GLCK101型液位流量测控实验装置说明书要点.docx

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GLCK101型液位流量测控实验装置说明书要点

目录

第一章实验装置说明2

第一节系统概述2

第二节实验装置中重要环节与部件简介7

第二章实验部分9

第一节位控实验9

第二节单容液位智能仪表控制实验10

第三节单容液位计算机控制实验12

第四节流量智能仪表控制实验13

第五节流量计算机控制实验15

第一章实验装置说明

第一节系统概述

一、概述

GLCK-101型液位/流量测控实验装置：

是GLCK-100系列测控技术实验装置中之一种，其重要结构特点是微小、紧凑、美观、安全。

装置中共有三种传感变送器，可对流量、液位（单容）组成闭环PID调节液位控制系统或PID调节流量控制系统。

通过智能调节仪的通讯口与上位机通讯。

控制参数可以在智能控制仪表中以及上位机中设置。

上位机软件采用MCGS全中文工控组态软件，实现在线检测、控制、参数修改、数据的存储分析、实时曲线和历史曲线显示和打印。

。

本实验装置，采用工业级传感器，IEC标准的信号输出。

适用于测控、自动化、计算机、机电控制、信息工程、机电一体化等专业。

装置放置于实验桌台面上，可独立操作实验或连接上位计算机。

实验装置实物图如图1.1所示：

图1.1实验装置实物图

二、基本配置

1.微型涡轮流量计一只

2.扩散硅液位变送器一只

3.智能工业调节仪一只

4.RS485/RS232转换器一只

5.玻璃转子流量计一只

6.可控硅调压模块一只

7.电磁阀（一只常开，一只常闭）二只

8.微型有机玻璃实验水箱一只

9.微型不锈钢储水箱一只

10.手动阀两只

11.微型磁力泵一只

12.接近开关一只

13.晶体管液位继电器一只

14.LED数字电压表一只

15.中间继电器三只

16.水标一只

17.实验软件光盘一套

18.P4电脑＋17’显示器（自备）

19.实验台（选配）一只

20.MCG软件狗（选配件）一只

三、技术指标

1）供电电源：

AC220V±10%50HZ±5%10A有良好接地

2）仪表输入输出信号符合IEC标准

3）扩散硅液位变送器量程：

0-50cm（智能仪表参数DIH=50）输出信号：

4-20mADC二线制DC24V精度0.5级

4）涡轮流量计量程：

0-1200L/min（智能仪表参数DIH=1200）输出信号：

脉冲输出精度1级

5）玻璃转子流量计量程：

0-5GPM

6）工业人工智能调节仪精度0.5级

7）外形尺寸：

实验控制箱尺寸：

770mm（长）×426mm（宽）×310mm（高）

8）重量：

约15kg

四、实验内容

传感器实验：

1）涡轮流量变送器，玻璃转子流量计的工作原理认识实验

2）扩散硅液位变送器的标定方法和工作原理的认识实验

3）接近开关工作原理认识实验

检测实验：

4）玻璃转子流量计进水流量演示实验及流量计示值修正计算

5）流量计模拟（对比）标定方法实验（拟）

控制实验：

6）液位PID智能仪表控制实验

7）液位PID上位机组态控制实验

8）流量PID智能仪表控制实验

9）流量PID上位机组态控制实验

10）研究分析不同P、I、D参数值对控制系统的动态特性、静态特性的性能影响与评价

11）利用MCGS中文组态软件和实验装置，进行组态工程编程训练实验

12）位控实验

五、操作、维护、安全提示

关于储水箱

储水箱容积约4000ml，第一次装水容积小于等于2500ml或观察面板上的水标指示点，不宜装满。

装水前：

先打开装置后盖，查看放水阀门是否关闭（出厂前设置在关闭位置）。

打开下部的放水阀门。

将水缓慢地从有机玻璃水箱上口倒入（不宜太急），控制总容量，观察水标上限。

更换水时，先放水，后灌装。

建议使用净水（约两小瓶590ml×4），防止涡轮阻塞堵死。

不准拆卸储水箱，防止内部漏水，损坏电器及事故发生。

水路在工作时，始终令二只电电磁阀处于一通一断状态，因此装置内部的微型（欧姆龙）继电器必须完整安装之后才可以打开水泵。

本系统磁力泵通过调压模块供电并控制，因此必须先将面板上的智能仪表“输出信号”接入“控制信号输入”端，并且要将仪表的输出值设置在40以上（PID控制时不用设置），否则磁力泵不能工作。

