過程裝備安裝調(diào)試技能實(shí)訓(xùn)裝置|過程控制工程實(shí)訓(xùn)設(shè)備

過程控制實(shí)訓(xùn)裝置能完成《自動控制理論》、《過程控制》、《自動化儀表》、《集散控制》、《PLC可編程控制》、《單片機(jī)控制》、《計(jì)算機(jī)控制》等課程所開的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。集多領(lǐng)域、多學(xué)科技術(shù)于一體，充分體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)裝置的*性、開放性和功能的多樣化。
產(chǎn)品吸取國內(nèi)外教學(xué)儀器的優(yōu)點(diǎn)，并結(jié)合我國工業(yè)的現(xiàn)場而設(shè)計(jì)，具有外形美觀大方，布局合理，使用方便，適用于多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)和開放性實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。
一、過程裝備安裝調(diào)試技能實(shí)訓(xùn)裝置|過程控制工程實(shí)訓(xùn)設(shè)備技術(shù)指標(biāo)及要求
1.工作電源：三相四線（或三相五線）380V±10%  50Hz
2.外形尺寸：183cm×73cm×140cm
3.整機(jī)容量：＜5kVA
二、過程控制實(shí)訓(xùn)裝置的配備
1. SA01電源控制屏(鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，鋁質(zhì)面板)
(1) 交流電源面板
提供實(shí)驗(yàn)所需的三相四線～380V、三路單相～220V電源，總電源由三相鑰匙開關(guān)控制，電網(wǎng)電壓由三只交流電壓表監(jiān)示，三相帶燈熔斷器作為斷相指示。設(shè)有漏電保護(hù)空氣開關(guān)、電壓型漏電保護(hù)器、電流型漏電保護(hù)器。另外，還設(shè)有定時器兼報警記錄儀，為學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的考核提供一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。
(2) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)及I/O信號接口面板
執(zhí)行機(jī)構(gòu)有三相可控硅移相調(diào)壓裝置、電動調(diào)節(jié)閥、三相不銹鋼磁力泵、電磁閥、三菱變頻器及三相電加熱管組成，另外電加熱鍋爐帶有防干燒保護(hù)設(shè)備。并將各傳感器檢測及執(zhí)行器控制信號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)。
2. SA02實(shí)驗(yàn)桌
實(shí)驗(yàn)桌為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，桌面為防火、防水、耐磨高密度板，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，形狀似長方體封閉式結(jié)構(gòu)，造型美觀大方；設(shè)有兩個大抽屜、柜門，用于放置工具、存放掛件及資料等。桌面用于安裝電源控制屏并提供一個寬敞舒適的工作臺面。電腦桌聯(lián)體設(shè)計(jì)，造型美觀大方。
3. SA-11 交流變頻控制
4. 控制種類
?  智能儀表控制
?  遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集控制
?  DCS分布式過程控制
?  S7-300PLC過程控制
?  S7-200PLC過程控制
?  單片機(jī)控制
?  以太網(wǎng)控制
?  嵌入式以太網(wǎng)控制
?  三菱PLC控制
?  PCI采集卡控制
5. 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件：包括MCGS工控組態(tài)軟件、組態(tài)王組態(tài)軟件、和利時MACS V系統(tǒng)組態(tài)軟件、
STEP7編程軟件、WinCC組態(tài)軟件及單片機(jī)數(shù)據(jù)采集與控制軟件等，根據(jù)硬件配置進(jìn)行配套。
三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
本過程控制實(shí)訓(xùn)裝置能完成如下實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容：
1. 過程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成的認(rèn)識實(shí)驗(yàn)
