2．研究不同控制器對壓力系統(tǒng)的控制作用。
3. 掌握PID參數(shù)整定的方法。
二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
1．過程控制綜合實(shí)驗(yàn)裝置—DDC控制模塊
2．計(jì)算機(jī)及MCGS組態(tài)軟件—DDC控制實(shí)驗(yàn)_ModBusRTU.MCG
3．實(shí)驗(yàn)專用線若干及RS485轉(zhuǎn)232通訊線一根。
三、實(shí)驗(yàn)原理
本實(shí)驗(yàn)采用計(jì)算機(jī)控制,將壓力控制在設(shè)定值。將壓力信號輸出給計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)根據(jù)P、I、D參數(shù)進(jìn)行PID運(yùn)算，輸出信號給變頻器，然后由變頻器控制供水系統(tǒng)的進(jìn)水壓力，從而達(dá)到控制設(shè)定壓力基本恒定的目的。壓力控制的方塊原理圖如下：
圖3.37 壓力控制系統(tǒng)原理圖
四、實(shí)驗(yàn)步驟
1．了解實(shí)驗(yàn)裝置中的對象，流程圖如圖3.38所示。
圖3.38 壓力控制系統(tǒng)流程圖
2．按要求接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線和通訊線。
使用485轉(zhuǎn)232通訊線將控制臺(tái)側(cè)邊DDC通訊口 “COM1” 與上位機(jī)連接。
在傳感器信號輸出區(qū)域，將壓力信號 PT用實(shí)驗(yàn)線連接到DDC控制模塊的AI0信號輸入端，正負(fù)一一對應(yīng)。
將DDC控制模塊輸出信號AO0連接到執(zhí)行器控制信號輸入?yún)^(qū)的變頻器控制信號端口，正負(fù)一一對應(yīng)。
3．將手動(dòng)閥門2V1、V3、V4打開，關(guān)閉2V2、2V3。
4．先打開控制臺(tái)左側(cè)的總電源開關(guān)，按“Start”按鈕啟動(dòng)設(shè)備，再打開DDC電源開關(guān)。
5．運(yùn)行計(jì)算機(jī)上的 DDC控制實(shí)驗(yàn)_ModBusRTU.MCG工程，選擇“系統(tǒng)管理”下拉菜單中的“用戶登錄”。
6．出現(xiàn)如下窗口。
7.點(diǎn)擊“確認(rèn)”，用戶登錄完畢。選擇“單回路控制實(shí)驗(yàn)”下拉菜單中的“壓力單閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)”。
8.出現(xiàn)如下的“單閉環(huán)壓力控制實(shí)驗(yàn)”窗口。
9、點(diǎn)擊“參數(shù)設(shè)置”，出現(xiàn)如下窗口。
10.將AI0設(shè)置為0 – 100。點(diǎn)擊退出，參數(shù)設(shè)置完畢。
11.按本章第一節(jié)中的經(jīng)驗(yàn)法或動(dòng)態(tài)特性參數(shù)法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)，選擇PI控制規(guī)律，并按整定后的PI參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)置。
Ts=1 （參考值）
SV=30 （參考值）
Kc=0.5 （參考值）
Ti=5 （參考值）
Td=0 （參考值）
11.選擇計(jì)算機(jī)控制方式, 在控制臺(tái)上打開變頻器電源開關(guān)，打開變頻器啟停開關(guān)
12.待壓力穩(wěn)定于給定值后，分別適量改變調(diào)節(jié)儀的P及I參數(shù)，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。
13．分別用P、PD、PID三種控制規(guī)律，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。
14．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，停止變頻器，關(guān)閉變頻器電源，關(guān)閉漏電保護(hù)器，拆除試驗(yàn)線。
五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
1．畫出壓力控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
2．用實(shí)驗(yàn)方法整定PI控制器的參數(shù)，寫出整定過程。
3．比較不同PID參數(shù)對系統(tǒng)的性能產(chǎn)生的影響。
4．分析P、PI、PID三種控制規(guī)律對本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的作用。
六、思考題
1． 壓力控制PID 有什么特點(diǎn)？如何減小超調(diào)量和快速達(dá)到平衡。
DB-CG12 過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置
一、 概述：
