项目三单容液位定值控制系统

项目三 单容液位定值控制系统

⑴　掌握单容液位定值控制系统的控制要求。 ⑵　掌握单容液位定值控制系统的硬件接线。 ⑶　掌握单容液位定值控制系统的通信方式。知识目标 ⑷　掌握单容液位定值控制系统的控制原理。 ⑸　掌握单容液位定值控制系统的PID控制的设计方法。 ⑹　掌握单容液位定值控制系统的脚本程序的设计方法。 ⑺　掌握单容液位定值控制系统的组态设计方法。

⑴　初步具备简单工程的分析能力。 ⑵　初步具备简单控制系统的构建能力。 ⑶　增强独立分析、综合开发研究、解决具体问题的能力。能力目标 ⑷　初步具备对PID闭环控制系统的设计能力。 ⑸　初步具备单容液位定值控制系统分析能力。 ⑹　初步具备单容液位定值控制系统的组态能力。 ⑺　初步具备单容液位定值控制系统的统调能力。

二、要求学生必备的知识与技能 ⑴　检测仪表及调节仪表的基本知识必备知识 ⑵　简单控制系统的组成。 ⑶　计算机控制基本知识。 ⑷ADAM4017模拟量输入模块基本知识。 ⑸ADAM4024模拟量输出模块基本知识。 ⑹　计算机输入通道基本知识。

⑺　计算机输出通道基本知识。 必备知识 ⑻PID控制原理。 ⑼　计算机直接数字控制系统基本知识。（10）闭环控制系统基本知识。（11）组态技术基本知识。

⑴　熟练的计算机操作技能 必备技能 ⑵　变送器的调校技能。 ⑶　控制器的调校技能。 ⑷ADAM4017模拟量输入模块的接线能力。 ⑸ADAM4024模拟量输出模块的接线能力。 ⑹　计算机直接数字控制系统的组建能力。

三、相关知识讲解 1. ADAM4000系列智能模块的功能 ADAM4000系列智能模块由24V直流电驱动，通过RS485通讯协议与现场设备交换数据并将数据传送到上位机。

2. ADAM4017模拟量输入模块简介 ADAM4017是一个16位，8通道模拟量输入模块，通过光隔离输入方式对输入信号与模块之间实现隔离，具有过压保护功能。其结构如图4-3-1所示。

图4-3-1 ADAM4017模拟量输入模块

ADAM4017提供信号输入，A/D转换，RS485数据通讯功能。ADAM4017提供信号输入，A/D转换，RS485数据通讯功能。输入信号有：电压输入：±150 mV，±500 mV，±1V，±5V，±10 V 电流输入：±20 mA(需要并接一个250欧姆的电阻) ADAM4017应用连线如图4-3-2，4-3-3所示：图4-3-2 ADAM4017差分输入通道0～5

图4-3-3 ADAM4017单端输入通道6～7

3. ADAM4024模拟量输出模块简介 ADAM4024是一个4通道模拟量输出模块。它包括了4路模拟量输出通道，4路数字量输出通道。 ADAM4024的输出类型有：模拟信号0～ 20 mA，4～20 mA，0～±10V ，隔离电压为3000V DC，负载0～500.(有源) ；数字信号为逻辑“0”（＋1V max ），逻辑“1”（＋10～30V DC）。 4. ADAM4000Utility软件的使用说明 4000Utility 软件主要是为亚当模块提供以下功能: ⑴　检测与主机相连的亚当4000 模块。 ⑵　设置亚当4000 的配置。 ⑶　对亚当4000 各个模块执行数据输入或数据输出。 ⑷　保存检测到的亚当模块的信息。

四、理实一体化教学任务

五、理实一体化教学步骤 1. 单容液位定值控制系统工艺流程图

2. 控制要求 用ADAM4017智能模块、ADAM4024智能模块、PID控制软设备实现对单容液位的定值控制，并用MCGS软件实现对各种参数的显示、存储与控制功能。 3. 实训设备基本配置及接线 ⑴　实训设备基本配置

液位对象（有液位变送器和电动调节阀） 一套 ADAM4017模拟量输入模块　　　　　　一块 ADAM4024模拟量输出模块一块 RS485/RS232转换接头及传输线一根 RS485/RS232转换接头及传输线一根计算机（尽量保证每人一机）多台

ADAM4017 RS232/RS485 VIN0+ - DATE+ 250Ω 转换器变送器 DATE- 计算机 + VIN0- DATE+ 24V MCGS DATE- ADAM4024 软件 IOUTN DATE+ 调节阀 DATE- AGND ⑵　单容液位定值控制系统接线单容液位定值控制系统接线如图4-3-6所示，如果没有液位对象，可用信号发生器和电流表代替液位变送器和电动调节阀。图4-3-6 单容液位定值控制系统接线图

sv D/A转换电动调节阀液位对象调节器 - pv 液位变送器 A/D转换 4. 控制系统的组成及控制原理 ⑴　控制系统的组成单容液位定值控制系统采用计算机直接数字控制系统，其组成如图4-3-7所示。图4-3-7 计算机直接数字控制系统的组成