(1) 過程控制及檢測裝置硬件結(jié)構(gòu)組成的認(rèn)識與控制方案的組成及連接實(shí)驗(yàn)
(2) 智能調(diào)節(jié)儀表、智能變送儀表等智能儀表的操作及參數(shù)設(shè)定實(shí)驗(yàn)
(3) 傳感器的校正(零點(diǎn)遷移與量程調(diào)整)
2. 被控對象特性測試實(shí)驗(yàn)
(1) 單容水箱特性測試實(shí)驗(yàn)
(2) 雙容水箱特性測試實(shí)驗(yàn)
3. 單回路控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
(1) 單回路控制系統(tǒng)的實(shí)踐
(2) 上水箱（或中水箱或下水箱）液位定值控制實(shí)驗(yàn)
(3) 雙容水箱液位的定值控制實(shí)驗(yàn)
(4) 三容水箱液位的定值控制實(shí)驗(yàn)
(5) 鍋爐內(nèi)膽靜態(tài)水溫的定值控制實(shí)驗(yàn)
(6) 鍋爐內(nèi)膽動態(tài)水溫的定值控制實(shí)驗(yàn)
(7) 鍋爐夾套水溫的定值控制實(shí)驗(yàn)
(8) 電動閥支路流量的定值控制實(shí)驗(yàn)
(9) 變頻調(diào)速磁力泵支路流量的定值控制實(shí)驗(yàn)
4. 溫度位式控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
(1) 鍋爐內(nèi)膽水溫位式控制實(shí)驗(yàn)
5. 串級控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)
(1) 串級控制系統(tǒng)的連接實(shí)踐
(2) 水箱液位串級控制實(shí)驗(yàn)
(3) 三閉環(huán)液位控制實(shí)驗(yàn)
(4) 下水箱液位與電動調(diào)節(jié)閥流量的串級控制實(shí)驗(yàn)
(5) 下水箱液位與變頻調(diào)速磁力泵支路流量的串級控制實(shí)驗(yàn)
(6) 鍋爐內(nèi)膽水溫與鍋爐內(nèi)膽循環(huán)水流量的串級控制實(shí)驗(yàn)
(7) 盤管出水口水溫與熱水流量的串級控制實(shí)驗(yàn)
6. 比值控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
(1) 單閉環(huán)流量的比值控制實(shí)驗(yàn)
(2) 雙閉環(huán)流量的比值控制實(shí)驗(yàn)
7. 滯后控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
(1) 盤管出水口溫度的純滯后控制實(shí)驗(yàn)
(2) 盤管出水口溫度的滯后控制實(shí)驗(yàn)
(3) 流量純滯后控制實(shí)驗(yàn)
8. 前饋-反饋控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
(1) 鍋爐內(nèi)膽水溫的前饋-反饋控制實(shí)驗(yàn)
(2) 下水箱液位的前饋-反饋控制實(shí)驗(yàn)
9. 解耦控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
(1) 上水箱水溫與液位的解耦控制實(shí)驗(yàn)
(2) 鍋爐夾套水溫與鍋爐內(nèi)膽水溫的解耦控制實(shí)驗(yàn)
10. 工控組態(tài)軟件組態(tài)控制實(shí)驗(yàn)
(1) 實(shí)時數(shù)據(jù)庫組態(tài)實(shí)驗(yàn)
(2) 圖形動畫、報表、曲線、報警組態(tài)實(shí)驗(yàn)
(3) 設(shè)備通訊組態(tài)實(shí)驗(yàn)
(4) 腳本程序應(yīng)用組態(tài)實(shí)驗(yàn)
四、智能儀表控制
1. TY-12 智能調(diào)節(jié)儀（三件）
系統(tǒng)采用智能型的AI-818儀表（3只），線性電流4～20mA電流輸出，包含人工智能調(diào)節(jié)算法，模糊PID及參數(shù)自整定功能，可組成三閉環(huán)控制系統(tǒng)。
2. BP-13 智能位式調(diào)節(jié)儀
系統(tǒng)采用智能型的AI-708儀表，帶有計(jì)算機(jī)RS485通訊功能，采用繼電器位式輸出、位式控制算法，掛箱內(nèi)部裝有接觸器位式控制裝置，儀表可根據(jù)設(shè)定值、回差來控制繼電器的動作，完成溫度位式控制。
3. BP-14 比值器、前饋反饋補(bǔ)償器、解耦裝置
采用硬件前饋反饋補(bǔ)償器、比值器和解耦裝置，完成前饋反饋、比值、解耦控制實(shí)驗(yàn)，其中通過比值器可完成流量單閉環(huán)與雙閉環(huán)比值控制實(shí)驗(yàn)；通過前饋反饋補(bǔ)償器可以完成液位與流量以及溫度與流量的前饋反饋控制實(shí)驗(yàn)；通過解耦裝置可完成液位與溫度以及鍋爐夾套與內(nèi)膽的溫度解耦實(shí)驗(yàn)。
五、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集控制
