CRG-GCK09高級過程控製綜合實驗裝置

一、概述
CRG-GCK09高級過程控製綜合實驗裝置能同時滿足學校所開設的《傳(chuan) 感器檢測與(yu) 轉換技術》、《過程控製》、《自動化儀(yi) 表》、《自動控製理論》、《計算機控製》、《DCS分布式控製》等課程實驗的教學要求，通過上位機實現DCS分布式控製係統，能完成“自動控製理論"、“過程控製"、“自動化儀(yi) 表"、“集散控製"、“計算機控製"等實驗項目。集多領域、多學科技術於(yu) 一體(ti) ，體(ti) 現實驗裝置的*性、開放性和功能的多樣化；該實驗裝置是基於(yu) 工業(ye) 過程物理模擬對象，集自動化儀(yi) 表技術，計算機技術，通訊技術,自動控製技術，過程控製、DCS控製、現場總線為(wei) 一體(ti) 的多功能實驗裝置。係統包括流量、壓力、溫度、液位等熱工參數，可實現係統參數辨識、單回路控製、串級控製、前饋控製、比值控製等多種控製形式。
二、CRG-GCK09高級過程控製綜合實驗裝置技術指標
1、工作電源：三相五線 380V±10% 50Hz
2、整機容量：＜5kVA
3、外形尺寸（組合後）：對象：1600mm×800mm×2200mm
  控製櫃：800mm×600mm×1800mm
4、被調參數囊括流量、壓力、液位、溫度四大熱工參數
5、執行器包含電動調節閥儀(yi) 表類執行機構、變頻器等電力拖動類執行器
6、係統除了能改變調節器的設定值作階躍擾動外，還可在對象中通過電磁閥和手操作閥製造各種擾動
7、一個(ge) 被調參數可用不同的動力源、不同的執行器和不同的工藝線路下可演變成多種調節回路，以利於(yu) 討論、比較各種調節方案的優(you) 劣
8、能進行多變量控製係統及特定的過程控製係統實驗
9、控製器選用優(you) 穩DCS集散控製係統
三、基本配置
（一）整套係統分為(wei) ：上位控製層係統，實驗對象層，檢測傳(chuan) 感、變送、執行設備，上位控製軟件四部分。係統特點:整套係統安放在可移動的試驗台桌上，小巧且試驗裝置占地麵積小。該過程控製教學實驗裝置包含對象係統（尺寸（約）：長*寬*高=1.6m*0.8m*2.2m）。對象控製係統框架鋼板厚度不小於(yu) 2mm，玻璃門厚度不小於(yu) 5mm。要求將控製對象上的各部件如水箱、電動調節閥、流量計、液位傳(chuan) 感器及管道等按照實驗的流程的要求，布置在一個(ge) 1.6*0.8*2.2米高的立麵上。在設備的三側(ce) 麵均要求安裝茶色透明玻璃門，頂部安裝LED燈具照明，將整個(ge) 實驗裝置封閉在內(nei) 部，所有的部件均可以讓實驗者看到，既美觀大方又防止灰塵進入內(nei) 部裝置，管道的布置合理且與(yu) 實驗原理圖的在走向和相對位置上保持一致，使學生可以輕鬆理解實驗的目的和過程。
1、上位控製層係統：（1）智能儀(yi) 表控製模塊；（2）PLC控製係統；（3）DDC控製係統；（4）DCS分布式控製係統。
2、實驗對象層係統：
控製對象：由不鏽鋼框架安裝、外置不鏽鋼儲(chu) 水箱、有機玻璃三容串接水箱、帶夾套不鏽鋼常壓鍋爐容器、鋁塑複合管路、不鏽鋼等組成。
3、標準不鏽鋼材料安裝框架：標準PVC鋁塑管安裝有機玻璃三容串接水箱、帶夾套不鏽鋼常壓鍋爐容器。安裝底板鋪設間隔鋁合金可安裝檢測傳(chuan) 感執行裝置、管路等。
4、控製櫃：控製係統均安裝在控製櫃裏;
5、有機玻璃雙容串接水箱：
有機玻璃雙容串接水箱：由進口有機玻璃製作，上水箱、下水箱串接安裝，每個(ge) 水箱帶溢流管及下排水管及閥門，壓力液位傳(chuan) 感器接口
6、帶夾套的不鏽鋼常壓加熱鍋爐容器：內(nei) 膽Φ100×500（通動態被加熱水），帶單相1.5KW電加熱管，夾套Φ150×400，內(nei) 膽安裝Pt100溫度傳(chuan) 感器；
7、係統動力：功率可調的不鏽鋼循環水泵:可組成不鏽鋼泵＋電動調節閥＋渦輪流量計的動力流量調節係統，也可組成不鏽鋼泵＋變頻器＋渦輪流量計的動力流量調節係統。單相可控矽移相調壓裝置、單相電加熱管組成鍋爐加熱動力係統。
檢測傳(chuan) 感器、執行機構：
流量傳(chuan) 感器：渦輪流量計＋流量變送儀(yi) 。