DB-CG12過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置（Process Control System，簡稱PCS），是模仿現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中常見的物理量，諸如溫度、壓力、流量、液位等參數(shù)，對其進(jìn)行測量、控制，分析過程參數(shù)變化特性，研究過程控制規(guī)律(如PID控制)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，過程控制綜合實(shí)驗(yàn)裝置選用智能化的工業(yè)用儀器儀表，接近工業(yè)實(shí)際，使用安全，運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)簡單，性價(jià)比優(yōu)越。過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置集合多種控制方式，再現(xiàn)實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場使用的控制手段，采用聲光報(bào)警系統(tǒng)，并提供用戶更友好的二次開發(fā)接口。
1、功能：
(1)、可滿足“自動(dòng)調(diào)節(jié)原理”，“過程控制”，“控制儀表”，“自動(dòng)檢測技術(shù)與傳感器”,“計(jì)算機(jī)”及相關(guān)課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)需求；
(2)、可作為有關(guān)企業(yè)技術(shù)人員、儀表操作人員、系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控人員的實(shí)習(xí)、培訓(xùn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
二、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)：
1、外形結(jié)構(gòu)：
（1）、分體式設(shè)計(jì)，模塊化組裝式結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)不同的需要選擇、PLC控制，儀表控制,DDC控制組成不同的控制系統(tǒng)。含有常規(guī)水箱檢測控制裝置、鍋爐加熱裝置。設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電腦控制系統(tǒng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制.
（2）、二水箱配置；雙路供水系統(tǒng)。
（3）、實(shí)驗(yàn)柜完全敞開設(shè)計(jì)，內(nèi)部器件全部可視，有利直觀教學(xué)和維護(hù)。
（4）、人性化設(shè)計(jì)，配有儲(chǔ)水箱，進(jìn)排水自控裝置，減輕實(shí)驗(yàn)人員勞動(dòng)強(qiáng)度。為實(shí)驗(yàn)文明操作提供條件。
（5）、裝置的儀表、部件均選用現(xiàn)代化技術(shù)工業(yè)級產(chǎn)品，智能化程度高。精度好，規(guī)格多樣。有利直觀教學(xué)和拓寬學(xué)生工業(yè)現(xiàn)場知識(shí)。為以后走上社會(huì)打好結(jié)實(shí)基礎(chǔ)。
（6）、安全度高，系統(tǒng)配有漏電保護(hù)，帶保護(hù)套的專用實(shí)驗(yàn)電源連線，及溫控箱防止無水加溫自動(dòng)控制等，力求保護(hù)人身、設(shè)備安全。
（7）、開放度好，在教師指導(dǎo)下，學(xué)生可觀察、可自己動(dòng)手參與操作、可自行編程進(jìn)行驗(yàn)證、可根據(jù)記錄的實(shí)時(shí)曲線進(jìn)行理論分析等。
（8）鍋爐加熱程控保護(hù)系統(tǒng)
A、加熱電路加有保險(xiǎn)管進(jìn)行過載保護(hù)；
B、鍋爐加熱內(nèi)膽加由水位液位保護(hù)裝置，水位不達(dá)到一定的高度，控制系統(tǒng)不能控制可控硅調(diào)壓器工作。
（9）、電源保護(hù)措施
A、加有電流型漏電保護(hù)器，防止設(shè)備漏電短路造成的設(shè)備及人身傷害。
B、各控制電路加有保險(xiǎn)管，有效保護(hù)器件因過載造成損壞。
（10）、電源啟停控制方式；采用啟停按鈕控制接觸器來控制電源的啟停。
（11）、漏電保護(hù)裝置及安全性和安全承諾；
A、各種電源及各種儀表的可靠的保護(hù)功能
B、各種電源及各種儀表的強(qiáng)電采用開關(guān)控制，學(xué)生不自行接線，不存在強(qiáng)弱電混插的問題。
C、實(shí)驗(yàn)強(qiáng)電接線插頭采用封閉式結(jié)構(gòu)，防止觸電事故的發(fā)生。
三、技術(shù)參數(shù)與要求:
1、供電電源
單相交流電源：220VAC±10%、50Hz±5%、16A，系統(tǒng)必需接地良好。
2、實(shí)驗(yàn)室應(yīng)有水源和進(jìn)排水口。進(jìn)排水口與設(shè)備間距離一般要求小于10米
3、系統(tǒng)儀表的輸入、輸出信號符合IEC標(biāo)準(zhǔn)
（1）變送器電流源信號：4-20mADC。
（2）儀表采樣：1-5V（250Ω）/0.2-1V（50Ω）
4、系統(tǒng)提供直流線性穩(wěn)壓電源（朝陽電源產(chǎn)品） 24VDC/1A。
5、上位計(jì)算機(jī)組態(tài)軟件
