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流量检测与自动控制系统实验指导书

一、实验目的和要求
1、掌握电磁流量计、涡轮流量计、压差式流量计及计算机控制系统的技术性能与使用方法，并对现代流量检测与控制有一定的了解。
2、熟悉流量测量和水泵控制等操作。
二、实验装置的特点
1、该装置由电磁流量计、涡轮流量计、文丘里流量计和孔板流量计组成的串联管路及手动自动切换控制仪、计算机测控系统和自循环供水系统等组成，属技术密集型的台式实验装置。
2、可通过对不同流量下各种流量计的同步检测，并经计算机同屏显示比较，了解各流量计的性能。
3、能以人机对话方式，由计算机控制过流量大小，并可显示控制过程曲线，以供流量控制理论的实验教学。
4、其系统管径为Φ25mm，流量范围 0-3m3/h；控制流量的电动阀门用特别配置的直线电机控制。
5、配有计算机和数据采集、标定及流量自动控制的软硬件、具备结果显示和打印功能。还具有流量累计、泵的自动开关控制等功能。
6、对孔板、文丘里等流量计，均配以小型高精度特制传感器与相应软件，实现了对传统流量计向现代量测功能的转化。
三、流量检测与自动控制系统说明
本装置的系统配置如图 5.1 所示：

