化工自动化仪表实训台,高级过程控制系统实验设备

SHYL-GCK01 化工仪表与控制实验装置

化工仪表与控制实验装置功能 可实现液位高度的位式控制实训、加热水温的位式控制实训、水箱液位的定值控制实训、加热水温的定值控制实训、电动调节阀支路流量的定值控制实训、变频调速磁力泵支路流量的定值控制实训、水箱液位与调节阀流量的串级控制实训、水箱液位与变频调速磁力泵支路流量的串级控制实训、单闭环流量比值控制实训、双闭环流量比值控制实训。

化工仪表与控制实验装置主要配置 蓄水槽、高位槽、加热锅炉、换热器、离心泵、增压泵、液位仪表、温度仪表、

压力仪表、流量仪表、循环水泵、电磁阀、闸阀、控制屏、不锈钢框架等。

公用设施水：装置自带不锈钢水箱，连接自来水。实验时经离心泵进入测试管路，循环使用。

电：电压AC380V，功率1.5KW，标准三相五线制。每个实验室需配置1~2个接地点（安全地及信号地）。

化工仪表与控制实验装置技术参数

1.      蓄水槽：不绣钢材质，96L。   高位槽：不绣钢材质，16L

2.      加热锅炉：功率2.5KW。  换热器：不锈钢材质，换热面积0.5m2。

3.      离心泵：不锈钢材质，扬程14米，功率370w，电压380V

4.      增压泵：扬程12米，功率260w，电压380V

5.      液位仪表：701压力变送器、1151差压变送器、磁翻板液位计

6.      温度仪表：PT100、CU50热电阻和热电偶传感器

7.      压力仪表：Y-1 00压力表、701压力变送器

8.      流量仪表：涡轮流量计、孔板流量计

9.      设备整体为抛光不锈钢框架，带刹车轮。

10.   设备总长：2.2m*1.2m*1.7m

11.   化工自动化仪表实训台配置清单

（1）循环水泵：卧式多级离心泵：流量2m3/h；扬程15m；驱动功率370W；电压380V；转速2850r/min，级数：2级，2台。

（2）热水泵：小型增压泵：流量14升/分；扬程12米；驱动功率260W；电压220V；转速2800r/min，1台

（3）电加热：湿式加热管，电压220V；功率2500W，1台

（4）冷水槽：304不锈钢材质，尺寸：Φ300mm×600mm2，1套

（5）热水槽：304不锈钢材质，尺寸：Φ300mm×500mm2，1套

      储水槽:304不锈钢材质，尺寸：长×宽×高×厚：

（6）700mm×440mm×400mm，1套    

（7）仪表控制台:尺寸：长×宽×高：1200mm×750mm×700mm，1套

（8）工业焊接管：Φ19mm×δ2mm,工业304不锈钢,GB，若干。Φ25mm×δ2mm, 工业304不锈钢,GB，若干。 PU管：Φ10mm，若干

（9）铜质闸阀：DN15，GB，6个；DN25，GB，2个。球阀：DN15，GB，1个

（10）电磁阀：电源220VAC，操作压力≤1MPa，2个

（11）电动球阀：阀体材质：304不锈钢，前后法兰连接，输入信号4-20mA，直线行程，调节精度0.5%，防护等级IP68，1个

（12）压力仪表：Y100压力表，量程0~0.25MPa，精度等级1.6，1个；

压力变送器，量程0~6KPa，电源24VDC，输出4-20mA，精度0.5%FS，接口M20*1.5，1个；

压力变送器，量程0~250KPa，电源24VDC，输出4-20mA，精度0.2%FS，防护等级IP65，1个

（13）温度仪表：PT100热电阻传感器，精度0.5%FS，1个；Cu50热电阻传感器，精度0.5%FS，1个；K型热电偶传感器，精度0.75%FS，2个。

（14）液位仪表：磁翻板液位计，DN20/L500mm，304不锈钢法兰连接，适用温度≤100℃，压力≤1.6MPa,防护等级IP65，1个。

（15）差压仪表：差压传感器，量程0~25KPa，电源24VDC，输出4-20mA，精度0.5%FS，防护等级IP65，工作温度-40℃-85℃，2个。

（16）流量仪表：涡轮流量计，DN15，304不锈钢主体材质，测量范围0.6~6m3/h工作温度-20℃—+120℃，防护等级IP65，精度0.5%FS，输出4-20mA，1个。标准孔板流量计，DN20， 1个