應(yīng)用MCGS（Monitor and Control Generated System）全中文工控組態(tài)軟件進(jìn)行開發(fā)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。運(yùn)行環(huán)境要求，參見MCGS用戶指南。
6、外形尺寸（組合后）：2200mmX1900mmX700mm。
7、重量：實(shí)驗(yàn)柜，約重200Kg；實(shí)驗(yàn)臺(tái)+實(shí)驗(yàn)架，約重250Kg
四、系統(tǒng)配置
| 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) | ||||
| 名稱 | 單位 | 數(shù)量 | 備注 | 特點(diǎn) |
| 智能電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 | 只 | 1 | 等百分比特性內(nèi)置侍服放大器,稀土永磁同步電機(jī),體積小,力矩大.工作電壓 24VAC，輸入電流4-20mADC | 等百分比特性內(nèi)置侍服放大器,稀土永磁同步電機(jī),體積小,力矩大,比普通的電動(dòng)閥貴 |
| 單相磁力泵 | 臺(tái) | 1 | 無泄漏，低噪音，單相220VAC，90W。 | 聲音比較小,有利于實(shí)驗(yàn)室保持安靜,工作的穩(wěn)定性非常好 |
| 三相磁力泵 | 臺(tái) | 1 | 無泄漏，低噪音，三相220VAC，90W。 | |
| 交流變頻控制（日本三菱） | 臺(tái) | 1 | 采用日本三菱公司的FR-D720S-0.4K-CH型變頻器，控制信號輸入為4～20mADC或0～5VDC，交流220V變頻輸出用來驅(qū)動(dòng)三相磁力驅(qū)動(dòng)泵。 | |
| 溫控調(diào)壓模塊+散熱器 | 套 | 1 | 全隔離單相交流可控硅調(diào)壓模塊；控制信號：4-20mADC。 | 頂邦自行設(shè)計(jì)性能可靠安全 |
| 加熱環(huán) | 只 | 1 | 功率：1800W，220VAC。 | |
| 傳 感 變 送 器 | ||||
| 擴(kuò)散硅壓力（液位）變送器 | 只 | 2 | 選用原裝進(jìn)口的擴(kuò)散硅隔離探頭。0.5級精度；輸出信號：選4-20mADC（二線制）；接頭及外殼材料：不銹鋼（1Cri18Ni9Ti）。 | 不銹鋼隔離膜片,適用范圍廣,高精度,高溫定性,高可靠性,結(jié)構(gòu)精巧安裝方便,零點(diǎn)漂移小,它的價(jià)格是普通的傳感器的兩倍 |
| 壓力變送器 | 只 | 1 | 選用原裝進(jìn)口的擴(kuò)散硅隔離探頭。0.5級精度；輸出信號：選4-20mADC（二線制）；接頭及外殼材料：不銹鋼（1Cri18Ni9Ti）。 | |
| Pt100溫度傳感器及溫度變送器 | 套 | 1 | Pt100：A級；溫度變送器：0.5級精度，0-100℃。 | |
| 渦輪流量計(jì)及流量變送器 | 套 | 2 | （1）量程：選0-1200L/h；（2）輸出信號：4-20Madc；（3）精度：0.5級。 | 結(jié)構(gòu)小巧精致,安裝方便,精度高 |
| 控 制 單 元 | ||||
| DDC | 臺(tái) | 1 | 8017,8路模擬量輸入,8024, 4路模擬量輸出 | 方便學(xué)生掌握編程的技巧 免費(fèi)贈(zèng)送 |
| 儀表控制 | 臺(tái) | 1 | AI 808P | 廈門宇電 |
| PLC | 臺(tái) | 1 | CPU222，EM235 | 西門子 |
| 軟 件 系 統(tǒng) | ||||
| MCGS組態(tài)軟件 | 只 | 1 | MCGS 通用版 | 昆侖通態(tài) |
| DDC系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)軟件 | 套 | 1 | RemoDAQ-8000 Utility | 北京集智達(dá) |
| DDC網(wǎng)絡(luò)控制軟件 | 套 | 1 | 任何一臺(tái)可以作為工程師站，其他的作為操作員站 | 上海頂邦 |
| 儀表控制軟件 | 套 | 1 | ||
| PLC編程軟件 | 套 | 1 | step 7 MicroWIN | 西門子 |
| 其 它 設(shè) 備 | |||
| 實(shí)驗(yàn)用淡藍(lán)色透明有機(jī)玻璃水箱 | 只 | 2 | 2個(gè)圓型有機(jī)玻璃水箱 |
| 不銹鋼溫控實(shí)驗(yàn)箱 | 只 | 1 | 由加熱箱、加熱環(huán)、Pt100、溫度變送器組成，加熱箱內(nèi)無水?dāng)嚯姳Ｗo(hù)裝置，也防止溫度干燒。 |
| 不銹鋼儲(chǔ)水箱 | 只 | 1 | 內(nèi)有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和不銹鋼過濾網(wǎng)，拆洗方便 |
| 儲(chǔ)水箱自動(dòng)進(jìn)、排水裝置 | 套 | 1 | 自動(dòng)進(jìn)排水減輕實(shí)驗(yàn)老師工作 |
| 接觸器 | 只 | 2 | |
| 繼電器 | 只 | 2 | |
| 電磁閥 | 只 | 2 | 三力信 |
| 液面探頭 | 只 | 2 | 頂邦自制 |
| 配有24v直流穩(wěn)壓電源 | 只 | 1 | 電源 |
| 全部不銹鋼管及配件，增加設(shè)備的使用壽命。 | 套 | 1 | |
| 實(shí)驗(yàn)臺(tái)及實(shí)驗(yàn)對象 | 套 | 1 | 1800mm（高）×2000mm（長）×800mm（寬）；采用全開放式設(shè)計(jì)，美觀大方，操作維護(hù)方便 |
