[实用新型]一种带滞后的流量控制实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种流量控制实验教学仪器，具体是一种带滞后的流量控制实验装置，尤其适用于大中专院校的仪表自动化相关教学。 

背景技术

流量是过程控制技术最常用的变量之一，因此，流量控制对仪表自动化相关技能的培养起到很大的作用，目前，仪表自动化相关技能的培训、学习和研究是在实验室将所需设备连接到一起构成不同的检测和控制回路，一般情况下，对于被控变量为流量的控制对象来讲，滞后时间很小，对控制性能影响较小，然而，在实际工业现场，由于工艺和安装条件的限制，很难减少或缩短管线及阻力的影响，造成滞后时间比普通的滞后时间要大。带滞后的流量控制过程情形在实验室或实训室模拟实现后，实验设备才能达到培养既具备扎实技术理论、又具备动手能力、创新综合应用能力人才的要求。 

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型提供一种带滞后的流量控制实验装置，结构简单，安全可靠，使用效果好。 

本实用新型是以如下技术方案实现的：一种带滞后的流量控制实验装置，包括电源模块、直流电源模块、流量检测变送模块、操作面板模块、控制器模块、动力和执行器模块、上位机模块和控制对象模块；操作面板模块、动力和执行器模块和上位机模块分别与控制器模块连接，直流电源模块、操作面板模块和控制对象模块分别与流量检测变送模块连接，直流电源模块和执行器模块分别与电源模块连接，执行器模块和控制对象模块连接。 

本实用新型的有益效果是：可提供具有滞后特性的流量控制对象，充实了自动化仪表实验装置的多样性和全面性，不仅为学生提供了实验、创新、竞赛平台，同时也为高校、科研和培训机构的仪表自动化相关培训、技能考核和科研项目研发提供了较全面的实验平台。 

附图说明

下面结合附图及具体实施方法对本实用新型作进一步说明。 

图1是本实用新型系统框图； 

图2是本实用新型一种实施例工艺流程图；

图3是本实施例中的水箱液位上升曲线图；

图4是本实施例中的水箱出口流量上升曲线图。

具体实施方式

如图1所示，一种带滞后的流量控制实验装置包括电源模块1、直流电源模块2、流量检测变送模块3、操作面板模块4、控制器模块5、动力和执行器模块6、上位机模块7和控制对象模块8；操作面板模块4、动力和执行器模块6和上位机模块7分别与控制器模块5连接，直流电源模块2、操作面板模块4和控制对象模块8分别与流量检测变送模块3连接，直流电源模块2和执行器模块6分别与电源模块1连接，执行器模块6和控制对象模块8连接。 

如图2所示，控制对象模块8包括一个水箱81、一个水槽82和手动阀83，水箱81的底部通过出水管道和水槽82的上部连接，水箱81的上部通过进水管道和水槽82的底部连接。流量检测变送模块3包括1#、2#两个电子流量计，其中1#电子流量计安装在进水管道上用于测量水箱81入水的流量，2#电子流量计安装在出水管道上用于测量水箱81出水的流量。动力和执行器模块6包括一个屏蔽泵61和一个电动调节阀62，屏蔽泵61和电动调节阀62安装在进水管道上，屏蔽泵的输入端通过管道伸到水槽82底部，屏蔽泵的输出端通过管道、电动调节阀62、伸到水箱81的上部，屏蔽泵61两侧的管道上各安装一手动阀83，出水管道上安装一手动阀83，可以控制把水放回水槽82。 

屏蔽泵采用恒流量的形式从水槽往上送水，在三个手动阀83打开，电动调节阀打开的情况下，设Q1是流入水箱81的流量，Q2是流出水箱81的流量，h是水箱81的液位，A是水箱81的横截面积。Q1的值由1#电子流量计测得，Q2的值由2#电子流量计测得。此时Q1保持不变，假设初始液位h为0，随着时间的增加h值慢慢增加，Q2的值随着h值的增加也慢慢增加，当Q2的值等于Q1的值时，系统达到平衡，h值不再变化。显然Q2的值要达到Q1的值，有一定的时间滞后，滞后时间的大小与A的大小乘正比。液位h的上升曲线如图3所示，Q2的上升曲线如图4所示。当Q1的值有一个阶跃变化后，Q2的值仍然需要这样一个滞后调整的过程才能达到新的平衡状态。 

在进行无滞后的流量定值控制实验时，只需要把三个手动阀83打开，控制器模块5根据1#电子流量计测得的Q1值与给定值比较，选择增大或减小电动调节阀的开度去调节。需要进行有滞后的流量定值控制实验时，同样要把三个手动阀83打开，此时控制器模块5根据2#电子流量计测得的Q2值与给定值比较，选择增大或减小电动调节阀的开度去调节，这样为验证复杂的控制算法效果提供了较好的带滞后的流量控制平台。