智能仪表：智能测量报警仪表， 1个；人工智能控制调节器， 3个。

一、实训设备描述

化工自动化仪表实训台的设计结合了目前大中专院校《化工测量及仪表》、《检测技术及仪表》、《热工自动化及仪表》、《非电量测量与控制技术》、《过程控制》等课程实训大纲的要求。通过该实训装置的使用和学习，学生能够掌握有关化工仪表及自动化的基本知识，对有关仪表的安装、调试及使用有一定的了解，并对化工生产中如何进行液位、温度、压力和流量等参数的自动化控制有基本的认识。

二、系统特征：

对象系统为不锈钢框架，所有器件均为不锈钢和铝合金设计

传感器的二次测量仪表安装在对象上，方便学生在现场进行各项操作

可实现对化工行业的四大常用热工参数的检测，而且每种变量的检测传感器类型均为两种以上，以及每种类型传感器、变送器的测量精度也不相同，可以进行相关的校验

控制箱中所有的仪表均可以通过RS485通讯线与计算机建立通讯关系，可以更加直观的看出两种不同检测机构精度等各方面的区别

本装置设有故障设置箱，可对学生进行5项排故考核

对象系统设计美观，开放性好，为学生实训提供了一个较好的实训对象

三、技术参数：

输入电压：单相三线～220V±10%50HZ

工作环境：环境温度范围为-5℃～+40℃相对湿度＜85%（25℃）海拔＜4000m

整体尺寸：160cm×75cm×154cm

装置容量：＜3kVA

四、装备配置：

被控对象（不锈钢框架）：

动力系统：1套

有机玻璃水箱：2套

储水箱：1套

液位检测三路：扩散硅压力变送器、电容式压力变送器和扩散硅差压变送器

流量检测三路：电磁流量计、涡轮流量计和孔板流量计

压力检测两路：电容式差压变送器和管道静压变送器

温度检测三路：2路PT100热电阻和Cu50热电阻

电动调节阀：1套

软管及管道：若干

阀门：若干

控制系统

对象控制箱:1套

接线盒：1个

智能调节仪：2个

流量积算仪：1个

无纸纪录仪：1个

开关电源：1个

单相调压模块：1个

漏电保护器：1个

控制开关：2个

交流电压表：1只

配件：

常用工具及装置配套件：１套

豪华电脑桌：1台

五、软件介绍

MCGS工控组态软件

能够对设定值、输出值、P、I、D及各类可写参数进行操作，还可修改程序算法，观看动态变化棒图显示、测量值实时曲线、历史曲线、数据报表等

盘古上位机监控软件及OPC服务器软件

通过盘古上位机监控软件，可实现四通道检测数据实时曲线的绘制，另通过OPC服务器软件可直接挂接到MCGS组态软件OPC服务器上，可直接将本无纸记录仪通道数据在组态软件中组态开发。

