高级型过程控制综合实验装置

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作者：管理员发布时间：2024-04-16 09:16:24

一、概述
高级型过程控制综合实验装置（Process Control System，简称PCS），是模仿现代工业生产过程中常见的物理量，诸如温度、压力、流量、液位等参数，对其进行测量、控制，分析过程参数变化特性，研究过程控制规律(如PID控制)的教学实验设备，过程控制综合实验装置选用智能化的工业用仪器仪表，接近工业实际。
二、装置功能：
（1）可满足“自动调节原理”，“过程控制”，“控制仪表”，“自动检测技术与传感器”,“计算机”及相关课程的教学实验需求；
（2）可作为有关企业技术人员、仪表操作人员、系统运行监控人员的实习、培训实验设备。、
三、设备特点：
（1）分体式设计，模块化组装式结构，可以根据不同的需要选择、PLC控制，仪表控制,DDC控制组成不同的控制系统。含有常规水箱检测控制装置、锅炉加热装置。设备可以实现多台电脑控制系统，进行远程网络控制.
（2）三水箱配置；双路供水系统。
（3）实验柜敞开设计，内部器件全部可视，有利直观教学和维护。
（4）人性化设计，配有储水箱，进排水自控装置，减轻实验人员劳动强度。为实验文明操作提供条件。
（5）装置的仪表、部件均选用现代化技术工业级产品，智能化程度高。精度好，规格多样。有利直观教学和拓宽学生工业现场知识。为以后走上社会打好结实基础。
（6）安全度高，系统配有漏电保护，带保护套的专用实验电源连线，及温控箱防止无水加温自动控制等，力求保护人身、设备安全。
（7）开放度好，在教师指导下，学生可观察、可自己动手参与操作、可自行编程进行验证、可根据记录的实时曲线进行理论分析等。
（8）锅炉加热程控保护系统
A、加热电路加有保险管进行过载保护；
B、锅炉加热内胆加由水位液位保护装置，水位不达到一定的高度，控制系统不能控制可控硅调压器工作。
（9）电源保护措施
A、加有电流型漏电保护器，防止设备漏电短路造成的设备及人身伤害。
B、各控制电路加有保险管，有效保护器件因过载造成损坏。
（10）电源启停控制方式；采用启停按钮控制接触器来控制电源的启停。
（11）漏电保护装置及安全性和安全承诺；
A、各种电源及各种仪表的可靠的保护功能
B、各种电源及各种仪表的强电采用开关控制，学生不自行接线，不存在强弱电混插的问题。
C、实验强电接线插头采用封闭式结构，防止触电事故的发生。
(12)系统水路图

四、技术参数与要求:
1、供电电源：单相交流电源：220VAC±10%、50Hz±5%、16A，系统必需接地良好。
2、实验室应有水源和进排水口。进排水口与设备间距离一般要求小于10米
3、系统仪表的输入、输出信号符合IEC标准：
（1）变送器电流源信号：4-20mADC。
（2）仪表采样：1-5V（250Ω）/0.2-1V（50Ω）
4、系统提供直流线性稳压电源（朝阳电源产品） 24VDC/1A。
5、上位计算机组态软件：
应用MCGS（Monitor and Control Generated System）全中文工控组态软件进行开发的实验系统。运行环境要求，参见MCGS用户指南。可以组成网络,一台老师机可以控制十几台学生机,实现数据共享。
6、外形尺寸（组合后）：2200mmX1900mmX700mm。
7、重量：实验柜，约重200Kg；实验台+实验架，约重250Kg
8、网络示意图

