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、 實驗設(shè)備
1．過程控制綜合實驗裝置—DDC控制模塊
2．計算機及MCGS組態(tài)軟件—DDC控制實驗_ModBusRTU.MCG
3．實驗專用線若干及RS485轉(zhuǎn)232通訊線一根。
三、實驗原理
本實驗采用計算機控制,將壓力控制在設(shè)定值。將壓力信號輸出給計算機,計算機根據(jù)P、I、D參數(shù)進行PID運算，輸出信號給變頻器，然后由變頻器控制供水系統(tǒng)的進水壓力，從而達到控制設(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、實驗步驟
1．了解實驗裝置中的對象，流程圖如圖3.38所示。
圖3.38 壓力控制系統(tǒng)流程圖
2．按要求接好實驗導線和通訊線。
使用485轉(zhuǎn)232通訊線將控制臺側(cè)邊DDC通訊口 “COM1” 與上位機連接。
在傳感器信號輸出區(qū)域，將壓力信號 PT用實驗線連接到DDC控制模塊的AI0信號輸入端，正負一一對應(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，正負一一對應(yīng)。
3．將手動閥門2V1、V3、V4打開，關(guān)閉2V2、2V3。
4．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DDC電源開關(guān)。
5．運行計算機上的 DDC控制實驗_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.點擊“確認”，用戶登錄完畢。選擇“單回路控制實驗”下拉菜單中的“壓力單閉環(huán)控制實驗”。
8.出現(xiàn)如下的“單閉環(huán)壓力控制實驗”窗口。
9、點擊“參數(shù)設(shè)置”，出現(xiàn)如下窗口。
10.將AI0設(shè)置為0 – 100。點擊退出，參數(shù)設(shè)置完畢。
11.按本章第一節(jié)中的經(jīng)驗法或動態(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.選擇計算機控制方式, 在控制臺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)，用計算機記錄不同參數(shù)時系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線。
13．分別用P、PD、PID三種控制規(guī)律，用計算機記錄不同控制規(guī)律下系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線。
14．實驗結(jié)束后，停止變頻器，關(guān)閉變頻器電源，關(guān)閉漏電保護器，拆除試驗線。
五、實驗報告要求
1．畫出壓力控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
2．用實驗方法整定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)律對本實驗系統(tǒng)的作用。
六、思考題
1． 壓力控制PID 有什么特點？如何減小超調(diào)量和快速達到平衡。
DB-CG12 過程控制系統(tǒng)實驗裝置
一、 概述：
DB-CG12過程控制系統(tǒng)實驗裝置（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)的教學實驗設(shè)備，過程控制綜合實驗裝置選用智能化的工業(yè)用儀器儀表，接近工業(yè)實際，使用安全，運行穩(wěn)定，維護簡單，性價比優(yōu)越。過程控制系統(tǒng)實驗裝置集合多種控制方式，再現(xiàn)實際工業(yè)現(xiàn)場使用的控制手段，采用聲光報警系統(tǒng)，并提供用戶更友好的二次開發(fā)接口。
1、功能：
(1)、可滿足“自動調(diào)節(jié)原理”，“過程控制”，“控制儀表”，“自動檢測技術(shù)與傳感器”,“計算機”及相關(guān)課程的教學實驗需求；
(2)、可作為有關(guān)企業(yè)技術(shù)人員、儀表操作人員、系統(tǒng)運行監(jiān)控人員的實習、培訓實驗設(shè)備。
二、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與特點：
1、外形結(jié)構(gòu)：
（1）、分體式設(shè)計，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)備可以實現(xiàn)多臺電腦控制系統(tǒng)，進行遠程網(wǎng)絡(luò)控制.