液位傳(chuan) 感器：擴散矽液位傳(chuan) 感器三個(ge) ，分別用於(yu) 檢測上中下三個(ge) 水箱的液位。
溫度傳(chuan) 感器：Pt100熱電阻傳(chuan) 感器6個(ge) ，Pt100熱電阻溫度變送器6個(ge) 。用於(yu) 檢測鍋爐、夾套、純滯後裝置多點測溫。
變頻調速器：變頻調速器一個(ge) 。用於(yu) 調節變頻動力支路的供水壓力及流量。
動調節閥：全不鏽鋼電動調節閥一個(ge) 。用於(yu) 調節電動調節閥動力支路的供水壓力及流量。
8、采用控製對象與(yu) 電氣部分分開的結構，過程控製對象與(yu) 各控製係統之間接口全部做成端子排，讓學生做實驗時將所需控製器與(yu) 對象進行自行連接。
（二）CRG-GCK09係列上位過程控製係統
1、CRG-GCK09上位控製操作/實驗麵板
CRG-GCK09上位控製操作/實驗台同實驗對象裝置一體(ti) 製作安裝。上位上位控製操作/實驗台安裝在鋁合金實驗台桌上方。
2、CRG-GCK09上位控製操作/實驗麵板
上位控製操作/實驗麵板：鋼製噴塑結構。
強電控製麵板：三相四線～380V、單相～220V電源，總電源由三相四線空氣開關(guan) 控製，電網電壓由指針式交流電壓表監示。設有漏電保護空氣開關(guan) ，安全性符合國際標準。可關(guan) 閉接入網關(guan) 的設備電源；可啟動接入網關(guan) 的所有設備電源；可關(guan) 閉接入網關(guan) 的所有設備電源；可按用戶的設定時間工作；可以在線查詢控製節點的工作狀態；具有記錄查詢，可查看啟動、關(guan) 閉時間功能；設備使用數據
可導出；具有可監測設備的報警狀態等功能。
設備終端：
（1)寬輸入電壓：85～264VAC/100～400VDC；3000VAC 高安全隔離；工業(ye) 級別設計；符合IEC60950、UL60950 和 EN60950 標準。
（2)采用微控製器設計實現。
（3）模擬交流電壓信號輸入三相電壓輸入2組（如：1）電網電壓，設備輸出電壓或者2）200V輸出電壓，調壓器電壓），輸入範圍0～500V，頻率45/60Hz。
（4）模擬交流電流信號輸入電流輸入3通道2組（如：1）設備輸出電流或者2）200V輸出電流），輸入範圍0～10A，頻率45/60Hz。
（5)具有過壓硬件檢測報警功能，2組通道過壓值可上位機獨立設置。
(6)具有過流硬件檢測報警功能，2組通道過流值可上位機獨立設置。
(7)繼電器輸出2通道，每通道具有常開常閉通道1組，切換電流8A，開關(guan) 使用次數達40000個(ge) 行程以上。
(8)具有磁隔離RS485通信接口1個(ge) ，支持Modbus-RTU主機模式用於(yu) 監測設備儀(yi) 表參數。
(9)具有漏電壓監測功能，可檢測實驗設備漏電並切斷電源產(chan) 生報警信號，投標時提供實物圖片及原理說明。要求具有三相可控矽移相調壓裝置：通過標準4～20mA電流信號控製。

3、直流數字電壓表
電壓：0-500V（500mV-5V-50V-500V-鎖定），滿量程不低於(yu) 5萬(wan) 字，有手動、自動量程，工業(ye) 級櫃裝，采用專(zhuan) 用插接短接連接，方便維修，精度：不低於(yu) 0.2 級，帶 4-20mA 電流輸出口，繼電器報警輸出口，支持工業(ye) 標準通信網絡接口及協議。
4、直流數字電流表
電流：0-2A（2mA-20mA-200mA-2A-鎖定），有手動、自動量程，工業(ye) 級櫃裝，采用專(zhuan) 用插接短接連接，方便維修，精度：不低於(yu) 0.2 級，帶 4-20mA 電流輸出口，繼電器報警輸出口，支持工業(ye) 標準通信網絡接口及協議。
5、控製器麵板：變頻控製器麵板、智能儀(yi) 表控製麵板。
6、信號接口麵板：控製對象中的儀(yi) 表信號和電氣信號轉移到信號接線板上，提供AI、AO、DO等傳(chuan) 感器檢測及執行器控製信號接口，便於(yu) 學生自己連線組成不同的控製係統。實驗者通過安全型接插式導線將實驗板與(yu) 信號板之間進行不同的配線，以完成過程控製各類實驗。
