过程控制实验设备,过程控制对象系统实验装置

一、描述：

过程控制实验设备可满足《自动控制理论》、《过程控制》、《自动化仪表》以及《传感器检测与转换技术》等课程的实验教学，除了能满足本、专科学生不同层次的实验教学要求，还能为研究生、相关专业老师和工程技术人员进行复杂控制系统、智能控制系统等方面的研究，提供了实验对象和实现的途径。

二、设备特点：

1.本设备的各种功能均综合在一个实验台上，采用积木式结构，系统结构紧凑、造型美观大方、便于运输及实验室的多台布局。

2.对象小型化、适应性强、综合性强，控制对象模型由不锈钢和有机玻璃水箱组成，实验水箱在屏右边能清楚看见，管道流程直观、清晰。

3.参数全面，涵盖了液位、流量、压力、温度四大典型过程控制参数。

4.小型（小功率）执行元件，它们是二个磁力驱动泵和一个电加热器，使整体结构更为紧凑、小型化。

5.系统控制方式多样性

主要有位式控制、连续控制、模拟PID控制、智能仪表控制、PLC控制、单片机控制、计算机控制、两套磁力泵交流变频调速控制和单相移相调压控制等，并可组成不同的控制方式。

6.安全保护齐全

设有电压型漏电保护器和电流型漏电保护器各一组；强电连接线及插座均采用全封闭结构，使用安全、可靠、防触电；强、弱电连接及插座分开，不会混插，避免错接线而损坏设备。

三、系统组成：

本设备集多参数控制为一体，由过程控制对象、传感器、变送器、调节器、执行器、显示器和计算机（用户自配）等组成。

1.控制对象的模型由上、中、下三个水箱及一个储水箱组成，上、中、下水箱由两台磁力泵供水。上、中两个水箱各装有一个扩散硅压力变送器来检测压力和液位；下水箱是一个复合式水箱，其中内筒不锈钢水箱中装有500W电加热器和PT100温度传感器。主管道上装有小型涡轮流量计（定做）、小型阀门和两台磁力驱动泵。水箱中的水位、压力、水温以及供水的流量都可以用于构成控制系统的被控参量。两台磁力泵中的任一台都可作为调节通道或干扰通道，模拟现场产生的干扰信号，以验证系统的稳定性和抗干扰性能。

2.实验挂箱

本设备共提供九个实验挂箱，分别是传感器输出与显示；单片机控制；模拟PID实验挂箱（配两个）；位式、连续控制挂箱；面板流程图；交流变频器（日本三菱）挂箱（配两个）； PLC控制器（西门子S7－200）挂箱。

3.专用编程电缆线

4.485通讯转换器

5.豪华型电脑台

6.计算机（用户自备）

7.上位机软件

PLC编程环境软件为它可以对S7-200的所有功能进行编程。上位机具有二种监控软件：

工控组态软件：利用PC/PPI电缆线组成PLC与工控组态软件监控系统，以及利用RS232/485转换器组成智能调节仪与工控组态软件监控系统，可实现对被控对象过渡过程的数据采集和存储，数据曲线的动态显示和监控。工控组态软件还可以对控制对象的图形任意组态，动态显示，编制控制策略，输出实时曲线、历史曲线、实时数据、历史数据，打印工程报表，操作菜单设计等一系列强大的功能。

(2)单片机数据采集与算法控制软件：利用RS232通信接口，配合单片机控制与计算机算法控制软件，实现各种数字式PID运算控制和各种先进的智能控制，并实现数据实时采集作图。而且可使用数学软件编制各种新型的、先进的控制算法。另外单片机还可作为独立的控制器对系统进行控制。

四、技术参数：

1.供电电源：单相三线220V±10%  50Hz

2.整机最大功耗：＜1kVA

3.整机尺寸：172cm×73cm×160cm

五、基本实验项目：

1.实验设备的基本操作与仪表调试

2.压力变送器的零点迁移和性能测试实验

3.单容自衡水箱的对象特性测试实验

4.双容自衡水箱的对象特性测试实验

5.温度位式控制实验

6.温度连续控制实验

7.智能仪表控制实验

8.单容水箱液位PID控制实验

9.双容水箱液位PID控制实验

10.流量定值控制实验

11.单容水箱压力PID控制实验

12.单回路控制系统的质量研究

13.串级控制系统连接实验

14.液位串级控制实验

15.计算机控制系统

16.单片机控制系统

17.单容自衡水箱的对象特性测试实验

18.双容自衡水箱的对象特性测试实验

19.单容液位控制实验

20.双容液位控制实验

21.流量定值控制实验

22.温度位式控制实验

23.温度连续控制实验

24.PLC上下水箱液位串级控制实验

25.液位流量串级控制实验）

26.基于MATLAB的单回路PID控制实验

27.基于MATLAB的串级PID控制实验

SHYLCS-91 现场总线高级过程控制对象系统实验设备

一、系统结构

1.下水箱的压力传感器采用通讯接口的压力传感器，通讯接口的压力传感器通过总线供电，不需要另外接工作电源。

2.调节阀支路的流量检测采用通讯接口的检测和变送一体的电磁式流量计。

3.调节阀采用通讯接口的气动调节阀，用来进行回路流量的调节。它具有精度高、技术先进、体积小、重量轻、推动力大、耗气量少、可靠性高、操作方便等优点。由CPU直接发送的数字信号控制阀门的开度，本气动调节阀自动进行零点校正，使用和校正都非常方便。