（2）、二水箱配置；雙路供水系統(tǒng)。
（3）、實驗柜完全敞開設(shè)計，內(nèi)部器件全部可視，有利直觀教學和維護。
（4）、人性化設(shè)計，配有儲水箱，進排水自控裝置，減輕實驗人員勞動強度。為實驗文明操作提供條件。
（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。有利直觀教學和拓寬學生工業(yè)現(xiàn)場知識。為以后走上社會打好結(jié)實基礎(chǔ)。
（6）、安全度高，系統(tǒng)配有漏電保護，帶保護套的專用實驗電源連線，及溫控箱防止無水加溫自動控制等，力求保護人身、設(shè)備安全。
（7）、開放度好，在教師指導下，學生可觀察、可自己動手參與操作、可自行編程進行驗證、可根據(jù)記錄的實時曲線進行理論分析等。
（8）鍋爐加熱程控保護系統(tǒng)
A、加熱電路加有保險管進行過載保護；
B、鍋爐加熱內(nèi)膽加由水位液位保護裝置，水位不達到一定的高度，控制系統(tǒng)不能控制可控硅調(diào)壓器工作。
（9）、電源保護措施
A、加有電流型漏電保護器，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管，有效保護器件因過載造成損壞。
（10）、電源啟�？刂品绞剑徊捎脝⑼０粹o控制接觸器來控制電源的啟停。
（11）、漏電保護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功能
B、各種電源及各種儀表的強電采用開關(guān)控制，學生不自行接線，不存在強弱電混插的問題。
C、實驗強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、實驗室應(yīng)有水源和進排水口。進排水口與設(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標準
（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、上位計算機組態(tài)軟件
應(yīng)用MCGS（Monitor and Control Generated System）全中文工控組態(tài)軟件進行開發(fā)的實驗系統(tǒng)。運行環(huán)境要求，參見MCGS用戶指南。
6、外形尺寸（組合后）：2200mmX1900mmX700mm。
7、重量：實驗柜，約重200Kg；實驗臺+實驗架，約重250Kg
四、系統(tǒng)配置
| 執(zhí) 行 機 構(gòu) | ||||
| 名稱 | 單位 | 數(shù)量 | 備注 | 特點 |
| 智能電動調(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,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,體積小,力矩大,比普通的電動閥貴 |
| 單相磁力泵 | 臺 | 1 | 無泄漏，低噪音，單相220VAC，90W。 | 聲音比較小,有利于實驗室保持安靜,工作的穩(wěn)定性非常好 |
| 三相磁力泵 | 臺 | 1 | 無泄漏，低噪音，三相220VAC，90W。 | |
| 交流變頻控制（日本三菱） | 臺 | 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)動三相磁力驅(qū)動泵。 | |
| 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)計性能可靠安全 |
| 加熱環(huán) | 只 | 1 | 功率：1800W，220VAC。 | |
| 傳 感 變 送 器 | ||||
| 擴散硅壓力（液位）變送器 | 只 | 2 | 選用原裝進口的擴散硅隔離探頭。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,零點漂移小,它的價格是普通的傳感器的兩倍 |
| 壓力變送器 | 只 | 1 | 選用原裝進口的擴散硅隔離探頭。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 | 1 | 8017,8路模擬量輸入,8024, 4路模擬量輸出 | 方便學生掌握編程的技巧 免費贈送 |
| 儀表控制 | 臺 | 1 | AI 808P | 廈門宇電 |
| PLC | 臺 | 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)實驗軟件 | 套 | 1 | RemoDAQ-8000 Utility | 北京集智達 |
| DDC網(wǎng)絡(luò)控制軟件 | 套 | 1 | 任何一臺可以作為工程師站，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 | |||
| 實驗用淡藍色透明有機玻璃水箱 | 只 | 2 | 2個圓型有機玻璃水箱 |
| 不銹鋼溫控實驗箱 | 只 | 1 | 由加熱箱、加熱環(huán)、Pt100、溫度變送器組成，加熱箱內(nèi)無水斷電保護裝置，也防止溫度干燒。 |