四、CRG-GCK09上位過程控製係統基型配置
（一）優(you) 穩DCS控製係統（控製係統一）
 

控製係統特點：
1、采用全係統冗餘(yu) 設計，控製、網絡、電源、I/O、操作全部實現冗餘(yu) 功能。其中控製模件、電源模件、I/O模件采用硬表決(jue) 冗餘(yu) 技術，有高的安全性和可靠性能以及零切換時間。係統網絡、控製網絡都是雙網同時運行。係統網絡采用無服務器對等網結構，操作站、工程師站可以互為(wei) 備用，根據不同的登錄用戶，自動匹配相應的操作界麵。I/O模件有靈活的冗餘(yu) 配置方案。
2、係統采用的軟件技術，操作畫麵可以容易的通過WEB服務器發布，任何智能設備（PC、手機等）通過內(nei) 部網絡，並且經過合法就可以訪問查看DCS操作頁麵。
（二）S7-1500 PLC控製係統（控製係統二）
係統配有西門子1511CPU，6ES71511CK01，緊湊型CPU、處理器模組，6ES7511-1CK00-0AB0可編程控製器、主機模塊。CPU 1511C-1 PN：集成16點數字量輸入，可在控製器上直接記錄來自設備的24 V DC 信號；集成16點數字量輸出、可以切換24V DC 電壓，從(cong) 而將內(nei) 部信號從(cong) 控製器傳(chuan) 送到設備；CPU 1511C-1 PN具有5點模擬量輸入，2路模擬量輸出，可以記錄壓力或溫度等模擬過程信號；帶DP及以太網接口，配套相關(guan) 軟件，DP網絡：滿足DP通信標準，配置4路以上數字量輸入輸出模塊及模擬量輸入輸出模塊，配全相關(guan) 輔助模塊，完成多種實驗教學。
（三）智能儀(yi) 表控製係統（AI智能調節儀(yi) ）（控製係統三）
儀(yi) 表控製係統核心為(wei) 帶通信功能的各種儀(yi) 表，儀(yi) 表內(nei) 集成了各種算法，根據現場情況整定儀(yi) 表控製算法的各種參數，達到控製效果。同時帶通訊功能的儀(yi) 表與(yu) 上位計算機的軟件平台通訊。儀(yi) 表各種參數和過程值進入軟件平台（一般為(wei) 工控組態軟件）的數據庫，再加上組態的流程畫麵和操作界麵，可以方便在上位計算機整定參數，對過程值進行記錄分析。
本係統實驗裝置采用上海萬(wan) 訊儀(yi) 表有限公司的AI係列智能調節儀(yi) （自帶RS485通訊接口），其主要特點有：
● AI係列儀(yi) 表操作方便、通俗易學，且不同功能檔次相互兼容。
● 具有國際上同類儀(yi) 表的幾乎所有功能，通用性強、技術成熟可靠。
● 通用的85～246VAC範圍開關(guan) 電源或者24VDC電源供電，並具備多種外形尺寸。
● 輸入采用數字校正係統，內(nei) 置常用熱電偶和熱電阻非線性校正表格，測量精確穩定。
● 采用*的AI人工智能調節算法，無超調，具備自整定（AT）功能。
● 采用*的模塊化結構，提供豐(feng) 富的輸出規格，能滿足各種應用場合的需要。
● 通過ISO9002質量認證，品質可靠。具備符合要求的抗幹擾性能。
本裝置共3台調節器。其中2台型號是AI-818、1台型號是AI-708。
1、技術規格
熱電偶：K、S、R、E、J、T、B、N
熱電阻：Cu50、Pt100
線性電壓：0－5V、1－5V、0－1V、0－100mV、0－20mV等
線性電流（需外接分流電阻）：0－10mA、0－20mA、4－20mA等
2、測量範圍
K（-50＋1300℃）、s（-50－1700℃）、R（-50－＋1650℃）、T（-200－＋550℃）
E（0－800℃）、J（0－1000℃）、B（0－1800℃）、N（0－1300℃）
Cu50（-50－＋150℃）、Pt100（-200－＋600℃）
3、測量精度
0.2級（熱電阻、線性電壓、線性電流及熱電偶輸入且采用銅電阻補償(chang) 或冰點補償(chang) 冷端時）
0.2%FS±2.0℃（熱電偶輸入且采用儀(yi) 表內(nei) 部元件測溫補償(chang) 冷端時）
反饋輸入：4～20mA(控製輸出為(wei) 線性電流)0～5V(控製輸出為(wei) on/off開關(guan) 型)
4、響應時間
≤0.5秒（設置數字濾波參數dL=0時）
