计算机测控系统实验报告
院（系）名称
学号
学生姓名
指导教师
PLC的开环控制系统实验
一、实验目的
以Omron PLC (CP1E)为例，熟悉PLC的硬件结构和编程语言，掌握逻辑运算、定时器等基本指令，编写气液两相流实验装置的控制程序，得到不同的流量、流型。
二、实验设备
气液两相流装置，Omron PLC (CP1E)
三、实验内容
1、Omron PLC简介
Omron SYSMAC CP1E可编程控制器（Programmable Logic Controller, simplified as PLC）是一种由欧姆龙公司设计制造的用于简单测量、控制应用的集成式PLC，具有20点（数字量）I/O单元，使用USB端口连接编程设备（上位PC机）。基本指令系统包含子逻辑运算、定时器、比较等，也支持连接到可编程终端、变频器和伺服驱动器。外形如图1.1所示。
图1.1Omron SYSMAC CP1E PLC外形
为了通过USB将PLC连接到计算机，需让计算机自动识别设备并安装驱
2、编程软件CX-Programmer简介
CP1E可编程控制器采用CX-Programmer软件进行编程和监控。软件安装完成后，打开CX-Programmer for CP1E。界面如图1.2所示。点击文件->新建，再设备类型中选择实验中PLC的CPU类型——N20。点击确定后就创建了一个新工程。
图1.2 CX-Programmer界面
可以在新工程中建立梯形图程序（梯形图程序见说明书），待编程完成后，点击编程->编辑所有的PLC程序，在屏幕下边的窗口中检查并修改错误。所有错误修改完成后，点击PLC->在线工作，与设备进行连接。
PLC编程语言
PLC采用梯形图作为编程语言，简单直观。以下对逻辑运算和计时器等基本指令做简单的介绍。
（1）常开和常闭触点（LD，LDNOT和OUT）
功能：Q:100.00=(I:0.00)and(I:0.01);
Q:100.01=((I:0.02)or(Q:100.01))and(I:0.03);
功能：Q:100.02=(not(I:0.00))and(I:0.01);
（2）定时器指令（TIM：0.1s计时器）
功能：I:0.00闭合1s后Q:100.01接通；
功能：Q:100.00接通2s，断开3s。
注意：梯形图最后要输入END结束程序。
气液两相流装置简介
气液两相流装置通过变频器带动水泵，提供稳定流量的水流。通过PLC 对电磁阀的控制，调节释放气体的时间与释放时间间隔，进而控制气体的释放量，得到可控的相对稳定的气液两相流流型。气液两相流装置及其示意图如图1.3、图1.4所示。
(a) 正视(b)侧视
图1.3 气液两相流装置
图1.4 气液两相流装置示意图
四、实验步骤：
1、1、PLC编程
图1.5 实验PLC程序图
2、2、操作过程
在做好实验准备后，首先，老师具体讲解了实验的基本原理、操作方法以及会出现的一些问题。在具体操作时，将编译好的PLC程序打开链接并运行，按照实验指导书的要求依次调节不同的电磁阀开关，观察到科氏流量计中气泡随着不同电磁阀门的打开二变化。同时在计算机上可以观察到程序的变化。
五、实验结果：
3、科氏流量计中气泡变化
调节不同的电磁阀开关，可以看到科氏流量计中气泡呈现出不同的状况。调节释放气体的时间与释放时间间隔，进而控制气体的释放量，得到可控的相对稳定的气液两相流流型。
4、PLC程序的变化
在调节不同电磁阀的同时，我们可以看到PLC程序中相应电磁阀的变化情况。
实验感想
通过老师对实验的讲解，我们对PLC如何控制电磁阀有了很清晰的认识，在随后的具体操作中，我们逐渐熟悉了整个实验的流程，对PLC程序有了更加直观的学习，并且对用计算机控制外部设备有了一些学习。
一、 实验目的
熟悉电磁流量计、科氏力质量流量计、压力表等装置的结构，并掌握测量变送原理。针对川仪电磁流量计设计简单的计算机测量与监控系统。
实验设备：气液两相流装置，川仪电磁流量计，科氏力质量流量计，压力表，计算机。
二、 实验内容：
1、电磁流量计简介
电磁流量计(Electromagnetic Flowmeter)的测量原理是基于法拉第电磁感应定律，在与测量管轴线和磁场磁力线相互垂直的管壁上安装一对检测电极，当导电液体沿测量管轴线运动时，导电液体做切割磁力线运动产生感应电势，此感应电势由测量管上的两个电极检出，数值大小为：
E BDv =
B ——管道内的磁感应强度(T)； D ——管道内径(m)；
v
——管内流体的平均流速
(m/s)。
由产生的感应电动势测知管道内液体的流速，于是体积流量为：
2
4
4v D D Q v E k E
B
ππ=
=
=
k
——仪表系数。
测量流量时，流体流过垂直于流动方向的磁场，导电性流体的流动感应
出一个与平均流速成正比的电势，因此要求被测的流动液体高于最低限度的电导率。其感应电压信号通过两个电极检出，并通过电缆传送至转换器，经过信号处理及运算，将累积流量和瞬时流量显示在转换器的显示屏上。实验中的分体型川仪电磁流量计如图2.1所示。
图2.1 分体型电磁流量计
2、科氏力质量流量计简介
科里奥利质量流量计(Coriolis Mass Flowmeter)是利用流体在振动管中流动时能产生与流体质量流量成正比的科里奥利力的原理制成的一种直接式质量流量仪表。
双U形是振动管式科氏力质量流量计中最早应用的一种，如图2.2所示。两根U形管在驱动器作用下绕主管道以一定频率振动，被测流体流进主管道后进入U形管，流动方向与振动方向垂直。
(A)实物图 (B) 结构原理图
图2.2 双U形管科里奥利质量流量计
