SBMMP-A過程控制實(shí)訓(xùn)設(shè)備
一、概述：
過程控制實(shí)訓(xùn)設(shè)備，過程控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，過程裝備控制臺(tái)能夠完成對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程中常見的物理量（溫度、液位、流量等）參數(shù)測(cè)量、控制，并且分析過程參數(shù)變化特性，研究過程控制規(guī)律(如PID控制)。實(shí)訓(xùn)臺(tái)能再現(xiàn)實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用的多種控制方式如智能儀表、PLC控制方式。上位計(jì)算機(jī)采用全中文工控組態(tài)軟件進(jìn)行開發(fā)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并提供用戶更友好的二次開發(fā)接口。實(shí)訓(xùn)臺(tái)動(dòng)力系統(tǒng)需具備功率可調(diào)的不銹鋼循環(huán)水泵:可組成不銹鋼泵＋電動(dòng)調(diào)節(jié)閥＋渦輪流量計(jì)的動(dòng)力流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，也可組成不銹鋼泵＋變頻器＋渦輪流量計(jì)的動(dòng)力流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。且兩路水路能關(guān)聯(lián).實(shí)訓(xùn)對(duì)象臺(tái)架全部采用不銹鋼框架。
二、實(shí)訓(xùn)屏：控制對(duì)象接口箱分電源箱和信號(hào)接口箱。電源箱主要包含各種電源裝 置及電源分配開關(guān)、變頻器、三相移相調(diào)壓裝置等強(qiáng)電裝置；面板材 質(zhì)采用鋁材，面板標(biāo)識(shí)采用凹字爛板工藝進(jìn)行加工制作，針對(duì)各種信 號(hào)接口均配有文字及符號(hào)說明，方便實(shí)驗(yàn)接線。所有信號(hào)采用國(guó)際標(biāo) 準(zhǔn)的IEC信號(hào)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)接口有三相可控硅移相調(diào)壓裝置、電動(dòng)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。 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)。
三、電腦桌×2： 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：不小于 560mm×600mm×1020mm。
四、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、溫度變送器等組成，加熱箱內(nèi)配有無水?dāng)嚯姳Ｗo(hù)裝置，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。
五、智能電動(dòng)調(diào)節(jié)閥：
型號(hào)：XPSLP-16KDN20-10，生產(chǎn)廠家：上海江郎。
1.采用智能直行程電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，用來對(duì)控制回路的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥型號(hào)為：QSTP系列。電源為單相220V，控制信號(hào)為4～20mADC 或1～5VDC，輸出為4～20mADC的閥位信號(hào)。
2.單相磁力泵：MP-55R-220，生產(chǎn)廠家：上海新西山
3.單相220VAC，90W，無泄漏，低噪音，揚(yáng)程8米。
4.三相磁力泵 型號(hào)：MP-55R-380MP-55R-380. 生產(chǎn)廠家：上海新西山無泄漏，低噪音，三相220VAC，180W，揚(yáng)程8米。交流變頻控制：控制信號(hào)輸入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。
型號(hào)：FR-D720S0.4K-CH，生產(chǎn)廠家：日本三菱公司；
六、溫控調(diào)壓模塊+散熱器：