注：儀(yi) 表對B分度號熱電偶在0—600℃範圍時可以進行測量，但測量精度無法達到0.2級，在600-1800℃範圍可保證0.2級測量精度。
位式調節方式（回差可調）
5、AI人工智能調節，包含模糊邏輯PID調節及參數自整定功能的*控製算法。
6、輸出規格（模塊化）
繼電器觸點開關(guan) 輸出（常開+常閉）：250VAC/1A或30VDC/1A
可控矽無觸點開關(guan) 輸出（常開或常閉）：100-240VAC/0.2A（持續），2A（20mS瞬時，重複周期大於(yu) 5S）
SSR電壓輸出：12VDC/30mA（用於(yu) 驅動SSR固態繼電器）
可控矽觸發輸出：可觸發5-500A的雙向可控矽、2個(ge) 單向可控矽反並聯連接或可控矽功率模塊
線性電流輸出：0-10 mA可4-20 mA可定義(yi) （安裝X模塊時輸出電壓≥10.5V；X4模塊輸出電壓≥7V）
7、報警功能
上限、下限、正偏差、負偏差等4種方式，最多可輸出3路，有上電免除報警選擇功能。
8、手動功能
自動/手動雙向無擾動切換（僅(jin) A1-808/808P係列具備此功能）
9、電源：100-240VAC，-15%，+10%50-60HZ；電源消耗：≤5W
參數設定操作：旋轉鍵（按兩(liang) 秒後進入參數設置）；←（數據位移、兼手動/自動切換及程序設置）；↑（數據增加鍵、兼程序停止操作）；↓（數據減少鍵、兼程序運行、暫停操作）。
10、提供2個(ge) 數字顯示窗，直觀顯示測量數據及設置數據等。
11、數據采集模塊：8路A/D ICP-8017；4路D/A ICP-7024；RS232/485轉換器
（四）DDC控製係統（控製係統四）
DDC控製係統一般有兩(liang) 種形式，一種采用外部數據采集模塊的形式，其核心為(wei) 帶RS485通訊的數據采集模塊和計算機算法軟件；另一種采用工控機和ISA或PCI插槽的數據采集板卡。外部數據采集模塊由於(yu) 安裝方便，同時就地安裝時采用通訊方式向計算機送數據不存在信號衰減，因此本產(chan) 品采一種方式的應用，數據采集為(wei) 8路A/D，4路D/A。用戶可根據自己學校的實際情況選用第二種方式的應用（例如研華A/D、D/A、采樣板卡）；
在控製台直接裝有數據采集模塊，同時利用工控軟件中強大的算法組態功能，便捷的組建一個(ge) 帶人機界麵的DDC控製係統。在DDC係統中提供開放的算法軟件供實驗和算法編程參考，方便實驗教學和工程人才培養(yang) ；提供RS485接口、基礎級源程序、組態。
（五）供電變頻器
采用西門子V20 變頻器，輸出功率 0.37KW。集成 RS485 通信接口，自帶操作麵板；無需調試軟件，通過簡單參數設定即可實現預定功能。內(nei) 置常見的連接宏與(yu) 應用宏，簡化操作。具有線性 V/F 控製、平方 V/F，可編程多點設定v/f 控製，磁通電流控製（FCC）等多種控製模式。集成數字量輸入 4 個(ge) ，模擬量輸入 2 個(ge) ，模擬量輸出 1 個(ge) ，數字量輸出 2 個(ge) ；具有過電壓、欠電壓保護，變頻器、電機過溫保護，接地故障保護，短路保護等保護功能。三相380V變頻原理資源包：
1、按照工業(ye) 級標準設計，控製器采用DSP+ ARM的結構，可以完成三相有源並網、諧波補償(chang) 等實驗，實驗由 C 語言完成，學生通過對該係統所設計實驗的學習(xi) ，可以對 DSP 硬件結構原理和 CCS 軟件編程(C 語言)有一個(ge) 比較深入的了解。另外預留的接口可便於(yu) 用戶開發設計其他的實驗。
2、所有硬件的資源都集中在一個(ge) 實驗開發平台上，包括 DSP 控製電路、PWM 功率電路、電流、電壓采樣電路、通信電路、三相有源逆變功率電路、濾波電路、4.3 寸彩色觸摸屏等。
3、控製程序開放：作為(wei) 實驗開發平台，充分考慮控製程序的核心算法的開放。根據提供的係統程序標準接口協議，用戶可以自行編寫(xie) 各種控製算法，來嵌套到提供的係統程序中，以驗證所編寫(xie) 程序的有效性和*性。
4、提供設備配套的SCH、DSP 程序用於(yu) 教學研究，投標時提供圖片及介紹等。
