SBPCS-1C型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置
一、概述
1、過程控制綜合實(shí)驗(yàn)裝置（Process Control System，簡(jiǎn)稱PCS），是模仿現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中常見的物理量，諸如溫度、壓力、流量、液位等參數(shù)，對(duì)其進(jìn)行測(cè)量、控制，分析過程參數(shù)變化特性，研究過程控制規(guī)律(如PID控制)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，過程控制綜合實(shí)驗(yàn)裝置選用智能化的工業(yè)用儀器儀表，接近工業(yè)實(shí)際，使用安全，運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)簡(jiǎn)單，性價(jià)比優(yōu)越。本裝置集合多種控制方式，再現(xiàn)實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用的控制手段，采用聲光報(bào)警系統(tǒng)，并提供用戶更友好的二次開發(fā)接口。
2、可滿足"自動(dòng)調(diào)節(jié)原理"，"過程控制"，"控制儀表"，"自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與傳感器","計(jì)算機(jī)"及相關(guān)課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)需求；
3、可作為有關(guān)企業(yè)技術(shù)人員、儀表操作人員、系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控人員的實(shí)習(xí)、培訓(xùn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
二、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)：
1、分體式設(shè)計(jì)，模塊化組裝式結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)不同的需要選擇、PLC控制，儀表控制,模擬PID控制,單片機(jī)和計(jì)算機(jī)控制組成不同的控制系統(tǒng)。含有常規(guī)水箱檢測(cè)控制裝置、鍋爐加熱裝置。
2、二水箱配置；雙路供水系統(tǒng)。
3、實(shí)驗(yàn)柜完全敞開設(shè)計(jì)，內(nèi)部器件全部可視，有利直觀教學(xué)和維護(hù)。
4、人性化設(shè)計(jì)，配有儲(chǔ)水箱，進(jìn)排水自控裝置，減輕實(shí)驗(yàn)人員勞動(dòng)強(qiáng)度。為實(shí)驗(yàn)文明操作提供條件。
5、裝置的儀表、部件均選用現(xiàn)代化技術(shù)工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，智能化程度高。精度好，規(guī)格多樣。有利直觀教學(xué)和拓寬學(xué)生工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)知識(shí)。為以后走上社會(huì)打好結(jié)實(shí)基礎(chǔ)。
6、安全度高，系統(tǒng)配有漏電保護(hù)，帶保護(hù)套的專用實(shí)驗(yàn)電源連線，及溫控箱防止無水加溫自動(dòng)控制等，力求保護(hù)人身、設(shè)備安全。
7、開放度好，在教師指導(dǎo)下，學(xué)生可觀察、可自己動(dòng)手參與操作、可自行編程進(jìn)行驗(yàn)證、可根據(jù)記錄的實(shí)時(shí)曲線進(jìn)行理論分析等。
8、鍋爐加熱程控保護(hù)系統(tǒng)：
（1）加熱電路加有保險(xiǎn)管進(jìn)行過載保護(hù)，并具有防干燒保護(hù)功能；
（2）鍋爐加熱內(nèi)膽加由水位液位保護(hù)裝置，水位不達(dá)到一定的高度，控制系統(tǒng)不能控制可控硅調(diào)壓器工作。
★9、實(shí)驗(yàn)室安全管理系統(tǒng)軟件
1）該系統(tǒng)集成無線遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源管理系統(tǒng)，通過手機(jī)或其他移動(dòng)終端系統(tǒng)監(jiān)控查詢學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電源開關(guān)狀態(tài)；單獨(dú)開啟關(guān)閉學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源；全部開啟或全部關(guān)閉實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源功能；定時(shí)預(yù)約實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源開啟關(guān)閉功能。
2）在WiFi連接狀態(tài)，教師通過手機(jī)APP，可實(shí)時(shí)高速讀取實(shí)訓(xùn)臺(tái)的電流、電壓值、功率因數(shù)等參數(shù)；實(shí)時(shí)顯示設(shè)備使用功率和歷史曲線，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障預(yù)警和異常報(bào)警
