SBPCS-1C型過程控制實驗裝置
一、概述
1、過程控制綜合實驗裝置（Process Control System，簡稱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)，對其進行測量、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)的教學實驗設備，過程控制綜合實驗裝置選用智能化的工業(yè)用儀器儀表，接近工業(yè)實際，使用安全，運行穩(wěn)定，維護簡單，性價比優(yōu)越。本裝置集合多種控制方式，再現(xiàn)實際工業(yè)現(xiàn)場使用的控制手段，采用聲光報警系統(tǒng)，并提供用戶更友好的二次開發(fā)接口。
2、可滿足"自動調(diào)節(jié)原理"，"過程控制"，"控制儀表"，"自動檢測技術(shù)與傳感器","計算機"及相關課程的教學實驗需求；
3、可作為有關企業(yè)技術(shù)人員、儀表操作人員、系統(tǒng)運行監(jiān)控人員的實習、培訓實驗設備。
二、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與特點：
1、分體式設計，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,單片機和計算機控制組成不同的控制系統(tǒng)。含有常規(guī)水箱檢測控制裝置、鍋爐加熱裝置。
2、二水箱配置；雙路供水系統(tǒng)。
3、實驗柜完全敞開設計，內(nèi)部器件全部可視，有利直觀教學和維護。
4、人性化設計，配有儲水箱，進排水自控裝置，減輕實驗人員勞動強度。為實驗文明操作提供條件。
5、裝置的儀表、部件均選用現(xiàn)代化技術(shù)工業(yè)級產(chǎn)品，智能化程度高。精度好，規(guī)格多樣。有利直觀教學和拓寬學生工業(yè)現(xiàn)場知識。為以后走上社會打好結(jié)實基礎。
6、安全度高，系統(tǒng)配有漏電保護，帶保護套的專用實驗電源連線，及溫控箱防止無水加溫自動控制等，力求保護人身、設備安全。
7、開放度好，在教師指導下，學生可觀察、可自己動手參與操作、可自行編程進行驗證、可根據(jù)記錄的實時曲線進行理論分析等。
8、鍋爐加熱程控保護系統(tǒng)：
（1）加熱電路加有保險管進行過載保護，并具有防干燒保護功能；
（2）鍋爐加熱內(nèi)膽加由水位液位保護裝置，水位不達到一定的高度，控制系統(tǒng)不能控制可控硅調(diào)壓器工作。
★9、實驗室安全管理系統(tǒng)軟件
1）該系統(tǒng)集成無線遠程實驗臺電源管理系統(tǒng)，通過手機或其他移動終端系統(tǒng)監(jiān)控查詢學生實驗臺的電源開關狀態(tài)；單獨開啟關閉學生實驗臺電源；全部開啟或全部關閉實驗臺電源功能；定時預約實驗臺電源開啟關閉功能。
2）在WiFi連接狀態(tài)，教師通過手機APP，可實時高速讀取實訓臺的電流、電壓值、功率因數(shù)等參數(shù)；實時顯示設備使用功率和歷史曲線，實時監(jiān)控設備的運行狀態(tài)、故障預警和異常報警
3）可設置實驗臺保護電壓和電流，當輸入電壓或者電流超過保護電壓值或者保護電流值自動切斷實驗臺電源保護設備，并推送信息到教師控制端。
10、電源啟停控制方式；采用啟停按鈕控制接觸器來控制電源的啟停。
11、漏電保護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功能
（2）各種電源及各種儀表的強電采用開關控制，學生不自行接線，不存在強弱電混插的問題。
三、系統(tǒng)技術(shù)參數(shù):
1.工作電源：單相三線 220V±5% 50Hz；
2.整機容量：<5KVA
3.控制信號：電壓0～5V；電流4～20MA;
4.外形尺寸：1720mm×730mm×1600mm
5.上位計算機組態(tài)軟件
6.可以同時對三個參數(shù)進行采集，比如，一組測流量，一組測溫度，一組測壓力；
7.重量：實驗臺+實驗架，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 | 名 稱 | 規(guī)格、參數(shù) |
1 | 實訓平臺 | 實訓對象臺架全部采用不銹鋼框架 使用壽命增強不易生銹機械強度高 |
2 | 實訓屏 | 提供實驗所需的單相AC220V電源，總電源由帶漏電保護的空氣開關控制，另控制屏內(nèi)部設有電流型漏電保護器，配有漏電報警指示燈和告警復位按鈕，安全性符合國際標準。實訓裝置的電網(wǎng)電壓由一只指針式交流電壓表監(jiān)示。通過鑰匙開關和啟停控制按鈕，使強電系統(tǒng)的操作更為安全方便，進行實訓時鑰匙開關鑰匙由老師保管，等檢查無誤時由老師打開鑰匙開關。并設置有執(zhí)行元件輸入輸出接口、模擬量信號輸入輸出接口。所有信號接口均采用國際標準的IEC信號接口。執(zhí)行機構(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。并將對象系統(tǒng)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)，用于放置計算機，下方裝有萬向輪。尺寸：560mm×600mm×1020mm。 |