| 鍋爐保護(hù)系統(tǒng) | 套 | 1 | 鍋爐加熱防干燒系統(tǒng) |
實(shí)訓(xùn)內(nèi)容：
(1)過程控制系統(tǒng)組成認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
過程控制及檢測裝置硬件結(jié)構(gòu)組成認(rèn)識(shí),控制方案組成及控制系統(tǒng)連接實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
液位傳感器安裝和校正
電動(dòng)調(diào)節(jié)閥安裝和校正
水泵安裝
管道拆裝
(2)被控對象特性測試實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
單容水箱液位數(shù)學(xué)模型的測試實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
雙容水箱液位數(shù)學(xué)模型的測試實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
鍋爐內(nèi)膽水溫特性測試實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
電動(dòng)調(diào)節(jié)閥流量特性測試實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
(3)單回路控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
單容水箱液位定值控制實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
雙容水箱液位定值控制實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
鍋爐內(nèi)膽水溫定值控制實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
鍋爐夾套水溫定值控制實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
電動(dòng)閥支路流量定值控制實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
變頻調(diào)速磁力泵支路流量定值控制實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
(4)溫度位式控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
鍋爐內(nèi)膽水溫位式控制系統(tǒng)
（5）串級控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
水箱液位串級控制實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
下水箱液位與電動(dòng)調(diào)節(jié)閥流量的串級控制實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
下水箱液位與變頻調(diào)速磁力泵支路流量的串級控制實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
鍋爐內(nèi)膽水溫與鍋爐夾套水溫的串級控制實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
（6）比值控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
單閉環(huán)流量比值控制實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
雙閉環(huán)流量比值控制實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
（7）前饋-反饋控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
鍋爐內(nèi)膽水溫與流量的前饋-反饋控制系統(tǒng)
下水箱液位的前饋-反饋控制實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
（8）多種控制實(shí)訓(xùn)
PID復(fù)雜程序及調(diào)整與通訊實(shí)訓(xùn)
PID調(diào)節(jié)器的控制與通訊實(shí)訓(xùn)
數(shù)據(jù)采集卡的調(diào)試與控制實(shí)訓(xùn)
現(xiàn)場應(yīng)用型 DDC控制與通訊實(shí)訓(xùn)
（9）觸摸屏、PLC與變頻器實(shí)訓(xùn)
變頻器 PID控制的恒壓供水系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)
變頻器與觸摸屏通信實(shí)訓(xùn)
觸摸屏控制的 PLC與變頻器通訊
PLC的 PID控制控制的恒壓供水系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)
水位定值控制實(shí)訓(xùn)
（10）組態(tài)實(shí)訓(xùn)