1.采用二相全隔離一體化交流移相調(diào)壓器模塊，采用SMT工藝，DCB陶瓷基板，有LED2.電源指示和LED輸出調(diào)節(jié)量指示，控制參數(shù)：可輸入 0～5V、0～10V、4～20mA；輸出參數(shù)：額定工作電壓：380VAC±10%； 電網(wǎng)頻率：50Hz；斷態(tài)峰值截止電壓VP：≥1200VPK；電小負(fù)載電流：100mA；斷態(tài)漏電流：配備有防干燒保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)鍋爐內(nèi)膽液位低于紅色警戒水位線時(shí)，保 護(hù)裝置將切斷調(diào)壓模塊輸出電壓，有效保護(hù)電加熱管不被干燒損壞。
2.擴(kuò)散硅壓力變送器（液位）×2：量程為0～3KPa(以實(shí)際的水箱高度為準(zhǔn))，用于測(cè)量水箱液位高度，直 流24V供電，標(biāo)準(zhǔn)兩線制接線4～20mA變送輸出、精度0.5級(jí)，采用 工業(yè)用的擴(kuò)散硅壓力變送器，帶不銹鋼隔離膜片，采用信號(hào)隔離技術(shù)，對(duì)傳感器溫度漂移跟隨補(bǔ)償。帶HART通訊功能。
3.壓力變送器：量程為0～80KPa，直流24V供電,標(biāo)準(zhǔn)兩線制接線4～20mA變送輸出,精度0.5級(jí)，采用工業(yè)用的擴(kuò)散硅壓力變送器，帶不銹鋼隔離膜片，同時(shí)采用信號(hào)隔離技術(shù),對(duì)傳感器溫度漂移跟隨補(bǔ)償。
4.Pt100溫度傳感器：Pt100：A級(jí)；溫度變送器：0.5級(jí)精度，0-100℃。工作電壓直流24v,溫度變送器輸出4-20mADC。
5.渦輪流量計(jì)×2：量程：0-1200L/h；輸出信號(hào)：4-20mADC；精度：0.5級(jí)。
型號(hào)：LMGY-10 生產(chǎn)廠家：合肥福斯達(dá)。
七、DDC控制系統(tǒng)：
MB8AI,MB4AO；亞當(dāng)模塊；
設(shè)備裝有一塊遠(yuǎn)程8路數(shù)據(jù)采集模塊和一塊4路輸出數(shù)據(jù)采集模塊。上位機(jī)要求采用MCGS組態(tài)軟件進(jìn)行監(jiān)控,軟件具有網(wǎng)絡(luò)功能，采用工 業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，具有良好的開放性，共享總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以能夠相互 共享資源的方式結(jié)合起來。網(wǎng)絡(luò)軟件有一個(gè)工程師站和無限個(gè)操作員 站組成，老師作為工程師站可以在任何地方對(duì)學(xué)生操作員站進(jìn)行監(jiān)控 和控制，學(xué)生操作員站用密碼的形式來實(shí)現(xiàn)。
八、智能儀表控制系統(tǒng)×2：型號(hào)：AI 828，生產(chǎn)廠家：廈門宇電。
智能數(shù)字調(diào)節(jié)器，數(shù)量2套；集信號(hào)采集、運(yùn)算、控制、顯示記錄、 通信、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存、分析統(tǒng)計(jì)報(bào)表、配置、報(bào)警為一體的智能儀表，采 用高亮度、寬視角的≥5.6英寸TFT液晶顯示屏，至少具有320*234點(diǎn) 陣256色顯示采用32MNANDFlash作為歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)介質(zhì)，還可 通過CF卡將組態(tài)設(shè)置和歷史數(shù)據(jù)保存在計(jì)算機(jī)或其他設(shè)備中，將所 需要的數(shù)據(jù)永久保存。至少具有8路模擬量輸入、4路模擬量輸出、4 路報(bào)警輸出，支持電流輸入，電壓輸入，熱電阻及熱電偶信號(hào)輸入。 至少具有4個(gè)單回路控制模塊，可實(shí)現(xiàn)串級(jí)控制回路、比值、前饋、 三沖量等復(fù)雜控制。RS485通信。
九、PLC控制系統(tǒng)：CPU 1212C AC/DC/Rly,8輸入/6輸出,集成2AI，SM1232 模擬量輸出模塊 2AO 14位分辯率.預(yù)裝64位WINDOWSEMBEDDEDSTANDARD7P，預(yù)裝CPUV1.7 軟件控制器和WINCCADVANCEDRUNTIME(帶有2048點(diǎn)授權(quán))數(shù)字 量輸入支持漏型/源型信號(hào)，數(shù)字量輸出類型為晶體管，支持高速脈沖， 最高100kHz，模擬量輸入支持0-10VDC信號(hào)，模擬量輸出支持0-20mA 信號(hào)，支持8個(gè)模塊擴(kuò)展、1個(gè)信號(hào)板擴(kuò)展、3個(gè)通訊模塊；工作存儲(chǔ) 125kB、裝載存儲(chǔ)4MB、保持性存儲(chǔ)10kB；4GBRAM,16GBCFAST；過程映像1024字節(jié)輸入/1024字節(jié)輸出；支持6路高速計(jì)數(shù)器輸入， 最高100kHz；布爾運(yùn)算0.08μs、移動(dòng)字1.0μs、實(shí)數(shù)數(shù)學(xué)運(yùn)算1.78 μs；集成2個(gè)PROFINET端口10/100Mb/s自適應(yīng)，支持12個(gè)HMI 設(shè)備連接、8個(gè)客戶端、4個(gè)編程設(shè)備、8個(gè)開放連接；電源電壓允許AC85-264V。