（六）係統軟件
MCGS（Monitor and Control Generated System）是一套基於(yu) Windows平台的，用於(yu) 快速構造和生成上位機監控係統的組態軟件係統，可運行於(yu) Microsoft Windows95/98/NT/2000等操作係統。
MCGS5.5為(wei) 用戶提供了解決(jue) 實際工程問題的完整方案和開發平台，能夠完成現場數據采集、實時和曆史數據處理、報警和安全機製、流程控製、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出以及企業(ye) 監控網絡等功能。
使用MCGS5.5，用戶無須具備計算機編程的知識，就可以在短時間內(nei) 輕而易舉(ju) 地完成一個(ge) 運行穩定，功能成熟，維護量小且具備專(zhuan) 業(ye) 水準的計算機監控係統的開發工作。
MCGS5.5具有操作簡便、可視性好、可維護性強、高性能、高可靠性等突出特點，已成功應用於(yu) 石油化工、能源原材料、農(nong) 業(ye) 自動化、航空航天等領域，經過各種現場的長期實際運行，係統穩定可靠。
與(yu) 國內(nei) 外同類產(chan) 品相比，MCGS5.5組態軟件具有如下特點：
l 全中文、可視化、麵向窗口的組態開發界麵，符合中國人的使用習(xi) 慣和要求，真正的32位程序，支持多任務、多線程，可運行於(yu) Microsoft Windows 95/98/NT/2000等操作係統。
l 龐大的標準圖形庫、完備的繪圖工具集以及豐(feng) 富的多媒體(ti) 支持，讓您能夠快速地開發出集圖像、聲音、動畫等於(yu) 一體(ti) 的漂亮、生動的工程畫麵。
l 全新的ActiveX動畫構件，包括存盤數據處理、條件曲線、計劃曲線、相對曲線、多行文本、通用棒圖等，使您能夠更方便、更靈活地處理、顯示生產(chan) 數據。
l 支持目前絕大多數硬件設備，同時可以方便地定製各種設備驅動；此外組態環境調試功能與(yu) 靈活的設備操作命令相結合，使硬件設備與(yu) 軟件係統間的配合天衣無縫。
l 簡單易學的Basic腳本語言與(yu) 豐(feng) 富的MCGS策略構件，使您能夠輕而易舉(ju) 地開發出複雜的過程控製係統。
l 強大的數據處理功能，能夠對工業(ye) 現場產(chan) 生的數據以各種方式進行統計處理，使您能夠在一時間獲得有關(guan) 現場情況的一手數據。
l 方便的報警設置、豐(feng) 富的報警類型、報警存貯與(yu) 應答、實時打印報警報表以及靈活的報警處理函數，使您能夠方便、及時、準確地捕捉到任何報警信息。
l 完善的安全機製，允許用戶自由設定菜單、按鈕及退出係統的操作權限。此外，MCGS5.5還提供了工程密碼、鎖定軟件狗、工程運行期限等功能，以保護組態的成果。
l 強大的網絡功能，支持TCP/IP、Moden、485/232，以及各種無線網絡和無線電台等多種網絡體(ti) 係結構。
l 良好的可擴充性，可通過OPC、DDE、ODBC、ActiveX等機製，方便地擴展MCGS5.5組態軟件的功能，並與(yu) 其他組態軟件、MIS係統或自行開發的軟件進行連接。

PLC的組態畫麵


儀(yi) 表的組態畫麵


DDC的組態畫麵

（七）實驗對象的係統組成
1、被控對象
1.1、水箱：包括上水箱、中水下、下水箱和2個(ge) 儲(chu) 水箱，上、中、下水箱尺寸為(wei) ：360mmX370mmX240mm，水箱結構非常，有三個(ge) 槽，分別是緩衝(chong) 槽、工作槽、出水槽；上、下水箱可以組合成一階、二階液位單回路控製實驗和雙閉環液位串級控製等實驗，底板20mm有機玻璃板（300X300）側(ce) 板8 mm有機玻璃板，有機玻璃水箱前麵直接刻有液位標尺；儲(chu) 水箱尺寸為(wei) ：≮520mmX680mmX400mm，由1.5mm厚不鏽鋼鏡麵板製作，可移動；能滿足上、中、下水箱的實驗需要。
