 I/O Device Installation 對話框中的“Setup” 按扭，設(shè)置 I/O 地址等于沒被占用的地址（如 000:PLC-711 I/O=300H）。
4）安裝流量檢測與控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟件。將流量檢測與控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟件光盤插入 CO-ROM中，直接運(yùn)行光盤根目錄下
Setup.exe 即可。安裝完畢后，開始菜單中直接運(yùn)行程序下的流量檢測與控制下的 Hydro，或在安裝程序的目錄中找到文件 Hydro.exe 直接運(yùn)行，或建立快捷方式到桌面上。
2.軟件使用說明流量檢測與控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟件包括五個(gè)主界面：表格、曲線、系統(tǒng)圖、水位和率定。
運(yùn)行流量檢測與控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟件，首先是一個(gè)歡迎界面，單擊鼠標(biāo)或按任意鍵進(jìn)入軟件。進(jìn)入軟件后出現(xiàn)的是表格界面，表格內(nèi)數(shù)值欄為各通道的實(shí)時(shí)采樣數(shù)據(jù)；誤差欄是以渦輪為基準(zhǔn)與其它通道的相對差值；總流量為進(jìn)入軟件開始計(jì)時(shí)到當(dāng)前的累積流量值。如果水位超過上限值，表格的左邊會(huì)出現(xiàn)“水位過高”的報(bào)警燈；反之，表格的右邊會(huì)出現(xiàn)“水位過低”的報(bào)警燈。
點(diǎn)擊“曲線”進(jìn)入曲線界面，我們看到的坐標(biāo)的縱軸是流量，橫軸是時(shí)間，綠色的是目標(biāo)線，藍(lán)色的流量曲線。曲線界面中的“設(shè)定流量”、“退出系統(tǒng)”按扭和表格界面的按扭功能相同，點(diǎn)擊“打印曲線”按扭，系統(tǒng)將給出標(biāo)準(zhǔn)的打印窗口打印當(dāng)前曲線。
點(diǎn)擊“系統(tǒng)圖”進(jìn)入系統(tǒng)圖界面，我們可以看到流量檢測與控制系統(tǒng)管路全貌圖，該界面中的按扭功能與表格界面的按扭功能相同。
點(diǎn)擊“水位”進(jìn)入水位界面，左邊的量筒模擬顯示水位的高度并實(shí)時(shí)刷新，兩個(gè)紅三角
表示水位的上下限，右邊的報(bào)警燈功能與表格中的報(bào)警燈功能一致。用戶進(jìn)入水位界面時(shí)系統(tǒng)并沒有真正地處于控制狀態(tài)，只有點(diǎn)擊“執(zhí)行”按扭以后，系統(tǒng)才進(jìn)入水位的控制。注意：由于在水位控制下系統(tǒng)將頻繁開關(guān)水泵，這對系統(tǒng)的壽命有一定的影響，因此建議用戶在不演示水位控制時(shí)，關(guān)閉水位的進(jìn)水閥。
點(diǎn)擊“率定”進(jìn)入率定界面，在左邊的選擇通道欄中我們可以看到數(shù)據(jù)信號的五個(gè)通道，率定時(shí)可以單通道率定，也可以多通道同時(shí)率定，但水位通道不能與其他通道一起率定，因為水位通道的數(shù)據(jù)是表示水位的高度，而其它通道是表示管道中水體的流量。率定的手動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行，將渦輪流量計(jì)中的瞬時(shí)流量值除以 3 折算成百分比值讀入到計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)的方框內(nèi)，單擊“確定”按扭寫入率定數(shù)據(jù)。率定數(shù)據(jù)至少需要六組，各采樣點(diǎn)最好均勻分布各流段，數(shù)據(jù)間的間隔至少為 5。為了得到更好數(shù)據(jù)擬合曲線，請盡量多采樣幾組數(shù)據(jù)，也可以在讀入同一個(gè)數(shù)據(jù)的情況下點(diǎn)“確定”按鈕幾次以形成多組率定數(shù)據(jù)。
率定界面各參數(shù)說明如下：初流量：指電機(jī)在該范圍內(nèi)執(zhí)行單步逼近的操作。死區(qū)：指在該誤差范圍內(nèi)系統(tǒng)認(rèn)為流量達(dá)到目標(biāo)流量，電機(jī)不動(dòng)作。脈沖寬度：指電機(jī)步長，即電機(jī)在初流量范圍內(nèi)執(zhí)行單步逼近操作時(shí)，第一步的持續(xù)時(shí)間。
脈沖間隔：指電機(jī)在初流量范圍內(nèi)執(zhí)行單步逼近操作時(shí)，兩步之間的時(shí)間間隔。平滑系數(shù)：指通過濾波來使曲線平滑的系數(shù)，該系數(shù)為 1 時(shí)，曲線處于無濾波狀態(tài)。以上各參數(shù)均為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，請初學(xué)者不要輕易改變參數(shù)設(shè)置。
五、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)
1）實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備工作檢查孔板流量計(jì)、文丘里流量計(jì)的壓差輸出端與壓差傳感器是否連接正確，高壓端是否
連接到傳感器的帶紅點(diǎn)的進(jìn)水管。關(guān)閉水位輸入端的閥門。將流量檢測控制儀的切換開關(guān)置于“手動(dòng)”狀態(tài)，關(guān)閉水泵和電源開關(guān)。打開顯示儀的總電源開關(guān)，打開文丘里流量計(jì)、孔板流量計(jì)和水位三個(gè)電測儀的電源。
將渦輪流量計(jì)積算儀的選擇開關(guān) K3 打到低六位，選擇開關(guān) K5 打到瞬時(shí)，復(fù)零開關(guān) K6 復(fù) 零。利用電測儀面板的調(diào)零旋扭將電測儀調(diào)零。
打開計(jì)算機(jī)，進(jìn)入流量檢測與控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟件（在管道未充滿水流時(shí)，電磁流量計(jì)讀數(shù)偏大屬正常）。
2）開始實(shí)驗(yàn) 在“手動(dòng)”狀態(tài)下，打開流量檢測控制儀的電源，開水泵，同時(shí)觀察流量檢測與控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟件表格中的流量數(shù)據(jù)。如果各通道的數(shù)據(jù)誤差極大或有些通道數(shù)據(jù)顯示為滿度或?yàn)榱悖垯z查該通道的連線是否正確。確認(rèn)連續(xù)正確，數(shù)據(jù)誤差仍偏大，則必須重新率定數(shù)據(jù)。
表格中流量數(shù)據(jù)正常即可進(jìn)行自動(dòng)控制。將流量檢測控制儀的切換開關(guān)置于“自動(dòng)”狀態(tài)，用戶可以根據(jù)需要設(shè)定流量，觀察系統(tǒng)流量的變化。軟件詳細(xì)操作見軟件使用說明。
水位實(shí)驗(yàn)請進(jìn)入到水位界面，打開水位進(jìn)水閥，點(diǎn)擊執(zhí)行按扭觀察水位升降對系統(tǒng)的控制。
3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束退出流量檢測與控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟件，依次關(guān)閉計(jì)算機(jī)、水泵、流量檢測控制儀電源，將流量檢測控制儀的切換開關(guān)置于“手動(dòng)”狀態(tài)，再關(guān)閉文丘里流量計(jì)、孔板流量計(jì)和水位三個(gè)電測儀的電源，關(guān)閉顯示儀的總電源。
六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及要求
1.試述電磁流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、文丘里流量計(jì)和孔板流量計(jì)的測試原理及性能。
2.試畫出該流量檢測與控制系統(tǒng)原理簡圖，并說明其測試及控制過程。

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