1．了解單回路壓力定值控制系統的結構與組成。
2．研究不同控制器對壓力系統的控制作用。
3. 掌握PID參數整定的方法。
二、 實驗設備
1．過程控制綜合實驗裝置—DDC控制模塊
2．計算機及MCGS組態軟件—DDC控制實驗_ModBusRTU.MCG
3．實驗專用線若干及RS485轉232通訊線一根。
三、實驗原理
本實驗采用計算機控制,將壓力控制在設定值。將壓力信號輸出給計算機,計算機根據P、I、D參數進行PID運算，輸出信號給變頻器，然后由變頻器控制供水系統的進水壓力，從而達到控制設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 壓力控制系統流程圖
2．按要求接好實驗導線和通訊線。
使用485轉232通訊線將控制臺側邊DDC通訊口 “COM1” 與上位機連接。
在傳感器信號輸出區域，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。
將DDC控制模塊輸出信號AO0連接到執行器控制信號輸入區的變頻器控制信號端口，正負一一對應。
3．將手動閥門2V1、V3、V4打開，關閉2V2、2V3。
4．先打開控制臺左側的總電源開關，按“Start”按鈕啟動設備，再打開DDC電源開關。
5．運行計算機上的 DDC控制實驗_ModBusRTU.MCG工程，選擇“系統管理”下拉菜單中的“用戶登錄”。
6．出現如下窗口。
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“壓力單閉環控制實驗”。
8.出現如下的“單閉環壓力控制實驗”窗口。
9、點擊“參數設置”，出現如下窗口。
10.將AI0設置為0 – 100。點擊退出，參數設置完畢。
11.按本章第一節中的經驗法或動態特性參數法整定調節器參數，選擇PI控制規律，并按整定后的PI參數進行調節器參數設置。
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，打開變頻器啟停開關
12.待壓力穩定于給定值后，分別適量改變調節儀的P及I參數，用計算機記錄不同參數時系統的階躍響應曲線。
13．分別用P、PD、PID三種控制規律，用計算機記錄不同控制規律下系統的階躍響應曲線。
14．實驗結束后，停止變頻器，關閉變頻器電源，關閉漏電保護器，拆除試驗線。
五、實驗報告要求
1．畫出壓力控制系統的結構框圖。
2．用實驗方法整定PI控制器的參數，寫出整定過程。
3．比較不同PID參數對系統的性能產生的影響。
4．分析P、PI、PID三種控制規律對本實驗系統的作用。
六、思考題
1． 壓力控制PID 有什么特點？如何減小超調量和快速達到平衡。
DB-CG12 過程控制系統實驗裝置
一、 概述：
DB-CG12過程控制系統實驗裝置（Process Control System，簡稱PCS），是模仿現代工業生產過程中常見的物理量，諸如溫度、壓力、流量、液位等參數，對其進行測量、控制，分析過程參數變化特性，研究過程控制規律(如PID控制)的教學實驗設備，過程控制綜合實驗裝置選用智能化的工業用儀器儀表，接近工業實際，使用安全，運行穩定，維護簡單，性價比優越。過程控制系統實驗裝置集合多種控制方式，再現實際工業現場使用的控制手段，采用聲光報警系統，并提供用戶更友好的二次開發接口。
1、功能：
(1)、可滿足“自動調節原理”，“過程控制”，“控制儀表”，“自動檢測技術與傳感器”,“計算機”及相關課程的教學實驗需求；
(2)、可作為有關企業技術人員、儀表操作人員、系統運行監控人員的實習、培訓實驗設備。
二、產品結構與特點：
1、外形結構：
（1）、分體式設計，模塊化組裝式結構，可以根據不同的需要選擇、PLC控制，儀表控制,DDC控制組成不同的控制系統。含有常規水箱檢測控制裝置、鍋爐加熱裝置。設備可以實現多臺電腦控制系統，進行遠程網絡控制.