4 | 控制對象 | 包括2只上水箱、下水箱和儲水箱。上、下水箱采用優(yōu)質(zhì)有機玻璃，結(jié)構(gòu)包括緩沖槽、工作槽、出水槽，用以完成液位相關實驗，水箱容積17.5*10-3m3采用優(yōu)質(zhì)有機玻璃，水箱底部均接有壓力傳感器。儲水箱由不銹鋼板制成 不銹鋼溫控實驗箱1只 由加熱箱、加熱環(huán)、Pt100、溫度變送器組成，加熱箱內(nèi)無水斷電保護裝置，也防止溫度干燒。 儲水箱自動進、排水裝置1套 其中儲水箱底部裝有出水閥，水箱需要更換水時，把出水閥打開將水直接排出。 |
5 | HONEYWELL智能電動調(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,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,體積小,力矩大,比普通的電動閥貴 |
6 | 單相磁力泵 | 無泄漏，低噪音，單相 220VAC，90W。 聲音比較小，有利于實驗室保持安靜，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，控制信號輸入為4～20mADC或0～5VDC，交流220V變頻輸出用來驅(qū)動三相磁力驅(qū)動泵。 |
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：4-20mADC。 |
10 | 加熱環(huán) | 功率：1800W，220VAC。 具有防干燒保護功能 |
11 | 擴散硅壓力變送器（液位） | 選用美國NovaSensor原裝進口的擴散硅隔離探頭。0.5級精度；輸出信號：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NovaSensor原裝進口的擴散硅隔離探頭。0.5級精度；輸出信號：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；溫度變送器：0.5級精度，0-100℃。 |
14 | 渦輪流量計及流量變送器 | （1）量程：選0-1200L/h；（2）輸出信號：4-20mADC；（3）精度：0.5級。 |
15 | 單片機控制 | 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源、比例積分微分設定旋鈕以及PID調(diào)節(jié)回路組成，以上組成部分均由硬件給出動作，可完成單/雙閉環(huán)控制實驗。 |
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CPU SR20(自帶以太網(wǎng)通訊口)，配置一個4入/2出模擬量模塊EM AM06，可完成所有單通道輸出、多通道輸入控制實驗。 |
19 | 繼電器 | 小型繼電器 |
20 | 電磁閥 | 電磁閥作為電動調(diào)節(jié)閥的旁路，可以實現(xiàn)階躍和脈沖干擾，通過手動閥開度可調(diào)節(jié)階躍和脈沖干擾的大小。 |
21 | 液面探頭 |
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22 | 配有24v直流穩(wěn)壓電源 | 提供直流24V電源 |
23 | 帶護套手槍式連接導線及配件 | —— |
24 | 網(wǎng)絡控制軟件 | 上位機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驗裝置需配置一臺上位監(jiān)控PC機，在智能儀表控制與PLC控制系統(tǒng)的PC機上安裝有MCGS工控組態(tài)軟件，能夠?qū)υO定值、輸出值、P、I、D及各類可寫參數(shù)進行操作，觀看動態(tài)變化棒圖顯示、測量值實時曲線等。 |
25 | PLC編程軟件 | PLC的編程環(huán)境軟件，通過通訊電纜線使PLC與計算機使用本軟件建立通訊關系后，使用本軟件可以對PLC的所有功能進行編程，對編寫好的程序進行下裝，對已運行程序進行在線編程或監(jiān)控等。 |
五、系統(tǒng)能完成的實驗項目
1.實驗裝置的基本操作與儀表調(diào)試
2.壓力變送器的零點遷移和性能測試實驗
3.單容自衡水箱的對象特性測試實驗
4.雙容自衡水箱的對象特性測試實驗
5.溫度位式控制實驗（智能儀表控制、PLC控制，共有兩種模式）
6.溫度連續(xù)控制實驗（單片機控制、智能儀表控制、PLC控制和模擬PID控制，共有四種模式）
7.智能儀表控制實驗
8.單容水箱液位控制實驗（單片機控制、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驗（單片機控制、智能儀表控制、PLC控制和模擬PID控制，共有四種模式）
10.流量定值控制實驗（單片機控制、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控制實驗（單片機控制、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.串級控制系統(tǒng)連接實驗
14.液位串級PID控制實驗
15.計算機控制系統(tǒng)
16.單片機控制系統(tǒng)
17.PLC上下水箱液位串級控制實驗--利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件
18.液位流量串級控制實驗--利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件
19.基于MATLAB的單回路PID控制實驗
20.基于MATLAB的串級PID控制實驗