五、系统配置：

执行机构
名称	单位	数量	备注	特点
HONEYWELL智能电动调节阀	只	1	等百分比特性内置侍服放大器,稀土永磁同步电机,体积小,力矩大.工作电压 24VAC，输入电流4-20mADC(美国)	等百分比特性内置侍服放大器,稀土永磁同步电机,体积小,力矩大,比普通的电动阀贵
磁力泵	台	1	无泄漏，低噪音，二相220VAC，90W	声音比较小,有利于实验室保持安静,工作的稳定性非常好
磁力泵	台	1	无泄漏，低噪音，二相220VAC，250W。
变频器	只	1	输入电源：220VAC，50Hz；输出：三相220VAC0.4Kw；输出频率变化范围：0-250Hz，实际应用设定为50/60Hz；信号输入：4-20mADC。
温控调压模块+散热器	套	1	全隔离单相交流可控硅调压模块；控制信号：4-20mADC。	自行设计性能可靠安全
加热环	只	1	功率：1800W，220VAC。
传感变送器
扩散硅压力（液位）变送器	只	3	选用美国NovaSensor的扩散硅隔离探头。0.5级精度；输出信号：选4-20mADC（二线制）；接头及外壳材料：不锈钢（1Cri18Ni9Ti）。	不锈钢隔离膜片,适用范围广,高精度,高温定性,高可靠性,结构精巧安装方便,零点漂移小,它的价格是普通的传感器的两倍
压力变送器	只	1	选用美国NovaSensor的扩散硅隔离探头。0.5级精度；输出信号：选4-20mADC（二线制）；接头及外壳材料：不锈钢（1Cri18Ni9Ti）。
Pt100温度传感器及温度变送器	套	5	Pt100：A级；温度变送器：0.5级精度，0-100℃。
涡轮流量计及流量变送器	套	2	（1）量程：选0-800L/h；（2）输出信号：4-20mADC；（3）精度：0.2级。	结构小巧精致,安装方便,精度高
控制单元
PLC	块	1	S7-200 SMART
DDC	台	1	8路模拟量输入, 4路模拟量输出	方便学生掌握编程的技巧免费赠送
智能仪表	只	3	变送器电流源信号：4-20mADC。仪表采样：1-5V（250Ω）/0.2-1V（50Ω）	宇光
软件系统
MCGS组态软件（200点）	只	1	破解版
DDC系统实验软件	套	1
仪表系统实验软件	套	1	计算机控制和仪表控制	能够实现两种控制方式
PLC系统实验软件	套	1
WINCC5.1系统组态软件	套		多变量控制实验-PLC实验指导书
其它设备
实验用淡蓝色透明有机玻璃水箱	只	3	三个圆型有机玻璃水箱
不锈钢温控实验箱	只	1	由加热箱、冷却箱、溢流箱、加热环、Pt100、温度变送器组成，加热箱内无水断电保护装置，也防止温度干烧。
不锈钢储水箱	只	1	内有结构设计和不锈钢过滤网，拆洗方便
储水箱自动进、排水装置	套	1	自动进排水减轻实验老师工作
接触器	只	4	施耐德（德国）
继电器	只	4	欧姆龙（日本）
电磁阀	只	4	三力信（国产）
液面探头	只	2	自制
配有24v直流稳压电源	只	2	朝阳电源
全部不锈钢管及配件，增加设备的使用寿命。	套	1	外加工
实验柜	台	1	2000mm（高）×1200mm（长）×700mm（宽）；采用全开放式设计，美观大方，操作维护方便
实验台及实验架	套	1	外加工2000mm（高）×1200mm（长）×700mm（宽）
声光报警系统	套	1	可用于液位、温度、压力、流量等上下限值报警
锅炉保护系统	套	1	锅炉加热防干烧系统

五、实验目录：
仪表控制实验内容
特性实验
1、水箱单容特性实验
2、水箱双容特性实验
3、上下水箱双容特性实验
4、电动阀流量特性实验
5、变频器流量特性实验
6、温度特性实验
7、压力特性实验
单回路控制实验
1、液位位式控制(同时能发出报警)
2、电动调节阀支路单容液位控制实验
3、变频器支路单容液位控制实验
4、上水箱双容液位控制实验
5、上下水箱双容液位控制实验
6、三容液位控制实验
7、电动调节阀支路流量控制实验
8、变频器支路流量控制实验
9、锅炉内胆温度控制实验
9、锅炉内胆温度位式控制
串级控制实验
1、双容串级控制实验
2、上水箱液位与电动阀支路流量串级控制实验
3、上水箱液位与变频器支路流量串级控制实验
4、三闭环三容液位串级控制实验
5、温度温度流量串级控制实验
6、温度流量串级控制实验
7、温度与温度的串级控制实验
比值控制实验
1、单闭环比值流量控制实验
2、随动流量比值控制实验
前馈反馈控制实验
1、下水箱液位流量前馈反馈控制实验
2、锅炉内胆温度流量前馈反馈控制实验
解耦控制实验
1、液位温度解耦控制实验
2、温度内胆和夹套温度解耦控制
滞后控制实验
1、Smith预估控制实验
DDC控制实验内容
特性实验
1、水箱单容特性实验
2、水箱双容特性实验
3、上下水箱双容特性实验
4、电动阀流量特性实验
5、变频器流量特性实验
6、温度特性实验
7、压力特性实验
单回路控制实验
1、电动调节阀支路单容液位控制实验
2、变频器支路单容液位控制实验
3、上水箱双容液位控制实验
4、上下水箱双容液位控制实验
5、三容液位控制实验
6、电动调节阀支路流量控制实验
7、变频器支路流量控制实验
8、锅炉内胆温度控制实验
9、锅炉内胆温度位式控制
串级控制实验
1、上水箱双容串级控制实验
2、上水箱液位与电动阀支路流量串级控制实验
3、上水箱液位与变频器支路流量串级控制实验
4、三闭环三容液位串级控制实验
5、温度串级实验
6、温度流量串级控制实验
7、温度与温度的串级控制实验
比值控制实验
1、单闭环比值流量控制实验
2、随动流量比值控制实验
前馈反馈控制实验
1、下水箱液位流量前馈反馈控制实验
2、锅炉内胆温度流量前馈反馈控制实验
解耦控制实验
1、液位温度解耦控制实验
2、上水箱双容液位解耦控制实验
滞后控制实验
1、Smith预估控制实验