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流量檢測與自動控制系統實驗指導書

一、實驗目的和要求
1、掌握電磁流量計、渦輪流量計、壓差式流量計及計算機控制系統的技術性能與使用方法，并對現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、實驗裝置的特點
1、該裝置由電磁流量計、渦輪流量計、文丘里流量計和孔板流量計組成的串聯管路及手動自動切換控制儀、計算機測控系統和自循環供水系統等組成，屬技術密集型的臺式實驗裝置。
2、可通過對不同流量下各種流量計的同步檢測，并經計算機同屏顯示比較，了解各流量計的性能。
3、能以人機對話方式，由計算機控制過流量大小，并可顯示控制過程曲線，以供流量控制理論的實驗教學。
4、其系統管徑為Φ25mm，流量范圍 0-3m3/h；控制流量的電動閥門用特別配置的直線電機控制。
5、配有計算機和數據采集、標定及流量自動控制的軟硬件、具備結果顯示和打印功能。還具有流量累計、泵的自動開關控制等功能。
6、對孔板、文丘里等流量計，均配以小型高精度特制傳感器與相應軟件，實現了對傳統流量計向現代量測功能的轉化。
三、流量檢測與自動控制系統說明
本裝置的系統配置如圖 5.1 所示：

圖 5.1 流量檢測與控制系統
其中：電磁流量計與渦輪流量計采用最新市售產品（25 型），配有顯示直讀的百分比顯示儀和積算儀；文丘里流量計和孔板流量計配有優質壓差傳感器，配有直接顯示的電測儀。同時電測儀將壓差傳感器的電信號經放大器放大后送入計算機，通過非線性并行處理軟件的處理，由計算機直接擬合成流量值。
測量檢測控制儀是用于對流量、水泵的控制方式選擇。當開關切向手動時，可利用控制儀對水泵的停、開和流量的大小進行手動控制；當開關切向自動時，可由人機對話方式由計算機實施對泵、流量和水位的自動控制。
計算機系統是由 586 以上計算機、PLC-711S 工控卡及流量檢測與系統測控軟件組成。系統具有數據采集、流量標定、數字流量顯示、流量累積、流量與泵自動控制、流量過程曲線繪制、水位測量、水位控制、成果打印等功能。
四、流量檢測與自動控制系統安裝使用
1、系統安裝
1.1 打開計算機，啟動附件中系統工具的系統信息，在系統工具中找到硬件資源中的 I/O，查看 I/O 地址并找一個沒有被占用的地址，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置為 300H，然后將 PLC-711S 工控卡插入計算機的 ISA 插槽中；
1.2 按照流量檢測與控制教學實驗系統接線圖（附圖 1）安裝水箱、水泵、電機管道系統及計算機系統，并正確接線；
1.3 安裝 PLC-711S 工控卡的驅動程序；
將 PLC-711S 工控卡的驅動程序光盤插入 CD-ROM 中，直接運行光盤根目錄下 Setup.exe，在主菜單中選擇 DLL DRIVERS 安裝驅動程序。驅動程序安裝完畢后，在安裝程序的目錄中找到文件 Devinst.exe，進入 Devinst.exe 點擊 Setup 菜單下的 Device，進入到 I/O Device Installation 對話框，點擊“Add ”按扭，在 List of Devices 中選擇 Advantech PLC-711/711B，點擊“Install”按扭添加。點擊 I/O Device Installation 對話框中的“Setup” 按扭，設置 I/O 地址等于沒被占用的地址（如 000:PLC-711 I/O=300H）。
1.4 安裝流量檢測與控制教學實驗系統軟件。將流量檢測與控制教學實驗系統軟件光盤插入 CO-ROM 中，直接運行光盤根目錄下
Setup.exe 即可。安裝完畢后，開始菜單中直接運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實驗系統軟件包括五個主界面：表格、曲線、系統圖、水位和率定。