1. 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)硬件組件
(1) BP-21 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集熱電阻輸入模塊
(2) BP-22 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模擬量輸出模塊
(3) BP-23 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模擬量輸入模塊
(4) RS232/485通訊轉(zhuǎn)換器
2. 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)軟件組成
上位PC機(jī)中安裝MCGS工控組態(tài)軟件及模塊測試軟件，實(shí)驗(yàn)控制通過MCGS工控組態(tài)軟件編寫上位機(jī)控制軟件的運(yùn)行算法，并可進(jìn)行通訊參數(shù)的修改及設(shè)定控制算法的參數(shù)，被控參數(shù)的實(shí)時曲線、歷史曲線進(jìn)行動態(tài)顯示，此外，還能對實(shí)驗(yàn)流程圖和本實(shí)驗(yàn)相關(guān)的被控參數(shù)的動態(tài)變化進(jìn)行顯示。
3. 系統(tǒng)特點(diǎn)
該上位機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)際上屬于計(jì)算機(jī)DDC控制系統(tǒng)，它是將模擬量輸入AI模塊和模擬量輸出AO模塊，開關(guān)量輸入/輸出DI/DO模塊置于計(jì)算機(jī)之外，計(jì)算機(jī)通過RS232/485通訊轉(zhuǎn)換裝置同DDC模塊（自帶RS485通訊接口）通訊。
DDC采集模塊的作用是將傳感器檢測到的被控參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)信號通過AD轉(zhuǎn)換送入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)同時也將通過控制運(yùn)算發(fā)出的控制信號通過DA轉(zhuǎn)換發(fā)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如：調(diào)節(jié)閥、變頻器、可控硅移相調(diào)壓裝置）。整個控制系統(tǒng)的控制算法及監(jiān)控功能都在上位PC機(jī)中實(shí)現(xiàn)。
六、DCS分布式過程控制
1. DCS系統(tǒng)硬件組件
(1) BP-31 FM148 8路模擬量輸入（電流型<4～20mA>/電壓型<0～5V/1～5V>）現(xiàn)場總線I/O模塊
(2) BP-32 FM143 8路熱電阻（Pt100）輸入現(xiàn)場總線I/O模塊
(3) BP-33 FM151 8路模擬量輸出（電流型<4～20mA>/電壓型<0～5V/1～5V>）現(xiàn)場總線I/O模塊
(4) TY-34 MACS控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)示意圖
2. DCS配套系統(tǒng)硬件單元
(1) MCU主控單元（帶PROFIBUS-DP總線通訊接口卡）
(2) 24V直流電源模塊
(3) 以太網(wǎng)卡（Realtek8139 100M自適應(yīng)以太網(wǎng)卡1張）
(4) 數(shù)據(jù)交換機(jī)（8端口10/100M雙速交換機(jī)1只）
3. DCS系統(tǒng)軟件提供MACS V組態(tài)軟件，具體分為：
(1) 數(shù)據(jù)庫總控組態(tài)軟件
(2) 設(shè)備組態(tài)軟件
(3) 算法組態(tài)軟件
(4) 圖形組態(tài)軟件
(5) 操作員站在線監(jiān)控軟件
(6) 服務(wù)器軟件
4. 系統(tǒng)特點(diǎn)
DCS過程控制系統(tǒng)硬件部分*采用“和利時”的MACS V系統(tǒng)，它能直觀清晰的將集散控制系統(tǒng)I/O模塊、現(xiàn)場控制站等展現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生對DCS現(xiàn)場控制站的組成有一個充分的認(rèn)識。軟件部分*采用“和利時”的算法組態(tài)控制軟件和操作員站上位機(jī)監(jiān)控軟件，該軟件功能強(qiáng)大，中文界面簡單易學(xué)，學(xué)生可在操作員站和工程師站上進(jìn)行DCS組態(tài)控制實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)對象采用了很多工業(yè)現(xiàn)場常用的檢測控制裝置。學(xué)生通過對該系統(tǒng)的了解和使用，一旦進(jìn)入企業(yè)后就能夠很快適應(yīng)工作環(huán)境。同時該系統(tǒng)也為教師和研究生提供了一個高水平的學(xué)習(xí)場所和科研開發(fā)平臺。