1.2、不鏽鋼帶夾套電加熱鍋爐：本裝置采用模擬鍋爐進行溫度實驗，此鍋爐采用不鏽鋼精製而成，設計巧妙，由二層組成：加熱層（內(nei) 膽）和冷卻層（夾套）。做溫度單回路實驗時，冷卻層的循環水可以使加熱層的熱量快速散發，使加熱層的溫度快速下降。冷卻層和加熱層都有溫度傳(chuan) 感器檢測其溫度，可完成溫度的串級控製，前饋-反饋控製，解耦控製等實驗；提供不鏽鋼強冷卻循環係統，提高實驗效果。
1.3、管道：整個(ge) 係統管道采用敷塑不鏽鋼（內(nei) 襯不鏽鋼，外麵是PP）管組成，所有的水閥采用優(you) 質球閥，避免了管道係統生鏽的可能性。有效提高了實驗裝置的使用年限。其中儲(chu) 水箱底有一個(ge) 出水閥，當水箱需要更換水時，將球閥打開將水直接排出。
1.4、不鏽鋼儲(chu) 水箱：采用304不鏽鋼儲(chu) 水箱，鏡麵朝外設計，具有美觀與(yu) 不生鏽等優(you) 點，能夠進行長期使用，且帶有過濾網，放置水管長期使用不堵住。
2、檢測裝置
2.1、壓力傳(chuan) 感器、變送器：采用工業(ye) 用的擴散矽壓力變送器3個(ge) ，含不鏽鋼隔離膜片，同時采用信號隔離技術，對傳(chuan) 感器溫度漂移跟隨補償(chang) 。壓力傳(chuan) 感器用來對上、中、下水箱的液位進行檢測，其精度為(wei) 0.5級，因為(wei) 為(wei) 二線製，故工作時需串接24V直流電源；壓力範圍：0~5Kpa，輸出與(yu) 電源：4~20ma 12~30v,2線製；電氣接線端子：IP67，壓力連接：M20*1.5，工作溫度：-30~145℃，精確度：0.25%fs。
2.2、溫度傳(chuan) 感器：本裝置采用5個(ge) Pt100傳(chuan) 感器，分別用來檢測鍋爐內(nei) 膽、鍋爐夾套和上水箱的水溫。經過調節器的溫度變送器，可將溫度信號轉換成4～20mADC電流信號。Pt100傳(chuan) 感器精度高，測溫範圍為(wei) -100～+650℃，熱補償(chang) 性較好（誤差小於(yu) 0.1℃）。
2.3、流量傳(chuan) 感器、變送器：流量傳(chuan) 感器分別用來對電動調節閥支路、變頻支路的流量進行測量。渦輪流量計流量範圍：0.2～1.2m3/h，精度：1.0%。輸出：4～20mA標準信號；采用304不鏽鋼材質，被測介子溫度-20到120℃；供配電供電24V，變送器24V；信號接頭采用豪斯曼接頭，信號傳(chuan) 輸距離不小於(yu) 1000m；防爆型：內(nei) 螺紋M20*1.5，防爆等級：EXDIIBT6。
2.4、壓力傳(chuan) 感器調整方法：打開儀(yi) 表前蓋，左邊（s調增益電位器）；右邊（z調零電位器）；在無壓力的情況下，調整“調零"電位器，使電流輸出為(wei) 4mA。加滿量程壓力，調整“增益"電位器，使電流輸出為(wei) 20mA。如此反複多次，最終是壓力表的零位和滿量程調整到標準值。
3、執行機構
3.1、電動調節閥：采用智能型電動調節閥，用來進行控製回路流量的調節，可以實現階躍和脈衝(chong) 幹擾。微型電動調節閥型號為(wei) ：萬(wan) 訊QSTP-16K定製版，閥體(ti) 閥座為(wei) 304不鏽鋼；具有精度高、技術*、體(ti) 積小、重量輕、推動力大、功能強、控製單元與(yu) 電動執行機構一體(ti) 化、可靠性高、操作方便等優(you) 點，控製信號為(wei) 4～20mA ，輸入電阻：250Ω，輸出4～20mA DC的閥位信號，輸出大負載：<65012，使用和校正非常方便；斷信號閥任意位置，可任意設置為(wei) 保持/全開/全關(guan) /0~100間預置的任意值；電源：220V±10％/50Hz；推力規格：16KN，防護等級：ip65,基本誤差：≤±1.0％，死區：≤l.0％；5.閥體(ti) 公稱壓力：PNl.6MPa；6.連接形式：法蘭(lan) 連接按JB79—94標準，材料：WCB、WC6、1Crl8Ni9、CF8M；上閥蓋：常溫型：-17～+220°；7.閥內(nei) 結構：上導向柱塞型單閥芯、金屬密封、軟密型(使用溫度低於(yu) 200°C) ；8.材料：10Crl8Ni9、1Crl3、316+N0.6 ；9.流量特性：線性、等百分比、快開；10.泄漏量：ABSl、Bl6、104，金屬密封IV、V；11.級軟密封Vl級，基本誤差：±l.0％，死區：≤l.0％，可調範圍：50：1 ，線性範圍2%-85%。