图 5.1 流量检测与控制系统
其中：电磁流量计与涡轮流量计采用最新市售产品（25 型），配有显示直读的百分比显示仪和积算仪；文丘里流量计和孔板流量计配有优质压差传感器，配有直接显示的电测仪。同时电测仪将压差传感器的电信号经放大器放大后送入计算机，通过非线性并行处理软件的处理，由计算机直接拟合成流量值。
测量检测控制仪是用于对流量、水泵的控制方式选择。当开关切向手动时，可利用控制仪对水泵的停、开和流量的大小进行手动控制；当开关切向自动时，可由人机对话方式由计算机实施对泵、流量和水位的自动控制。
计算机系统是由 586 以上计算机、PLC-711S 工控卡及流量检测与系统测控软件组成。系统具有数据采集、流量标定、数字流量显示、流量累积、流量与泵自动控制、流量过程曲线绘制、水位测量、水位控制、成果打印等功能。
四、流量检测与自动控制系统安装使用
1、系统安装
1.1 打开计算机，启动附件中系统工具的系统信息，在系统工具中找到硬件资源中的 I/O，查看 I/O 地址并找一个没有被占用的地址，一般建议使用 300H。参照 PLC-711S 工控卡说明书 P6 页，将 PLC-711S 工控卡左上角的地址设置为 300H，然后将 PLC-711S 工控卡插入计算机的 ISA 插槽中；
1.2 按照流量检测与控制教学实验系统接线图（附图 1）安装水箱、水泵、电机管道系统及计算机系统，并正确接线；
1.3 安装 PLC-711S 工控卡的驱动程序；
将 PLC-711S 工控卡的驱动程序光盘插入 CD-ROM 中，直接运行光盘根目录下 Setup.exe，在主菜单中选择 DLL DRIVERS 安装驱动程序。驱动程序安装完毕后，在安装程序的目录中找到文件 Devinst.exe，进入 Devinst.exe 点击 Setup 菜单下的 Device，进入到 I/O Device Installation 对话框，点击“Add ”按扭，在 List of Devices 中选择 Advantech PLC-711/711B，点击“Install”按扭添加。点击 I/O Device Installation 对话框中的“Setup” 按扭，设置 I/O 地址等于没被占用的地址（如 000:PLC-711 I/O=300H）。
1.4 安装流量检测与控制教学实验系统软件。将流量检测与控制教学实验系统软件光盘插入 CO-ROM 中，直接运行光盘根目录下
Setup.exe 即可。安装完毕后，开始菜单中直接运行程序下的流量检测与控制下的 Hydro，或在安装程序的目录中找到文件 Hydro.exe 直接运行，或建立快捷方式到桌面上。
2、软件使用说明流量检测与控制教学实验系统软件包括五个主界面：表格、曲线、系统图、水位和率定。
运行流量检测与控制教学实验系统软件，首先是一个欢迎界面，单击鼠标或按任意键进入软件。进入软件后出现的是表格界面，表格内数值栏为各通道的实时采样数据；误差栏是以涡轮为基准与其它通道的相对差值；总流量为进入软件开始计时到当前的累积流量值。如果水位超过上限值，表格的左边会出现“水位过高”的报警灯；反之，表格的右边会出现“水位过低”的报警灯。
点击“曲线”进入曲线界面，我们看到的坐标的纵轴是流量，横轴是时间，绿色的是目标线，蓝色的流量曲线。曲线界面中的“设定流量”、“退出系统”按扭和表格界面的按扭功能相同，点击“打印曲线”按扭，系统将给出标准的打印窗口打印当前曲线。
点击“系统图”进入系统图界面，我们可以看到流量检测与控制系统管路全貌图，该界面中的按扭功能与表格界面的按扭功能相同。
点击“水位”进入水位界面，左边的量筒模拟显示水位的高度并实时刷新，两个红三角
表示水位的上下限，右边的报警灯功能与表格中的报警灯功能一致。用户进入水位界面时系统并没有真正地处于控制状态，只有点击“执行”按扭以后，系统才进入水位的控制。注意：由于在水位控制下系统将频繁开关水泵，这对系统的寿命有一定的影响，因此建议用户在不演示水位控制时，关闭水位的进水阀。
点击“率定”进入率定界面，在左边的选择通道栏中我们可以看到数据信号的五个通道，率定时可以单通道率定，也可以多通道同时率定，但水位通道不能与其他通道一起率定，因为水位通道的数据是表示水位的高度，而其它通道是表示管道中水体的流量。率定的手动状态下进行，将涡轮流量计中的瞬时流量值除以 3 折算成百分比值读入到计算机输入数据的方框内，单击“确定”按扭写入率定数据。率定数据至少需要六组，各采样点最好均匀分布各流段，数据间的间隔至少为 5。为了得到更好数据拟合曲线，请尽量多采样几组数据，也可以在读入同一个数据的情况下点“确定”按钮几次以形成多组率定数据。
率定界面各参数说明如下：初流量：指电机在该范围内执行单步逼近的操作。死区：指在该误差范围内系统认为流量达到目标流量，电机不动作。脉冲宽度：指电机步长，即电机在初流量范围内执行单步逼近操作时，第一步的持续时间。
脉冲间隔：指电机在初流量范围内执行单步逼近操作时，两步之间的时间间隔。平滑系数：指通过滤波来使曲线平滑的系数，该系数为 1 时，曲线处于无滤波状态。以上各参数均为经验系数，请初学者不要轻易改变参数设置。
五、实验指导
1、实验前准备工作检查孔板流量计、文丘里流量计的压差输出端与压差传感器是否连接正确，高压端是否
连接到传感器的带红点的进水管。关闭水位输入端的阀门。将流量检测控制仪的切换开关置于“手动”状态，关闭水泵和电源开关。打开显示仪的总电源开关，打开文丘里流量计、孔板流量计和水位三个电测仪的电源。
将涡轮流量计积算仪的选择开关 K3 打到低六位，选择开关 K5 打到瞬时，复零开关 K6 复零。利用电测仪面板的调零旋扭将电测仪调零。
打开计算机，进入流量检测与控制教学实验系统软件（在管道未充满水流时，电磁流量计读数偏大属正常）。
2、开始实验在“手动”状态下，打开流量检测控制仪的电源，开水泵，同时观察流量检测与控制教
学实验系统软件表格中的流量数据。如果各通道的数据误差极大或有些通道数据显示为满度或为零，请检查该通道的连线是否正确。确认连续正确，数据误差仍偏大，则必须重新率定数据。
表格中流量数据正常即可进行自动控制。将流量检测控制仪的切换开关置于“自动”状态，用户可以根据需要设定流量，观察系统流量的变化。软件详细操作见软件使用说明。
水位实验请进入到水位界面，打开水位进水阀，点击执行按扭观察水位升降对系统的控制。
3、实验结束退出流量检测与控制教学实验系统软件，依次关闭计算机、水泵、流量检测控制仪电源，
将流量检测控制仪的切换开关置于“手动”状态，再关闭文丘里流量计、孔板流量计和水位三个电测仪的电源，关闭显示仪的总电源。
六、实验结果及要求
1、试述电磁流量计、涡轮流量计、文丘里流量计和孔板流量计的测试原理及性能。
2、试画出该流量检测与控制系统原理简图，并说明其测试及控制过程。

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