5. 单容液位定值控制系统的组态 ⑴　新建工程选择文件 → 新建工程，新建ADAM4000 单容液位定值控制系统. MCG的工程文件。 ⑵　数据库组态 ADAM4000单容液位定值控制系统数据库规划如表4-3-2所示

表4-3-2 ADAM4000单容液位定值控制系统数据库规划

⑶　设备组态 ①　打开工作台的设备窗口标签，双击设备窗口，在空白处右击鼠标，打开“设备工具箱”，添加如图4-3-8所示的设备。图4-3-8 ADAM4000单容液位定值控制系统设备窗口组态

②ADAM4017属性设置如图4-3-9所示。 图4-3-9 ADAM 4017属性设置

③ADAM4024属性设置如图4-3-10所示，至此设备组态完毕。③ADAM4024属性设置如图4-3-10所示，至此设备组态完毕。图4-3-10 4024属性设置

④PID软设备的设置如图4-3-11所示。 图4-3-11 PID软设备的设置

⑷　用户窗口组态 ①　打开用户窗口，创建单容液位定值控制系统窗口。 ②　双击单容液位定值控制系统窗口，打开动画组态界面，绘制如图4-3-12所示的图形（参考模块二中的项目三）。

数字显示及设置按钮分别连接k、ti、td、sv、pv、mv、op、mv2、mv1数字显示及设置按钮分别连接k、ti、td、sv、pv、mv、op、mv2、mv1 条形显示：红色显示设定值sv，绿色显示测量值pv，紫色显示总输出mv2,相应的实时曲线、历史曲线也用红色显示设定值sv，绿色显示测量值pv，紫色显示总输出mv2。相应的报表、报警也显示设定值、测量值、总输出mv2。手动切换按钮的名称为手动，自动切换按钮的名称为自动图4-3-12 单容液位定值控制系统控制界面

③　报警动画组态（参考模块二中的项目四），最后效果如图4-3-13所示。③　报警动画组态（参考模块二中的项目四），最后效果如图4-3-13所示。图4-3-13 报警动画组态效果图

④　实时报表组态（参考模块二中的项目四），最后效果如图4-3-14所示④　实时报表组态（参考模块二中的项目四），最后效果如图4-3-14所示图4-3-14 报表组态效果图

⑤　存盘数据浏览（参考模块二中的项目四），运行效果图如图4-3-15所示。⑤　存盘数据浏览（参考模块二中的项目四），运行效果图如图4-3-15所示。图4-3-15存盘数据浏览运行效果图

⑥ACCESS报表组态（参考模块二中的项目四），MCGS运行后打开相应的文件，可看到如图4-3-16所示的自动运行结果 图4-3-16 Access报表自动运行结果

⑦EXCEL报表组态（参考模块二中的项目四），MCGS运行后打开相应的文件，可看到如图4-3-17所示的自动运行结果。⑦EXCEL报表组态（参考模块二中的项目四），MCGS运行后打开相应的文件，可看到如图4-3-17所示的自动运行结果。

⑸　循环脚本 pivot=(pv1/1000-1)*50 if qh=1 then mv2=mv else mv2=op endive mv1=mv2/6.25+4

六、实操考核 项目考核采用步进式考核方式，考核内容如下表4-3-3所示

七、注意事项 1. 注意两个智能模块的接线要正确。 2. 数据库组态时一定要注意变量的数据类型是否正确。 3. 设备组态时要注意通道的连接是否正确。 4. 历史曲线组态时要注意组对象、单个对象的存盘属性设置要正确。 5. 各项组态必须在仿真机房调试通过。

八、系统调试 1. 单容液位定值控制系统MCGS仿真界面调试。 ⑴　开环调试：将手自动切换按钮置于手动方式，观察控制系统测量值和输出值是否正常显示，如果显示不正常，检查系统接线及设备组态，直到正常显示为止 ⑵　闭环调试：将手自动切换按钮置于自动方式，观察控制系统的控制效果是否达到控制要求，如果没有达到控制要求，则反复调试，直到达到控制要求为止

2. 调试常见问题： ⑴　数据不显示；解决方法：在设备组态中解决通道连接问题。 ⑵　历史曲线不显示；解决方法：检查组对象添加是否正常，组对象的存盘属性是否设置，单个对象的存盘属性是否设置。 ⑶ACCESS数据库不产生；解决方法：检查属性设置中的存盘路径。 ⑷EXCEL文件无数据；解决方法：检查属性设置中的存盘路径。

九、思考题 1. 计算机通过什么方式接收现场的模拟信号？ 2. 计算机通过什么方式操纵现场的调节阀？ 3. 如何实现单容液位定值控制系统的开环控制？ 4. 如何实现单容液位定值控制系统的定值控制？ 5. Access报表组态时需要事先建立Access数据库文件吗？ 6. Excel报表组态时需要事先建立Excel文件吗？

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