3）可設(shè)置實(shí)驗(yàn)臺(tái)保護(hù)電壓和電流，當(dāng)輸入電壓或者電流超過保護(hù)電壓值或者保護(hù)電流值自動(dòng)切斷實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源保護(hù)設(shè)備，并推送信息到教師控制端。
10、電源啟?？刂品绞剑徊捎脝⑼０粹o控制接觸器來控制電源的啟停。
11、漏電保護(hù)裝置及安全性和安全承諾：
（1）各種電源及各種儀表具有可靠的保護(hù)功能
（2）各種電源及各種儀表的強(qiáng)電采用開關(guān)控制，學(xué)生不自行接線，不存在強(qiáng)弱電混插的問題。
三、系統(tǒng)技術(shù)參數(shù):
1.工作電源：?jiǎn)蜗嗳€ 220V±5% 50Hz；
2.整機(jī)容量：<5KVA
3.控制信號(hào)：電壓0～5V；電流4～20MA;
4.外形尺寸：1720mm×730mm×1600mm
5.上位計(jì)算機(jī)組態(tài)軟件
6.可以同時(shí)對(duì)三個(gè)參數(shù)進(jìn)行采集，比如，一組測(cè)流量，一組測(cè)溫度，一組測(cè)壓力；
7.重量：實(shí)驗(yàn)臺(tái)+實(shí)驗(yàn)架，約重250Kg
四、系統(tǒng)主要配置及功能介紹（以下為單套配置清單）
序號(hào) | 名 稱 | 規(guī)格、參數(shù) |
1 | 實(shí)訓(xùn)平臺(tái) | 實(shí)訓(xùn)對(duì)象臺(tái)架全部采用不銹鋼框架 使用壽命增強(qiáng)不易生銹機(jī)械強(qiáng)度高 |
2 | 實(shí)訓(xùn)屏 | 提供實(shí)驗(yàn)所需的單相AC220V電源，總電源由帶漏電保護(hù)的空氣開關(guān)控制，另控制屏內(nèi)部設(shè)有電流型漏電保護(hù)器，配有漏電報(bào)警指示燈和告警復(fù)位按鈕，安全性符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)訓(xùn)裝置的電網(wǎng)電壓由一只指針式交流電壓表監(jiān)示。通過鑰匙開關(guān)和啟?？刂瓢粹o，使強(qiáng)電系統(tǒng)的操作更為安全方便，進(jìn)行實(shí)訓(xùn)時(shí)鑰匙開關(guān)鑰匙由老師保管，等檢查無誤時(shí)由老師打開鑰匙開關(guān)。并設(shè)置有執(zhí)行元件輸入輸出接口、模擬量信號(hào)輸入輸出接口。所有信號(hào)接口均采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的IEC信號(hào)接口。執(zhí)行機(jī)構(gòu)接口有單相可控硅移相調(diào)壓裝置、三相不銹鋼磁力泵及電加熱管組成。并將對(duì)象系統(tǒng)各傳感器檢測(cè)及執(zhí)行器控制信號(hào)同面板上的插座相連，便于學(xué)生自己連線組成不同的控制系統(tǒng)。 |
3 | 電腦桌 | 型材和鈑金結(jié)構(gòu)，用于放置計(jì)算機(jī)，下方裝有萬向輪。尺寸：560mm×600mm×1020mm。 |
4 | 控制對(duì)象 | 包括2只上水箱、下水箱和儲(chǔ)水箱。上、下水箱采用優(yōu)質(zhì)有機(jī)玻璃，結(jié)構(gòu)包括緩沖槽、工作槽、出水槽，用以完成液位相關(guān)實(shí)驗(yàn)，水箱容積17.5*10-3m3采用優(yōu)質(zhì)有機(jī)玻璃，水箱底部均接有壓力傳感器。儲(chǔ)水箱由不銹鋼板制成 不銹鋼溫控實(shí)驗(yàn)箱1只 由加熱箱、加熱環(huán)、Pt100、溫度變送器組成，加熱箱內(nèi)無水?dāng)嚯姳Ｗo(hù)裝置，也防止溫度干燒。 儲(chǔ)水箱自動(dòng)進(jìn)、排水裝置1套 其中儲(chǔ)水箱底部裝有出水閥，水箱需要更換水時(shí)，把出水閥打開將水直接排出。 |
5 | HONEYWELL智能電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 | 等百分比特性內(nèi)置侍服放大器,稀土永磁同步電機(jī),體積小,力矩大.工作電壓 24VAC，輸入電流4-20mADC 等百分比特性內(nèi)置侍服放大器,稀土永磁同步電機(jī),體積小,力矩大,比普通的電動(dòng)閥貴 |
6 | 單相磁力泵 | 無泄漏，低噪音，單相 220VAC，90W。 聲音比較小，有利于實(shí)驗(yàn)室保持安靜，工作的穩(wěn)定性非常好。 |
7 | 三相磁力泵 | 無泄漏，低噪音，三相220VAC，180W，揚(yáng)程8米。 |
8 | 交流變頻控制（日本三菱） | 采用日本三菱公司的FR-D720S-0.4K-CH型變頻器，控制信號(hào)輸入為4～20mADC或0～5VDC，交流220V變頻輸出用來驅(qū)動(dòng)三相磁力驅(qū)動(dòng)泵。 |
9 | 溫控調(diào)壓模塊+散熱器 | 全隔離單相交流可控硅調(diào)壓模塊；控制信號(hào)：4-20mADC。 |
10 | 加熱環(huán) | 功率：1800W，220VAC。 具有防干燒保護(hù)功能 |
11 | 擴(kuò)散硅壓力變送器（液位） | 選用美國(guó)NovaSensor原裝進(jìn)口的擴(kuò)散硅隔離探頭。0.5級(jí)精度；輸出信號(hào)：選4-20mADC（二線制）；接頭及外殼材料：不銹鋼（1Cri18Ni9Ti）。 |