3.2、水泵：本裝置采用進口威樂(le) 不鏽鋼磁力驅動泵，輸出功率：550W；大揚程：32m；大流量：8噸/h；水泵管徑：25/32；額定轉速(1/mim) 2950介質溫度(度)-15至+100；環境溫度(度)高+40；工作壓力(巴)大10；給水壓力(巴)大6；防護等級IP 54；絕緣等級  F；電源380V/50Hz；允許的電壓誤差10%；水泵尺寸：泵長：380mm 泵寬：200mm 泵高：200mm；產(chan) 品重量不低於(yu) 14kg；本裝置采用兩(liang) 種動力係統：一種為(wei) 三相380V恒壓驅動，由三相（交流380V±5% 50Hz）不鏽鋼磁力驅動泵、調節閥、電磁流量計等組成；另一種為(wei) 三相變頻220V輸出驅動，由變頻器、三相不鏽鋼磁力驅動泵、渦輪流量計等組成。
3.3、可移相SCR調壓裝置：采用可控矽移相觸發裝置，輸入控製信號為(wei) 4～20mA標準電流信號。輸出電壓用來控製加熱器加熱，從(cong) 而控製鍋爐的溫度。
3.4、電加熱管：係統配有與(yu) 可控矽模塊配套的電加熱管，1.5KW，能夠進行充分加熱，加熱速率可調，經過長期檢測試驗選擇的功率參數，具有很好滿足實驗溫度加熱的要求，不至於(yu) 太慢實驗時間長，曲線不好，也不至於(yu) 加熱太快實驗曲線變化太快不易被控製。
4、輔助係統
4.1、電源控製和信號接口麵板：（見上上位控製說明）
4.2、實驗鍋爐帶有防幹燒裝置：以防止無水情況下進行幹燒加熱損壞鍋爐，而且帶有低於(yu) 加熱棒水位自動停止加熱功能。
4.3、實驗連接線：采用強弱線分開連接線，互相不能對插，以防止差錯等。
4.4、電氣附件：提供實驗所需附件、保險絲(si) 、導線、編程電纜等
五、配置清單
（一）對象及控製係統

六、特點
1、實驗鍋爐：鍋爐共有二個(ge) 同心不鏽鋼圓筒，從(cong) 裏到外共分二層：內(nei) 層設有電熱絲(si) 加溫裝置，第二層溢流層（防止內(nei) 層水失控溢出），鍋爐由三相電加熱管加熱的常壓鍋爐，包括加熱層（鍋爐內(nei) 膽）和冷卻層（鍋爐夾套），均由不鏽鋼精製而成，可利用它進行溫度實驗。內(nei) 膽尺寸：直徑φ=19cm，高度h=50cm，容積=14.2L；鍋爐加套尺寸：直徑φ=27cm，高度h=42cm，容積=9.8L。
2、純滯後盤管：要求采用優(you) 質紅色鋁塑管，長≥20m，管徑15毫米，水流方向是自下而上，有效防止了空氣進入管道。
3、主、副回路的設計：采用威樂(le) 磁力泵控製主副回路的流量，主回路和副回路都要求設有調節閥和流量計，因此對主回路的控製和副回路的控製都是采用控製電動調節閥來實現各種控製算法，通過電動調節閥可實現各種控製，這種方案對調節器的算法要求高，與(yu) 工業(ye) 現場相符合。
4、保護功能：設備的設計采用電氣和對象分開的結構，可防止引起的各種電氣故障，同時係統設計了電流型漏電保護器有效地保護了學生的人身安全。實驗裝置設計有流量計保護功能，保護流量計。加溫筒內(nei) 設有缺水告警係統，防止電熱絲(si) 燒壞；還設有滿水溢流保護，防止水流入電器部分損壞電器，所有控製模塊分布在該控製櫃內(nei) ，方便學生實驗和接線。
七、控製係統終端
揚天型號:揚天 T4900；CPU類型:Intel Core/酷睿 i5；型號:I5-7400；能效等級:一級；台式機類型:商用電腦；適用品牌:Intel/英特爾；內(nei) 存容量:4GB；內(nei) 存類型:DDR4；硬盤容量:1T；屏幕尺寸:23英寸，配鋁合金電腦桌。
八、輔助配套設備
1、數字化教材
（1）教材高度仿真真實的書(shu) 本教材，在每一頁教材中有多鍾形式的表現，既可以是文檔形式，也可以是圖片窗口、視頻窗口、軟件界麵等，教材文檔、圖片、軟件、視頻等內(nei) 容、相互穿插、鏈接，直接調用。
（2）教材包含所有與(yu) 設備相關(guan) 的資料，整合到一起，采用公有雲(yun) 平台的管理形式；支持PC手機網頁版，網頁版，可嵌入學校校園網，實現共享。