七、S7-300 PLC過程控制
1. S7-300系統(tǒng)硬件組件
DB-41A  S7-300可編程控制器（包含主機(jī)CPU315-2DP、MMC卡、SM331 8路模擬量輸入模塊、SM332 4路模擬量輸出模塊）
2. S7-300其它系統(tǒng)硬件
(1) CP5611通訊網(wǎng)卡
(2) DP通訊電纜
3. S7-300系統(tǒng)編程軟件
下位S7-300 PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行程序采用STEP7軟件編譯，并下裝到CPU315-2DP主機(jī)模塊中。系統(tǒng)控制運(yùn)算主要由下位的S7-300PLC執(zhí)行。上位PC機(jī)中監(jiān)控軟件采用WINCC V6.0人機(jī)界面軟件編寫，上位PC監(jiān)控軟件可進(jìn)行控制算法參數(shù)設(shè)定，被控參數(shù)實(shí)時曲線、歷史曲線、動態(tài)顯示，實(shí)驗(yàn)流程圖的顯示及本實(shí)驗(yàn)相關(guān)的被控參數(shù)動態(tài)數(shù)據(jù)顯示。
4. SIMATIC  WinCC—視窗控制中心軟件
目前，在PC基礎(chǔ)上的操作員監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)迅速地發(fā)展起來，SIMATIC WinCC在使用軟件技術(shù)上是潮流的帶頭人，WinCC代表Windows Control Center（視窗控制中心），換句話說，它在Windows標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中的各種便利功能，能夠確保安全可靠的控制生產(chǎn)。WinCC的特性之一是全面開放，它可以方便地結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)和用戶程序生成人機(jī)界面，準(zhǔn)確地滿足實(shí)際要求。WinCC既可以用來完成小規(guī)模的，簡單的過程控制和監(jiān)控，也可以用來完成復(fù)雜的應(yīng)用。在任何情況下WinCC都可以生成漂亮的人機(jī)對話接口，保證生產(chǎn)過程的安全，使操作員能夠優(yōu)化生產(chǎn)過程。WinCC使用所配置的人機(jī)接口，可以清晰地管理和優(yōu)化生產(chǎn)過程的事件。此外，WinCC還提供了有效、安全的過程操作功能。
八、S7-200 PLC過程控制
1. S7-200系統(tǒng)硬件組件
西門子S7-200主機(jī)CPU224（自帶PPI/MPI通訊口），4路模擬量輸入和1路模擬量輸出模塊EM235，通過帶有PC/PPI通訊電纜線可將開發(fā)好的程序下裝至PLC主機(jī)中，可完成所有多通道輸出、多通道輸入控制實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)開放性好。其運(yùn)行安全可靠，穩(wěn)定性高，也是工業(yè)現(xiàn)場zui常用的控制器。
2. S7-200 PLC可編程控制軟件
S7-200PLC的編程環(huán)境軟件為STEP7-Micro/WIN32，通過PC/PPI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S7-200PLC的所有功能進(jìn)行編程，對編寫好的程序進(jìn)行下裝，對已運(yùn)行程序進(jìn)行在線編程或監(jiān)控等。
九、單片機(jī)過程控制
1. 單片機(jī)硬件組件
單片機(jī)控制系統(tǒng)掛箱擁有5通道模擬量輸入和1通道模擬量輸出功能，自帶RS232通訊接口，可完成兩種控制方式：一種是其本身具有的閉環(huán)控制功能，另外一種是結(jié)合上位PC機(jī)的相關(guān)通訊監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)更為*和開放的計(jì)算機(jī)控制。單片機(jī)硬件上可以同時進(jìn)行5路模擬量輸入和1路模擬量輸出，此外它還具有常規(guī)PID控制程序，所以可以不與計(jì)算機(jī)通訊的情況下實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制器功能。
2. 單片機(jī)控制軟件
在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，PC機(jī)安裝有單片機(jī)上位機(jī)監(jiān)控軟件和MATLAB軟件，通過單片機(jī)軟件，可完成壓力、流量、液位、溫度四大熱工參數(shù)的單閉環(huán)控制，還可完成模糊控制和神經(jīng)元控制等*算法；另外本套單片機(jī)控制系統(tǒng)還可在MATLAB中自行編輯算法，完成后放入相應(yīng)的目錄，本單片機(jī)上位機(jī)監(jiān)控軟件可啟動預(yù)先編好的MATLAB算法，并對算法進(jìn)行驗(yàn)證性的操作，真正來控制本套系統(tǒng)，所以本套系統(tǒng)可完成開放性的算法開發(fā)實(shí)驗(yàn)。