電磁閥：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。直流穩(wěn)壓電源： 提供直流24V電源。連接導(dǎo)線及配件：提供完成實(shí)驗(yàn)所需的連接導(dǎo)線及配件。
十、主機(jī)監(jiān)測(cè)單元：整個(gè)實(shí)訓(xùn)室配1套：采用超薄可折疊導(dǎo)電材料技術(shù)，實(shí)時(shí)檢測(cè)主機(jī)多路運(yùn)行狀況（4路以 上），并且?guī)б壕э@示和報(bào)警設(shè)置顯示，主機(jī)檢測(cè)單元可反復(fù)折疊不 損壞電路，支持手機(jī)無線采集數(shù)據(jù)，并可用手機(jī)APP采集數(shù)據(jù)。主機(jī)監(jiān)測(cè)單元演示功能：
（1）利用手機(jī)APP采集傳感器輸出電壓。
（2）在主機(jī)檢測(cè)單元上面可以顯示每個(gè)通道采集的電壓。
（3）可以在主機(jī)檢測(cè)單元上面設(shè)置超限電壓，且能輸出報(bào)警，不得少 于4通道測(cè)量。
十一、過程控制傳感器及過程檢測(cè)儀表3D仿真軟件：3D傳感器仿真系統(tǒng)，教學(xué)仿真資源（包括3D傳感器仿真系統(tǒng)和傳 感器實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻）提供15種傳感器及過程檢測(cè)儀表的網(wǎng) 絡(luò)教學(xué)資源包。其中必含浮子液位傳感器、齒輪式轉(zhuǎn)速傳感器、電容 式液位傳感器、浮子液位電阻傳感器、動(dòng)態(tài)扭矩傳感器、超聲波、熱 釋電報(bào)警傳感器等7種傳感器以及壓力、流量、物位與溫度檢測(cè)儀表，15種傳感器的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源包。
（1）音輪式轉(zhuǎn)速傳感器
（2）電容式油量傳感器
（3）浮子式油量傳感器
（4）電感式壓力傳感器
（5）壓電式壓力傳感器
（6）感溫電阻
（7）熱電偶
（8）動(dòng)態(tài)扭矩傳感器
（9）箔式金屬應(yīng)變傳感器
（10）電渦流傳感器
（11）差動(dòng)變壓器式位移傳感器
（12）擴(kuò)散硅壓力傳感器
（13）超聲波測(cè)距傳感器
（14）氣敏傳感器
（15）熱釋電傳感器
其中必含浮子液位傳感器、齒輪式轉(zhuǎn)速傳感器、電容式液位傳感器、浮子液位電阻傳感器、動(dòng)態(tài)扭矩傳感器、超聲波傳感器、熱釋電傳感器七種傳感器（須提供產(chǎn)品說明、零件展示、裝配、應(yīng)用展示四個(gè)方面的相關(guān)證明材料,一共35張。）
十二、Python整個(gè)實(shí)驗(yàn)室配1套：數(shù)據(jù)采集卡（支持labview二次開發(fā)）：該數(shù)據(jù)采集卡采用工業(yè)級(jí)，接口采用USB接口，整個(gè)實(shí)驗(yàn)室配一套。
具體核心功能指標(biāo)要求：
①具有8路模擬量輸入：8路電壓輸入。ADC分辨率：14位，最大 采樣速率：100K/S。
②2路模擬量輸出：12位，0-10V，100Ksa/s；
③2路1MHz計(jì)數(shù)、PWM測(cè)量輸入，2路1MHzPWM、脈沖發(fā)生器。
④具有多種采樣方式：定時(shí)采樣，定長(zhǎng)采樣，單步采樣，實(shí)時(shí)采樣。
⑤具有輸入低通濾波，過壓保護(hù)功能。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 基于Python壓力PID控制實(shí)驗(yàn) 基于Python液位PID控制實(shí)驗(yàn) 基于Python流量PID控制實(shí)驗(yàn) 基于Python溫度PID控制實(shí)驗(yàn)基于Python串口通信應(yīng)用 基于Python通信與顯示應(yīng)用
十三、虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)×1,支持工業(yè)過程控制虛擬仿真相關(guān)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目 8個(gè)。