（3）教材集成文檔、音頻、視頻等文件，在庫中可直接使用各項文件，無需其他操作；教材中可直接調用視頻，無需安裝任何的播放器等。
（4）文檔包含詳細的設備實訓項目，實訓項目不得少於(yu) 實訓目的、實訓器材、實訓要求、程序流程圖、端口分配、控製原理圖、實訓步驟及實訓總結等內(nei) 容；文本搜索、文本黏貼複製、放大、縮小、設置下載、打印、分享等功能。
（5）集成安全教育講堂，采用虛擬仿真形式，能夠使學生掌握各種安全操作規程、用電安全、人身的觸電方式及觸電急救方法；過電壓及防火防爆、火災的預防、各種滅火器的使用和火災逃生的方法等。
（6）3D自動化儀(yi) 表仿真教學係統：
配置係統網絡架構圖，學生在網絡計算機上安裝係統軟件，學生可以形象生動的學習(xi) 整體(ti) 部件的結構，原理，接線，仿真等，能夠進行學習(xi) 儀(yi) 表拆裝、接線、校準等操作（與(yu) 設備上儀(yi) 表型號配套）
（7）安全教學係統需求：軟件例程編程
軟件考試登錄界麵設置一個(ge) 登錄框（登錄框格式為(wei) +準考證登錄，起記錄作用，最後提交成績時可以記錄當前考生考核成績）。
考試時間大為(wei) 25分鍾，超出考試時間，自動提交試卷。
安全防護3級4級做成 動畫劇情，最後2道分析檢測4級，整個(ge) 軟件應自由操作，沒有邏輯順序。考試時，不顯示得分顯示、警告顯示、高亮顯示、故障題正確答案顯示，提交時顯示各題得分和總得分。
防護用具，選擇時，不出現正確或錯誤的警告提示，點擊安全防護用具，用具消失，不管是否正確選擇都消失，選對一個(ge) 加一分，錯選一個(ge) 扣一分，扣分分數應為(wei) 當前考試安全分上限。
完成所有操作後，應整理桌麵，可以右擊清理桌麵上不需要的東(dong) 西，例如安全防護用具清理到櫃子裏，使用過的工具等放回架子上。
提交試卷後顯示滿分多少，得分多少。有需要監考老師評分的題目要適當的提醒老師需要給多少分。
九、實驗項目
（一）常規實驗項目
1、★溫度純滯後預估（Smith）控製實驗（實驗畫麵及實驗指導書(shu) ）。
2、★內(nei) 膜控製法水箱液位大滯後控製實驗/動態矩陣控製法水箱液位控製實驗
（實驗畫麵及實驗指導書(shu) ）。
3、設計性實驗：★微分先行法鍋爐盤管溫度大滯後控製實驗、BP神經網絡解耦。
★（二）3D實物1：1過程控製仿真係統實訓
①上水箱特性測試實驗②下水箱特性測試實驗③溫度鍋爐對象特性測試實驗④調節閥流量特性測試實驗。
（三）常規實驗項目
1、過程控製儀(yi) 表實驗
壓力變送器的認識和校驗；調節器的認識實驗；熱電阻的認識和校驗；電動調節閥的認識和校驗；電磁流量計的認識和校驗；變頻器的認識實驗。
2、對象特性測試實驗
上水箱特性測試實驗；下水箱特性測試實驗；二階液位對象特性測試實驗；三階液位對象特性測試實驗；鍋爐溫度對象特性測試實驗；電動調節閥流量特性測試實驗。
3、單回路控製係統實驗
壓力單回路控製實驗；溫度單回路控製實驗；液位單回路控製實驗；流量單回路控製實驗；雙容液位控製實驗；三容液位控製實驗。
4、串級控製係統實驗
上水箱液位和流量組成的串級控製實驗；下水箱液位和上水箱液位組成的串級控製實驗。
5、流量比值控製實驗
6、溫度解耦控製實驗
7、下水箱液位解耦控製實驗
8、變比值水溫控製實驗
9、前饋-反饋控製實驗
（四）基於(yu) DCS集散控製係統實驗
1、控製係統的硬件認識實驗；
2、控製係統的實際控製實驗；
3、控製係統的實時數據庫組態實驗；
4、控製係統的圖形動畫、報表、曲線、報警組態實驗；
5、控製係統的壓力、流量、液位、溫度控製實驗；
6、控製係統的流量-液位串級控製實驗。
（五）現場總線係統網絡實驗
1、S7-1500的液位、流量等閉環控製實驗
2、S7-1500的網絡通訊實驗
2、S7-1500變頻器的總線通訊實驗
（六）基於(yu) LABVIEW實時控製實驗
1、對象特性測試實驗：①上水箱特性測試實驗；②下水箱特性測試實驗；③溫度鍋爐對象特性測試實驗；④調節閥流量特性測試實驗。
2、單回路控製係統實驗：①壓力單閉環控製係統實驗；②溫度單閉環控製係統實驗；③液位單閉環控製係統實驗；④流量單閉環控製係統實驗；⑤雙容液位控製係統實驗。