十、以太網(wǎng)控制
1. 硬件組成
(1) BP-61 研華ADAM-6015 6路以太網(wǎng)分布式熱電阻模塊    1只
(2) BP-62 研華ADAM-6024分布式綜合模塊(6路模擬量輸入/2路模擬量輸出；2路開關(guān)量入/2路開關(guān)量出)  1只
(3) BP-64 8口集線器  1只；網(wǎng)卡  1張
2. 系統(tǒng)軟件
上位機(jī)采用組態(tài)王組態(tài)軟件，該組態(tài)軟件是一套基于Windows平臺的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運(yùn)行于Microsoft Windows 98/NT/2000/XP等操作系統(tǒng)。組態(tài)王采用了多線程、COM 組件等新技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)實(shí)時多任務(wù)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。所有實(shí)驗(yàn)均包括組態(tài)王實(shí)時數(shù)據(jù)庫組態(tài)、圖形動畫、報表、曲線、報警組態(tài)、設(shè)備通訊組態(tài)等實(shí)驗(yàn)。
3. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
除了能完成“第三大項(xiàng)”中的所有實(shí)驗(yàn)外，還能夠完成如下實(shí)驗(yàn)：
(1) Smith預(yù)估控制
(2) 內(nèi)模控制
(3) 二維模糊控制
(4) 單神經(jīng)元控制
十一、嵌入式以太網(wǎng)控制
1. 系統(tǒng)硬件
(1) BP-61 研華ADAM-6015 6路以太網(wǎng)分布式熱電阻模塊    1只
(2) BP-62 研華ADAM-6024分布式綜合模塊(6路模擬量輸入/2路模擬量輸出；2路開關(guān)量入/2路開關(guān)量出)  1只
(3) BP-64 8口集線器  1只；網(wǎng)卡  1張

十二、三菱PLC控制
1. 三菱系統(tǒng)硬件組件
三菱PLC控制裝置（包含F(xiàn)X2N-48MR主機(jī)、FX2N-4AD 4路模擬量輸入模塊（配兩塊）、FX2N-4DA 4路模擬量輸出模塊及FX2N-4AD-PT 4路鉑電阻輸入模塊）。
2. GX系統(tǒng)編程軟件
下位三菱PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)行程序采用GX軟件編譯，并下載到FX2N-48MR主機(jī)模塊中。系統(tǒng)控制運(yùn)算主要由下位三菱PLC執(zhí)行。上位PC機(jī)中監(jiān)控軟件采用MCGS組態(tài)軟件，上位PC監(jiān)控軟件可進(jìn)行控制算法參數(shù)設(shè)定，被控參數(shù)的實(shí)時曲線、歷史曲線、動態(tài)顯示，實(shí)驗(yàn)流程圖的顯示及本實(shí)驗(yàn)相關(guān)的被控參數(shù)動態(tài)數(shù)據(jù)顯示。
十三、PCI采集卡控制
1. BP-81 PCI數(shù)據(jù)采集卡，采用美國NI公司PCI-6024數(shù)據(jù)采集卡，主用來進(jìn)行 MATLAB實(shí)時仿真，
以實(shí)現(xiàn)MATLAB的快速原型化。
2. BP-82  PCI數(shù)據(jù)采集卡，采用中國臺灣研華公司PCI-1711數(shù)據(jù)采集卡，MCGS組態(tài)軟件直接支持該板卡，
另配備兩只DB-12 智能儀表掛箱作溫度變送后，可完成所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。研華PCI-1711數(shù)據(jù)采集卡是功能強(qiáng)大的多功能PCI總線數(shù)據(jù)卡，*符合PCI規(guī)格Rev2.1標(biāo)準(zhǔn)，支持即插即用，MCGS直接支持研華PCI-1711數(shù)據(jù)采集卡，采樣時可完成多路選通開關(guān)的控制，可根據(jù)每個通道不同的輸入電壓類型，來進(jìn)行輸入范圍的確定。其配備了16路單端模擬量輸入，12位A/D轉(zhuǎn)換器，采樣速率可達(dá)100k，每個輸入通道的增益可編程，具有自動通道/增益掃描功能，卡上有1k的采樣FI/FO緩沖器，兩路12位模擬量輸出，16路數(shù)字量輸入，16路數(shù)字量輸出，給學(xué)生做設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)提供了前提和基礎(chǔ)。
配置清單(可選配)

過程控制工程實(shí)訓(xùn)設(shè)備系列產(chǎn)品