（2）、二水箱配置；雙路供水系統。
（3）、實驗柜完全敞開設計，內部器件全部可視，有利直觀教學和維護。
（4）、人性化設計，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、部件均選用現代化技術工業級產品，智能化程度高。精度好，規格多樣。有利直觀教學和拓寬學生工業現場知識。為以后走上社會打好結實基礎。
（6）、安全度高，系統配有漏電保護，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
A、加熱電路加有保險管進行過載保護；
B、鍋爐加熱內膽加由水位液位保護裝置，水位不達到一定的高度，控制系統不能控制可控硅調壓器工作。
（9）、電源保護措施
A、加有電流型漏電保護器，防止設備漏電短路造成的設備及人身傷害。
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構，防止觸電事故的發生。
三、技術參數與要求:
1、供電電源
單相交流電源：220VAC±10%、50Hz±5%、16A，系統必需接地良好。
2、實驗室應有水源和進排水口。進排水口與設備間距離一般要求小于10米
3、系統儀表的輸入、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、系統提供直流線性穩壓電源（朝陽電源產品） 24VDC/1A。
5、上位計算機組態軟件
應用MCGS（Monitor and Control Generated System）全中文工控組態軟件進行開發的實驗系統。運行環境要求，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、系統配置
| 執 行 機 構 | ||||
| 名稱 | 單位 | 數量 | 備注 | 特點 |
| 智能電動調節閥 | 只 | 1 | 等百分比特性內置侍服放大器,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變頻輸出用來驅動三相磁力驅動泵。 | |
| 溫控調壓模塊+散熱器 | 套 | 1 | 全隔離單相交流可控硅調壓模塊；控制信號：4-20mADC。 | 頂邦自行設計性能可靠安全 |
| 加熱環 | 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,結構精巧安裝方便,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。 | 結構小巧精致,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 | ||||
| MCGS組態軟件 | 只 | 1 | MCGS 通用版 | 昆侖通態 |
| DDC系統實驗軟件 | 套 | 1 | RemoDAQ-8000 Utility | 北京集智達 |
| DDC網絡控制軟件 | 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 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、Pt100、溫度變送器組成，加熱箱內無水斷電保護裝置，也防止溫度干燒。 |
| 不銹鋼儲水箱 | 只 | 1 | 內有獨特的結構設計和不銹鋼過濾網，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直流穩壓電源 | 只 | 1 | 電源 |
| 全部不銹鋼管及配件，增加設備的使用壽命。 | 套 | 1 | |
| 實驗臺及實驗對象 | 套 | 1 | 1800mm（高）×2000mm（長）×800mm（寬）；采用全開放式設計，美觀大方，操作維護方便 |
| 鍋爐保護系統 | 套 | 1 | 鍋爐加熱防干燒系統 |
實訓內容：
(1)過程控制系統組成認識實驗實訓
過程控制及檢測裝置硬件結構組成認識,控制方案組成及控制系統連接實驗實訓
液位傳感器安裝和校正
電動調節閥安裝和校正
水泵安裝
管道拆裝
(2)被控對象特性測試實驗實訓
單容水箱液位數學模型的測試實驗實訓
雙容水箱液位數學模型的測試實驗實訓
鍋爐內膽水溫特性測試實驗實訓
電動調節閥流量特性測試實驗實訓
(3)單回路控制系統實驗實訓
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)溫度位式控制系統實驗實訓
鍋爐內膽水溫位式控制系統
（5）串級控制系統實驗實訓
水箱液位串級控制實驗實訓
下水箱液位與電動調節閥流量的串級控制實驗實訓
下水箱液位與變頻調速磁力泵支路流量的串級控制實驗實訓
鍋爐內膽水溫與鍋爐夾套水溫的串級控制實驗實訓
（6）比值控制系統實驗實訓
單閉環流量比值控制實驗實訓
雙閉環流量比值控制實驗實訓
（7）前饋-反饋控制系統實驗實訓
鍋爐內膽水溫與流量的前饋-反饋控制系統
下水箱液位的前饋-反饋控制實驗實訓
（8）多種控制實訓
PID復雜程序及調整與通訊實訓
PID調節器的控制與通訊實訓
數據采集卡的調試與控制實訓
現場應用型 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實訓
水位定值控制實訓
（10）組態實訓
數據庫組態、圖形動畫、報表、曲線、報警組態、設備通訊組態、算法組態等。
(1)過程控制系統組成認識實驗實訓
過程控制及檢測裝置硬件結構組成認識,控制方案組成及控制系統連接實驗實訓
液位傳感器安裝和校正
電動調節閥安裝和校正
水泵安裝
管道拆裝
(2)被控對象特性測試實驗實訓
單容水箱液位數學模型的測試實驗實訓
雙容水箱液位數學模型的測試實驗實訓
鍋爐內膽水溫特性測試實驗實訓
電動調節閥流量特性測試實驗實訓
(3)單回路控制系統實驗實訓
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)溫度位式控制系統實驗實訓
鍋爐內膽水溫位式控制系統
（5）串級控制系統實驗實訓
水箱液位串級控制實驗實訓
下水箱液位與電動調節閥流量的串級控制實驗實訓
下水箱液位與變頻調速磁力泵支路流量的串級控制實驗實訓
鍋爐內膽水溫與鍋爐夾套水溫的串級控制實驗實訓
（6）比值控制系統實驗實訓
單閉環流量比值控制實驗實訓
雙閉環流量比值控制實驗實訓
（7）前饋-反饋控制系統實驗實訓
鍋爐內膽水溫與流量的前饋-反饋控制系統
下水箱液位的前饋-反饋控制實驗實訓
（8）多種控制實訓
PID復雜程序及調整與通訊實訓
PID調節器的控制與通訊實訓
數據采集卡的調試與控制實訓
現場應用型 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實訓
水位定值控制實訓
（10）組態實訓
數據庫組態、圖形動畫、報表、曲線、報警組態、設備通訊組態、算法組態等。