六、基本实训项目

实训设备的结构组成和系统认识

实训系统认识

实训装置硬件组成

实训系统软件介绍

离心泵的工作原理及特性认识

离心泵的工作原理和主要部件

离心泵的性能参数和特性曲线

电动调节阀的工作原理及特性认识

电动调节阀工作原理概述

调节阀的流量特性测试

电动调节阀的流量系数

电动调节阀的主要技术指标

仪表的认识及使用

智能调节仪的认识和使用

流量积算仪的认识和使用

无纸记录仪的认识和使用

传感器工作原理认识及使用

涡轮流量计的工作原理认识和校验

电磁流量计的工作原理认识和校验

孔板流量计的工作原理认识和校验

电容式液位传感器的工作原理认识和校验

扩散硅液位传感器的工作原理认识和校验

差压液位传感器的工作原理认识和校验

电容式差压变送器的工作原理认识和使用

扩散硅压力变送器的工作原理认识和使用

Pt100铂热电阻的工作原理认识和使用

Cu50铜热电阻的工作原理认识和使用

传感器的零点和迁移

智能调节仪表的认识和操作

流量积算仪的认识和操作

无纸记录仪的认识和操作

自动控制

单回路与串级控制系统概述

水箱液位定值控制

管道压力定值控制

管道流量定值控制

孔板流量定值控制

管道批量流量控制

加热水箱温度定值控制

水箱液位与管道流量的串级控制

加热水箱温度与流量串级控制

无纸记录仪现场实时曲线察看

MCGS工控组态软件组态和控制

SHYLCJ-94 高级过程控制系统实验设备

实验设备描述：

高级过程控制系统实验设备提供电源并传输各种控制信号。将过程控制对象系统与控制系统有机地分离开来，更加贴近于工业生产现场的操作。实验台设有联体型电脑桌，可以通过上位计算机实时监督和控制对象系统中的各种被控参数，还能根据不同实验项目实现远程自动切换实验组合阀门。

一、技术性能

1.工作电源：三相四线（或三相五线）380V±10%  50Hz

2.外形尺寸：183cm×73cm×153cm

3.整机容量：＜5.5kVA

二、设备基本配置

1.电源控制屏(铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板)

(1)电磁阀监控面板

提供电磁阀控制接口以及高亮度电磁阀开关状态指示灯，通过该接口可控制“高级过程控制对象系统实验装置”中所有电磁阀的动作，动作后有对应标识的指示灯点亮。

(2)交流电源面板

提供实验所需的三相四线～380V、三路单相～220V电源，总电源由三相钥匙开关控制，电网电压由三只交流电压表监示，三相带灯熔断器作为断相指示。设有漏电保护空气开关、电压型漏电保护器、电流型漏电保护器以及电磁阀短路保护器。

(3) 执行机构及I/O信号接口面板

执行机构有三相可控硅移相调压装置、电动调节阀、三相不锈钢磁力泵、三菱变频器及三相电加热管组成。将各传感器检测及执行器控制信号同面板上的插座相连，便于学生自己连线，以组成不同的控制系统。

2.实验台

实验台为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板，结构坚固，形状似长方体封闭式结构，造型美观大方；设有两个大抽屉、柜门，用于放置工具、存放挂件及资料等。桌面用于安装电源控制屏并提供一个宽敞舒适的工作台面。电脑桌联体设计，造型美观大方。

三、实验项目

本装置能完成如下实验项目内容：

1.过程控制系统组成认识实验

(1)过程控制及检测装置硬件结构组成认识，控制方案组成及控制系统连接实验

(2)传感器的校正(零点迁移与量程调整)

2.被控对象特性测试实验

(1)单容水箱特性测试实验

(2)双容水箱特性测试实验

3.单回路控制系统实验

(1)单回路控制系统的实践

(2)上水箱（或中水箱或下水箱）液位定值控制实验

(3)双容水箱液位定值控制实验

(4)三容水箱液位定值控制实验

(5)锅炉内胆静态水温定值控制实验

(6)锅炉内胆动态水温定值控制实验

(7)锅炉夹套水温定值控制实验

(8)电动阀支路流量的定值控制实验

(9)变频调速磁力泵支路流量的定值控制实验

4.温度位式控制系统实验

(1)锅炉内胆水温位式控制实验

5.串级控制系统的实验

(1)串级控制系统的连接实践

(2)水箱液位串级控制实验

(3)三闭环液位控制实验

(4)下水箱液位与电动调节阀流量的串级控制实验

(5)下水箱液位与变频调速磁力泵支路流量的串级控制实验

(6)锅炉内胆水温与锅炉内胆循环水流量的串级控制实验

(7)盘管出水口水温与热水流量的串级控制实验

6.比值控制系统实验

(1)单闭环流量比值控制实验

(2)双闭环流量比值控制实验

7.滞后控制系统实验

(1)盘管出水口温度滞后控制实验

(2)流量纯滞后控制实验

8.前馈-反馈控制系统实验

(1)锅炉内胆水温的前馈-反馈控制实验

(2)下水箱液位的前馈-反馈控制实验

9.解耦控制系统实验

(1)上水箱液位与水温的解耦控制实验

(2)锅炉夹套水温与锅炉内胆水温的解耦控制实验

10.工控组态软件组态控制实验

(1)实时数据库组态实验

(2)图形动画、报表、曲线、报警组态实验

(3)设备通讯组态实验

(4)脚本程序应用组态实验

测控实验仪