实验水箱下部的阀门，当进行装水操作和进行流量实验时，应全开，当进行液位控制实验时，它作为负载阀，此时开度应处于10-45º之间。

装置上面的G1/2一字柄球阀门，作为调节流量大小和产生干扰源的作用。

不宜全关闭（当全关闭时，水路有保护设置）。

当做液位实验时应全打开。

[8]关于实验之前的调试

实验之前，将智能仪表的“信号输出”接入“控制信号输入”端，“流量信号输出”接入智能仪表“信号输入“端，将仪表的输出设为手动调节100，调节储水箱出水处的红色阀门，直至水管内水流量稳定并为350为止。

然后撤销”流量信号输出“与智能仪表”信号输入“之间的实验线，保持储水箱出水处的红色阀门不动，调节有机玻璃水箱出水口处阀门，直至有机玻璃水箱的液位稳定在18cm为止。

阀门调节好之后，保持不变，然后进入正常实验。

（仪器设备在出厂之前，已由调试员调好，如果不小心将已调好的阀门变动，则学生可按以上说明自己调节好设备。

）

六、实验软件操作

1、软件安装

把MCGS软件光盘插入光驱，自动跳出安装界面。

点击安装MCGS组态软件通用版进入安装目录的选择，选择安装目录，单击下一步。

根据提示安装。

（假定装在D:

\MCGS目录下）

2、应用软件的安装

1）将光盘中液位、流量控制.MCG复制到电脑上（假定放在D:

\下，注意不要放在桌面上）。

2）去掉只读属性

3）在桌面复制一个MCGS通用版运行环境的快捷方式，重命名为液位、流量控制

4）将该快捷方式的文件目标改为D:

\MCGS\Program\McgsRun.exeD:

\液位、流量控制.MCG。

3、应用软件操作（以液位控制实验为例）

双击快捷方式即进入液位、流量控制实验组态运行环境，如图1.2

图1.2实验组态运行环境

通讯状态：

通讯正常则可进行实验，如果通讯失败则应检查则应检查通讯线路是否连接无误，通讯线是否接到电脑的com1口。

手动控制：

单击进入手动控制状态，此时不运行PID，但可给阀门输出设置输出值。

仪表控制：

单击进入仪表控制状态，此时运行仪表PID，应设置设定值和仪表参数。

计算机控制：

单击进入计算机控制状态，此时运行计算机PID，应设置设定值和P、I、D参数。

实时曲线：

界面左下方显示实时曲线。

历史数据：

单击进入历史数据窗口，如图1.3

图1.3历史数据

保存：

单击保存按钮，把该实验的历史数据保存在D:

\MCGS\WORK目录下。

退出：

单击退出按钮，退出实验历史数据窗口，进入实验启动窗口。

历史曲线：

单击此进入历史曲线窗口，如图1.4

图1.4历史曲线

打印：

单击打印按钮，打印历史曲线窗口。

退出：

单击退出按钮，退出历史曲线窗口，进入实验启动窗口。

仪表参数：

单击打开仪表参数设置界面，如图7

此时可给仪表设置保持参数p、速率参数i、滞后参数d、下限显示值dil和上限显示值dih。

其它参数取默认值或参见仪表说明书。

参数设置完毕后单击退出，退出参数设置界面。

此项设置与直接在智能仪表上设置效果一致。

结束实验：

退出实验运行环境。

第二节实验装置中重要环节与部件简介

一、关于流量调节环节

在进行流量PID控制实验或进行单容液位PID控制实验，均需要对流量大小进行控制，在本装置中采用控制流量大小的方法是通过单相可控硅调压模块对微型磁力泵进行控制调节。