第一節(jié) 電動(dòng)閥支路單容液位控制實(shí)驗(yàn)
第二節(jié) 電動(dòng)閥支路流量控制實(shí)驗(yàn)
第三節(jié) 上下水箱雙容液位控制實(shí)驗(yàn)
第四節(jié) 鍋爐溫度內(nèi)膽控制實(shí)驗(yàn)
第五節(jié) 壓力控制實(shí)驗(yàn)
第六節(jié) 上下水箱雙容液位串級(jí)控制
第七節(jié) 水箱液位與電動(dòng)閥支路流量串級(jí)控制
第八節(jié) 單閉環(huán)流量比值控制實(shí)驗(yàn)
第九節(jié) 前饋反饋控制實(shí)驗(yàn)
軟件主要功能
（1）仿真軟件能夠模擬工業(yè)生產(chǎn)過程的四大熱工參數(shù)，包括液位對(duì)象， 溫度對(duì)象，流量對(duì)象，壓力對(duì)象，無縫對(duì)接"過程控制實(shí)驗(yàn)裝置"的 控制系統(tǒng)，能夠完成基本對(duì)象特性測(cè)試、單閉環(huán)控制、串級(jí)控制、前 饋反饋控制、流量比值控制等實(shí)驗(yàn)，可以替代被控對(duì)象。
（2）通過界面觀察各個(gè)模塊的數(shù)據(jù)，清晰簡(jiǎn)潔，并能通過軟件查看控 制過程中的實(shí)時(shí)曲線。
（3）基于工控軟件軟件開發(fā)而成，能夠模擬實(shí)際對(duì)象的特性，并且能 將控制計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)供外部控制系統(tǒng)使用。
（4）動(dòng)畫顯示及刻度顯示：該系統(tǒng)在具體實(shí)驗(yàn)的過程中，為了更加清 晰地顯示回路的控制效果，要求組態(tài)軟件界面中各管路液體的流向必 須具有動(dòng)態(tài)的動(dòng)畫顯示，各水箱液位、儲(chǔ)水箱液位具有明顯的刻度顯 示。 軟件：在Simulink軟件環(huán)境下，依據(jù)過程控制實(shí)驗(yàn)裝置 的實(shí)際參數(shù)對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了仿真，并在Matlab/RTW實(shí)時(shí)控制模式 下，實(shí)現(xiàn)過程控制的實(shí)物實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，滿足畢業(yè)設(shè)計(jì)和課程設(shè)計(jì)的需要。 仿真軟件要求在MATLAB軟件環(huán)境下完成，實(shí)時(shí)控制需在 MATLAB/RTW環(huán)境下進(jìn)行，提供相關(guān)MATLAB/RTW實(shí)時(shí)控制的軟 件界面圖。
十四、系統(tǒng)能完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
①特性實(shí)驗(yàn)
1、水箱單容特性實(shí)驗(yàn)
2、水箱雙容特性實(shí)驗(yàn)
3、上下水箱雙容特性實(shí)驗(yàn)
4、電動(dòng)閥流量特性實(shí)驗(yàn)
5、變頻器流量特性實(shí)驗(yàn)
6、溫度特性實(shí)驗(yàn)
7、壓力特性實(shí)驗(yàn)
②單回路控制實(shí)驗(yàn)
1、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥支路單容液位控制實(shí)驗(yàn)
2、變頻器支路單容液位控制實(shí)驗(yàn)
3、上水箱雙容液位控制實(shí)驗(yàn)
4、上下水箱雙容液位控制實(shí)驗(yàn)
6、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥支路流量控制實(shí)驗(yàn)
7、變頻器支路流量控制實(shí)驗(yàn)
8、鍋爐內(nèi)膽溫度控制實(shí)驗(yàn)
③串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)
1、上水箱雙容串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)
2、上水箱液位與電動(dòng)閥支路流量串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)
3、溫度流量串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)
④比值控制實(shí)驗(yàn)
1、單閉環(huán)比值流量控制實(shí)驗(yàn)
2、隨動(dòng)流量比值控制實(shí)驗(yàn)
⑤解耦控制實(shí)驗(yàn)
1、液位流量解耦控制
2、液位壓力解耦控制