4.变频器采用通讯接口模块的变频器，其输入电压为单相AC220V，输出为三相AC220V。

5.空气压缩机采用具有无油静音，气量自动调节系统的空压机，用于给气动调节阀提供气源。

二、系统特点

1.本套实验设备既包含了各种常规的检测设备，又包含了接口的总线检测设备；

2.被控参数全面，涵盖了连续性工业生产过程中的液位、压力、流量及温度等典型参数；

3.真实性、直观性、综合性强，控制对象组件全部来源于工业现场；

4.执行器中既有气动调节阀，又有变频器、可控硅移相调压设备。调节系统除了有设定值的阶跃扰动外，还可以通过对象中的电磁阀和手动操作阀制造各种扰动；

5.一个被调参数可在不同的动力源、不同的执行器和不同的工艺管路下演变成多种调节回路，以利于讨论、比较各种调节方案的优劣；

6.系统设计时考虑到两个信号在本对象中存在着相互耦合，二者同时需要对原独立调节系统的被调参数进行整定，或进行解耦实验，以符合工业实际的性能要求；

7.能进行单变量到多变量控制系统及复杂过程控制系统实验；

8.可构成从现场检测到上位机监控检测之间的全数字通道。

SHYLCS-91 现场总线高级过程控制对象系统实验设备

一、系统结构

1.下水箱的压力传感器采用通讯接口的压力传感器，通讯接口的压力传感器通过总线供电，不需要另外接工作电源。

2.调节阀支路的流量检测采用通讯接口的检测和变送一体的电磁式流量计。

3.调节阀采用通讯接口的气动调节阀，用来进行回路流量的调节。它具有精度高、技术先进、体积小、重量轻、推动力大、耗气量少、可靠性高、操作方便等优点。由CPU直接发送的数字信号控制阀门的开度，本气动调节阀自动进行零点校正，使用和校正都非常方便。

4.变频器采用通讯接口模块的变频器，其输入电压为单相AC220V，输出为三相AC220V。

5.空气压缩机采用具有无油静音，气量自动调节系统的空压机，用于给气动调节阀提供气源。

二、系统特点

1.本套实验设备既包含了各种常规的检测设备，又包含了接口的总线检测设备；

2.被控参数全面，涵盖了连续性工业生产过程中的液位、压力、流量及温度等典型参数；

3.真实性、直观性、综合性强，控制对象组件全部来源于工业现场；

4.执行器中既有气动调节阀，又有变频器、可控硅移相调压设备。调节系统除了有设定值的阶跃扰动外，还可以通过对象中的电磁阀和手动操作阀制造各种扰动；

5.一个被调参数可在不同的动力源、不同的执行器和不同的工艺管路下演变成多种调节回路，以利于讨论、比较各种调节方案的优劣；

6.系统设计时考虑到两个信号在本对象中存在着相互耦合，二者同时需要对原独立调节系统的被调参数进行整定，或进行解耦实验，以符合工业实际的性能要求；

7.能进行单变量到多变量控制系统及复杂过程控制系统实验；

8.可构成从现场检测到上位机监控检测之间的全数字通道。

YLGCK-91A型 过程测量仪表技能实训装置

一、实训装置描述：

本实训设备的设计结合了目前职业院校《化工测量及仪表》、《过程仪表测量》、《过程检测仪表》以及《仪表测量工操作实训》等课程实验大纲的要求。

过程测量仪表技能实训装置由被控对象（不锈钢框架）和控制系统（网孔板）组成，被控对象包含动力系统、水箱、储水箱、压力变送器、差压变送器、涡轮流量计、P1100、K分度热电偶、阀门、管路等；控制系统包含网孔板、漏电保护器、开关电源、单相调压模块、K分度热电偶冷端补偿器、智能仪表、接线端子排、常用工具及装置配套件等。通过该实训装置的使用和学习，学生能够掌握有关过程仪表的测量及自动化仪表的安装、测量及使用。

二、装置技术指标：

1、工作电源：单相三线 AC220V±10%      50Hz

2、整机容量：≤3.0kVA

3、外形尺寸：1650×720×1600mm

三、系统特点

1.对象系统为不锈钢框架，所有器件均为不锈钢材料设计

2.传感器的二次测量仪表安装在网孔板上，方便学生在现场进行各项操作

3.控制部分采用不锈钢网孔板，将现场信号通过接线端子排直接接到测量仪表，增强了学生的动手能力，同时对于现场仪表的接线更加直观明了

4.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

四、系统组成

被控对象（不锈钢框架）：

1.动力系统：1套

2.水箱：2套

3.储水箱：1套

4.液位：1路压力变送器进行水箱液位检测

5.流量：1路涡轮流量计进行管道流量检测

6.压力：1路差压变送器进行阀门前后端压力差检测

7.温度：共2路，1路PT100和1路K分度热电偶对各自的介质温度检测

8.管路：若干

9.阀门：若干

控制系统（网孔板）：

1.网孔板：1套

2.漏电保护器：5个

3.开关电源：1个

4.单相调压模块：1个

5.K分度热电偶冷端补偿器：1个

6.接线端子排：若干

7.智能仪表：1个

配件：常用工具及装置配套件

五、实训项目

1.实训装置的结构组成和系统认识

2.传感器工作原理的认识

(1)压力变送器的工作原理认识

(2)涡轮流量计的工作原理认识

(3)差压变送器的工作原理认识

(4)PT100热电阻的工作原理认识

(5)K分度热电偶的工作原理认识

3.传感器安装测量技能实训

(1)压力变送器的检测

(2)涡轮流量计的检测

(3)差压变送器的检测

(4)PT100铂电阻的检测

(5)K分度热电偶的检测