| 不銹鋼儲水箱 | 只 | 1 | 內(nèi)有獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計和不銹鋼過濾網(wǎng)，拆洗方便 |
| 儲水箱自動進、排水裝置 | 套 | 1 | 自動進排水減輕實驗老師工作 |
| 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 | |
| 實驗臺及實驗對象 | 套 | 1 | 1800mm（高）×2000mm（長）×800mm（寬）；采用全開放式設(shè)計，美觀大方，操作維護方便 |
| 鍋爐保護系統(tǒng) | 套 | 1 | 鍋爐加熱防干燒系統(tǒng) |
實訓內(nèi)容：
(1)過程控制系統(tǒng)組成認識實驗實訓
過程控制及檢測裝置硬件結(jié)構(gòu)組成認識,控制方案組成及控制系統(tǒng)連接實驗實訓
液位傳感器安裝和校正
電動調(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驗實訓
單容水箱液位數(shù)學模型的測試實驗實訓
雙容水箱液位數(shù)學模型的測試實驗實訓
鍋爐內(nèi)膽水溫特性測試實驗實訓
電動調(diào)節(jié)閥流量特性測試實驗實訓
(3)單回路控制系統(tǒng)實驗實訓
單容水箱液位定值控制實驗實訓
雙容水箱液位定值控制實驗實訓
鍋爐內(nèi)膽水溫定值控制實驗實訓
鍋爐夾套水溫定值控制實驗實訓
電動閥支路流量定值控制實驗實訓
變頻調(diào)速磁力泵支路流量定值控制實驗實訓
(4)溫度位式控制系統(tǒng)實驗實訓
鍋爐內(nèi)膽水溫位式控制系統(tǒng)
（5）串級控制系統(tǒng)實驗實訓
水箱液位串級控制實驗實訓
下水箱液位與電動調(diào)節(jié)閥流量的串級控制實驗實訓
下水箱液位與變頻調(diào)速磁力泵支路流量的串級控制實驗實訓
鍋爐內(nèi)膽水溫與鍋爐夾套水溫的串級控制實驗實訓
（6）比值控制系統(tǒng)實驗實訓
單閉環(huán)流量比值控制實驗實訓
雙閉環(huán)流量比值控制實驗實訓
（7）前饋-反饋控制系統(tǒng)實驗實訓
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-反饋控制實驗實訓
（8）多種控制實訓
PID復雜程序及調(diào)整與通訊實訓
PID調(diào)節(jié)器的控制與通訊實訓
數(shù)據(jù)采集卡的調(diào)試與控制實訓
現(xiàn)場應(yīng)用型 DDC控制與通訊實訓
（9）觸摸屏、PLC與變頻器實訓
變頻器 PID控制的恒壓供水系統(tǒng)實訓
變頻器與觸摸屏通信實訓
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)實訓
水位定值控制實訓
（10）組態(tài)實訓
數(shù)據(jù)庫組態(tài)、圖形動畫、報表、曲線、報警組態(tài)、設(shè)備通訊組態(tài)、算法組態(tài)等。
(1)過程控制系統(tǒng)組成認識實驗實訓
過程控制及檢測裝置硬件結(jié)構(gòu)組成認識,控制方案組成及控制系統(tǒng)連接實驗實訓
液位傳感器安裝和校正
電動調(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驗實訓
單容水箱液位數(shù)學模型的測試實驗實訓
雙容水箱液位數(shù)學模型的測試實驗實訓
鍋爐內(nèi)膽水溫特性測試實驗實訓
電動調(diào)節(jié)閥流量特性測試實驗實訓
(3)單回路控制系統(tǒng)實驗實訓
單容水箱液位定值控制實驗實訓
雙容水箱液位定值控制實驗實訓
鍋爐內(nèi)膽水溫定值控制實驗實訓
鍋爐夾套水溫定值控制實驗實訓
電動閥支路流量定值控制實驗實訓
變頻調(diào)速磁力泵支路流量定值控制實驗實訓
(4)溫度位式控制系統(tǒng)實驗實訓
鍋爐內(nèi)膽水溫位式控制系統(tǒng)
（5）串級控制系統(tǒng)實驗實訓
水箱液位串級控制實驗實訓
下水箱液位與電動調(diào)節(jié)閥流量的串級控制實驗實訓
下水箱液位與變頻調(diào)速磁力泵支路流量的串級控制實驗實訓
鍋爐內(nèi)膽水溫與鍋爐夾套水溫的串級控制實驗實訓
（6）比值控制系統(tǒng)實驗實訓
單閉環(huán)流量比值控制實驗實訓
雙閉環(huán)流量比值控制實驗實訓
（7）前饋-反饋控制系統(tǒng)實驗實訓
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-反饋控制實驗實訓
（8）多種控制實訓
PID復雜程序及調(diào)整與通訊實訓
PID調(diào)節(jié)器的控制與通訊實訓
數(shù)據(jù)采集卡的調(diào)試與控制實訓
現(xiàn)場應(yīng)用型 DDC控制與通訊實訓
（9）觸摸屏、PLC與變頻器實訓
變頻器 PID控制的恒壓供水系統(tǒng)實訓
變頻器與觸摸屏通信實訓
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)實訓
水位定值控制實訓
（10）組態(tài)實訓
數(shù)據(jù)庫組態(tài)、圖形動畫、報表、曲線、報警組態(tài)、設(shè)備通訊組態(tài)、算法組態(tài)等。