在理论上交流调压与交流调速为两个不同概念。

但在泵类小负荷、不严格的条件下，应用交流调压对水泵进行调速，达到对流量大小进行控制的目的，也是一种控制方法，且有结构小巧、经济特点。

二、关于小型扩散硅压力/液位变送器

本装置采用的是上海齐正信息电子科技有限公司产的压力/液位变送器是用来对水箱的液位进行检测，其量程为0～5KP，精度为0.5级；精度为0.5级。

采用工业用的扩散硅压力变送器，带不锈钢隔离膜片，同时采用信号隔离技术，对传感器温度漂移跟随补偿。

采用标准二线制传输方式，工作时需提供24V直流电源（智能仪表提供），输出：

4～20mADC。

且其零点和量程调节都出厂之前已调试好。

（详细可见其说明书）

三、关于全隔离单相交流调压一体化模块

全隔离单相交流调压一体化模块简称可控硅调压模块，它具有直流控制端施加控制信号，交流输出端便立即导通的性能。

因此当控制信号为与交流电网同步的可移相的脉冲信号时，负载端便可以实现从180—0度范围内的平稳调压，单相调压模块是由随机型固体继电器（SSR），随机型SSR移项触发器和同步变压器组成。

四、关于玻璃转子流量计

玻璃转子流量计是流量计一种，用于测量单相非脉动（液体或气体）的流量。

管内的转子的的位置高度和流束的流动速度（即流量）具有一定关系。

因此，转子的位置高度可作为流量量度，转子直径最大处的锐边是读数边，在实际应用中，流量计使用时的流体和状态，往往与流量计分度时的流体和状态不同，因此使用时读取的流量计示值，并不是流量计的真实流量，应对示值进行修正。

测量液体时的修正公式

式中：

QS为实际流量值

QN为流量计的读数示值

ρf为浮子密度（不锈钢材料：

ρf=7900Kg/m3）

ρN标定介质在标准状态下的密度

在型号中，即为水在20℃时密度：

ρN=998.303Kg/m3

ρS被测液体的密度

例如：

被测介质为净水

测量时流量计入口处温度为40℃

压力为0.9Mpa（9Kgf/cm2）

则可由有关手册查得此时水的密度

ρS=992.654Kg/m3

五、关于微型有机玻璃实验水箱

、水箱底部装有扩散硅液位变送器（测液位高度）。

、做实验时控制阀度注意水的溢出。

、水箱与装置上层不锈钢面板的连接手动阀门有三个作用：

当做流量实验时或向储水箱（在内部）装灌水时，它应为全开位置（手柄垂直向下）；当进行液位PID控制实验和液位位控实验时，它作为负载阀门，其开度宜控制在10-45度范围内。

第二章实验部分

第一节位控实验

一、实验目的

1、了解位控实验系统的构成。

2、掌握位控实验的操作。

二、实验设备及参考资料

1、GLCK-101实验装置节

2、智能调仪的使用手册

三、实验原理

本实验采用智能仪表控制，AL1为智能仪表下限输出，AL2为智能仪表上限输出，扩散硅液位变送器用于检测水箱液位，将检测的4~20mA信号输入给智能仪表，当液位小于智能仪表设置的下限报警值时，AL1输出为1，常开电磁阀断开，液位继续上升，AL2输出为0；当液位介于上限报警与下限报警值之间时，AL1输出为0；当液位大于智能仪表设置的上限报警时，AL1输出为0，AL2输出为1常开电磁阀断开，液位开始下降。

如此循环，液位被控制于上限和下限报警值之间。

其原理图如图2.1所示

图2.1位控实验原理图

四、实验步骤

1、按图2.2接好实验线路。

图2.2位控实验接线图

2、打开总电源，然后打开仪表电源。

3、设置仪表参数（在智能仪表上设置）

手动输出值为100%

HiAL=13（参考值）

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