數(shù)據(jù)庫組態(tài)、圖形動(dòng)畫、報(bào)表、曲線、報(bào)警組態(tài)、設(shè)備通訊組態(tài)、算法組態(tài)等。
(1)過程控制系統(tǒng)組成認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
過程控制及檢測裝置硬件結(jié)構(gòu)組成認(rèn)識(shí),控制方案組成及控制系統(tǒng)連接實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
液位傳感器安裝和校正
電動(dòng)調(diào)節(jié)閥安裝和校正
水泵安裝
管道拆裝
(2)被控對象特性測試實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
單容水箱液位數(shù)學(xué)模型的測試實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
雙容水箱液位數(shù)學(xué)模型的測試實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
鍋爐內(nèi)膽水溫特性測試實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
電動(dòng)調(diào)節(jié)閥流量特性測試實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
(3)單回路控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
單容水箱液位定值控制實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
雙容水箱液位定值控制實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
鍋爐內(nèi)膽水溫定值控制實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
鍋爐夾套水溫定值控制實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
電動(dòng)閥支路流量定值控制實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
變頻調(diào)速磁力泵支路流量定值控制實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
(4)溫度位式控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
鍋爐內(nèi)膽水溫位式控制系統(tǒng)
（5）串級控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
水箱液位串級控制實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
下水箱液位與電動(dòng)調(diào)節(jié)閥流量的串級控制實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
下水箱液位與變頻調(diào)速磁力泵支路流量的串級控制實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
鍋爐內(nèi)膽水溫與鍋爐夾套水溫的串級控制實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
（6）比值控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
單閉環(huán)流量比值控制實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
雙閉環(huán)流量比值控制實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
（7）前饋-反饋控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
鍋爐內(nèi)膽水溫與流量的前饋-反饋控制系統(tǒng)
下水箱液位的前饋-反饋控制實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)
（8）多種控制實(shí)訓(xùn)
PID復(fù)雜程序及調(diào)整與通訊實(shí)訓(xùn)
PID調(diào)節(jié)器的控制與通訊實(shí)訓(xùn)
數(shù)據(jù)采集卡的調(diào)試與控制實(shí)訓(xùn)
現(xiàn)場應(yīng)用型 DDC控制與通訊實(shí)訓(xùn)
（9）觸摸屏、PLC與變頻器實(shí)訓(xùn)
變頻器 PID控制的恒壓供水系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)
變頻器與觸摸屏通信實(shí)訓(xùn)
觸摸屏控制的 PLC與變頻器通訊
PLC的 PID控制控制的恒壓供水系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)
水位定值控制實(shí)訓(xùn)
（10）組態(tài)實(shí)訓(xùn)
數(shù)據(jù)庫組態(tài)、圖形動(dòng)畫、報(bào)表、曲線、報(bào)警組態(tài)、設(shè)備通訊組態(tài)、算法組態(tài)等。