運行流量檢測與控制教學實驗系統軟件，首先是一個歡迎界面，單擊鼠標或按任意鍵進入軟件。進入軟件后出現的是表格界面，表格內數值欄為各通道的實時采樣數據；誤差欄是以渦輪為基準與其它通道的相對差值；總流量為進入軟件開始計時到當前的累積流量值。如果水位超過上限值，表格的左邊會出現“水位過高”的報警燈；反之，表格的右邊會出現“水位過低”的報警燈。
點擊“曲線”進入曲線界面，我們看到的坐標的縱軸是流量，橫軸是時間，綠色的是目標線，藍色的流量曲線。曲線界面中的“設定流量”、“退出系統”按扭和表格界面的按扭功能相同，點擊“打印曲線”按扭，系統將給出標準的打印窗口打印當前曲線。
點擊“系統圖”進入系統圖界面，我們可以看到流量檢測與控制系統管路全貌圖，該界面中的按扭功能與表格界面的按扭功能相同。
點擊“水位”進入水位界面，左邊的量筒模擬顯示水位的高度并實時刷新，兩個紅三角
表示水位的上下限，右邊的報警燈功能與表格中的報警燈功能一致。用戶進入水位界面時系統并沒有真正地處于控制狀態，只有點擊“執行”按扭以后，系統才進入水位的控制。注意：由于在水位控制下系統將頻繁開關水泵，這對系統的壽命有一定的影響，因此建議用戶在不演示水位控制時，關閉水位的進水閥。
點擊“率定”進入率定界面，在左邊的選擇通道欄中我們可以看到數據信號的五個通道，率定時可以單通道率定，也可以多通道同時率定，但水位通道不能與其他通道一起率定，因為水位通道的數據是表示水位的高度，而其它通道是表示管道中水體的流量。率定的手動狀態下進行，將渦輪流量計中的瞬時流量值除以 3 折算成百分比值讀入到計算機輸入數據的方框內，單擊“確定”按扭寫入率定數據。率定數據至少需要六組，各采樣點最好均勻分布各流段，數據間的間隔至少為 5。為了得到更好數據擬合曲線，請盡量多采樣幾組數據，也可以在讀入同一個數據的情況下點“確定”按鈕幾次以形成多組率定數據。
率定界面各參數說明如下：初流量：指電機在該范圍內執行單步逼近的操作。死區：指在該誤差范圍內系統認為流量達到目標流量，電機不動作。脈沖寬度：指電機步長，即電機在初流量范圍內執行單步逼近操作時，第一步的持續時間。
脈沖間隔：指電機在初流量范圍內執行單步逼近操作時，兩步之間的時間間隔。平滑系數：指通過濾波來使曲線平滑的系數，該系數為 1 時，曲線處于無濾波狀態。以上各參數均為經驗系數，請初學者不要輕易改變參數設置。
五、實驗指導
1、實驗前準備工作檢查孔板流量計、文丘里流量計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的進水管。關閉水位輸入端的閥門。將流量檢測控制儀的切換開關置于“手動”狀態，關閉水泵和電源開關。打開顯示儀的總電源開關，打開文丘里流量計、孔板流量計和水位三個電測儀的電源。
將渦輪流量計積算儀的選擇開關 K3 打到低六位，選擇開關 K5 打到瞬時，復零開關 K6 復零。利用電測儀面板的調零旋扭將電測儀調零。
打開計算機，進入流量檢測與控制教學實驗系統軟件（在管道未充滿水流時，電磁流量計讀數偏大屬正常）。
2、開始實驗在“手動”狀態下，打開流量檢測控制儀的電源，開水泵，同時觀察流量檢測與控制教
學實驗系統軟件表格中的流量數據。如果各通道的數據誤差極大或有些通道數據顯示為滿度或為零，請檢查該通道的連線是否正確。確認連續正確，數據誤差仍偏大，則必須重新率定數據。
表格中流量數據正常即可進行自動控制。將流量檢測控制儀的切換開關置于“自動”狀態，用戶可以根據需要設定流量，觀察系統流量的變化。軟件詳細操作見軟件使用說明。
水位實驗請進入到水位界面，打開水位進水閥，點擊執行按扭觀察水位升降對系統的控制。
3、實驗結束退出流量檢測與控制教學實驗系統軟件，依次關閉計算機、水泵、流量檢測控制儀電源，
將流量檢測控制儀的切換開關置于“手動”狀態，再關閉文丘里流量計、孔板流量計和水位三個電測儀的電源，關閉顯示儀的總電源。
六、實驗結果及要求
1、試述電磁流量計、渦輪流量計、文丘里流量計和孔板流量計的測試原理及性能。
2、試畫出該流量檢測與控制系統原理簡圖，并說明其測試及控制過程。

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