12 | 壓力變送器 | 選用美國(guó)NovaSensor原裝進(jìn)口的擴(kuò)散硅隔離探頭。0.5級(jí)精度；輸出信號(hào)：選4-20mADC（二線制）；接頭及外殼材料：不銹鋼（1Cri18Ni9Ti）。 |
13 | Pt100溫度傳感器及溫度變送器 | Pt100：A級(jí)；溫度變送器：0.5級(jí)精度，0-100℃。 |
14 | 渦輪流量計(jì)及流量變送器 | （1）量程：選0-1200L/h；（2）輸出信號(hào)：4-20mADC；（3）精度：0.5級(jí)。 |
15 | 單片機(jī)控制 | 4模擬量輸入，2模擬量輸出 |
16 | PID調(diào)節(jié)器控制 | 硬件模擬PID控制掛箱由給定信號(hào)源、比例積分微分設(shè)定旋鈕以及PID調(diào)節(jié)回路組成，以上組成部分均由硬件給出動(dòng)作，可完成單/雙閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)。 |
17 | 智能儀表控制系統(tǒng) | AI 808P智能儀表 |
18 | PLC控制系統(tǒng) | 采用西門子S7-200 SMART主機(jī)CPU SR20(自帶以太網(wǎng)通訊口)，配置一個(gè)4入/2出模擬量模塊EM AM06，可完成所有單通道輸出、多通道輸入控制實(shí)驗(yàn)。 |
19 | 繼電器 | 小型繼電器 |
20 | 電磁閥 | 電磁閥作為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的旁路，可以實(shí)現(xiàn)階躍和脈沖干擾，通過手動(dòng)閥開度可調(diào)節(jié)階躍和脈沖干擾的大小。 |
21 | 液面探頭 |
|
22 | 配有24v直流穩(wěn)壓電源 | 提供直流24V電源 |
23 | 帶護(hù)套手槍式連接導(dǎo)線及配件 | —— |
24 | 網(wǎng)絡(luò)控制軟件 | 上位機(jī)軟件擁有完善的編程軟件、過程裝置管理軟件及上位監(jiān)控管理軟件，配備MCGS工控組態(tài)軟件（DEMO），單片機(jī)數(shù)據(jù)采集與Matlab算法控制軟件， PLC編程軟件： （1）MCGS工控組態(tài)軟件每套過程控制實(shí)驗(yàn)裝置需配置一臺(tái)上位監(jiān)控PC機(jī)，在智能儀表控制與PLC控制系統(tǒng)的PC機(jī)上安裝有MCGS工控組態(tài)軟件，能夠?qū)υO(shè)定值、輸出值、P、I、D及各類可寫參數(shù)進(jìn)行操作，觀看動(dòng)態(tài)變化棒圖顯示、測(cè)量值實(shí)時(shí)曲線等。 |
25 | PLC編程軟件 | PLC的編程環(huán)境軟件，通過通訊電纜線使PLC與計(jì)算機(jī)使用本軟件建立通訊關(guān)系后，使用本軟件可以對(duì)PLC的所有功能進(jìn)行編程，對(duì)編寫好的程序進(jìn)行下裝，對(duì)已運(yùn)行程序進(jìn)行在線編程或監(jiān)控等。 |
五、系統(tǒng)能完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
1.實(shí)驗(yàn)裝置的基本操作與儀表調(diào)試
2.壓力變送器的零點(diǎn)遷移和性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)
3.單容自衡水箱的對(duì)象特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)
4.雙容自衡水箱的對(duì)象特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)
5.溫度位式控制實(shí)驗(yàn)（智能儀表控制、PLC控制，共有兩種模式）
6.溫度連續(xù)控制實(shí)驗(yàn)（單片機(jī)控制、智能儀表控制、PLC控制和模擬PID控制，共有四種模式）
7.智能儀表控制實(shí)驗(yàn)
8.單容水箱液位控制實(shí)驗(yàn)（單片機(jī)控制、智能儀表控制、PLC控制和模擬PID控制，共有四種模式）
9.雙容水箱液位控制實(shí)驗(yàn)（單片機(jī)控制、智能儀表控制、PLC控制和模擬PID控制，共有四種模式）
10.流量定值控制實(shí)驗(yàn)（單片機(jī)控制、智能儀表控制、PLC控制和模擬PID控制，共有四種模式）
11.單容水箱壓力PID控制實(shí)驗(yàn)（單片機(jī)控制、智能儀表控制、PLC控制和模擬PID控制，共有四種模式）
12.單回路控制系統(tǒng)的質(zhì)量研究
13.串級(jí)控制系統(tǒng)連接實(shí)驗(yàn)
14.液位串級(jí)PID控制實(shí)驗(yàn)
15.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)
16.單片機(jī)控制系統(tǒng)
17.PLC上下水箱液位串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)--利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件
18.液位流量串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)--利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件
19.基于MATLAB的單回路PID控制實(shí)驗(yàn)
20.基于MATLAB的串級(jí)PID控制實(shí)驗(yàn)
