过程控制综合实验装置

全过程控制综合性实验设备

 全过程控制综合性实验设备为了适应大学本科基本上课堂教学而精减开发经济实用的一个过程控制实验设备，由实验目标系统软件，仪表盘控制屏和实验桌构成，可以完成《全自动控制基础理论》、《全过程控制》、《自动化仪表》、《集散中心控制》、《PLC可编控制》、《单片机设计控制》、《电子计算机控制》等科目所开的实验新项目。集跨领域、跨学科技术性于一体，充分展现了实验装置创新性、开放性和结构的多元化。

一、性能指标：

1、工作中电源板：单相电三线220V±5% 50Hz

2、尺寸：175χ70χ150cm

3、整个设备容积：<5KVA

4、控制数据信号：工作电压1-5V

二、实验装置配置：

1、开关电源控制屏(铁制两层亚光密纹静电喷塑构造，铝制控制面板)

(1) 沟通交流电源面板：给予实验所需要的三相四线～380V、三路单相电～220V开关电源，总开关电源由三相锁匙开关控制，电网电压由三只交流电压表监示，三相带灯断路器做为断相标示。配有漏电保护器气体开关、工作电压型漏电保护开关、电流量型漏电保护开关。此外，还设置了计时器兼报案录像仪，给学生实验技能考评提供一个统一的标准。

(2) 执行器及I/O数据信号插口控制面板：

执行器有三相晶闸管移相调压装置、电动蝶阀、三相不锈钢磁力泵、继电器、三菱变频器及三相电加热管构成，此外电加热锅炉含有防干烧维护机器设备。并把各传感器检测及执行机构控制数据信号同板上的电源插座相接，有利于学生本人联线构成不同类型的控制系统软件。

2、实验桌：实验桌为铁制两层亚光密纹静电喷塑构造，桌面上为防火安全、防潮、耐磨损高密度纤维板，构造牢固。

3、沟通交流变频式控制：

4、控制类型：

1）多功能仪表控制

2）远程控制数据收集控制

3）DCS分布式系统全过程控制

4）S7-300PLC全过程控制

5）S7-200PLC全过程控制

6）单片机设计控制

7）以太网接口控制

8）内嵌式以太网接口控制

三菱PLC控制

PCI数据采集卡控制

5、系统软件实验学习软件：包含MCGS工控设备组态、组态王组态、和利时MACS V系统软件组态、

STEP7数控编程软件、WinCC组态及单片机设计数据收集与控制软件等，依据系统配置开展配套设施。

三、实验新项目：

本设备可以完成如下所示实验项目主要内容：

1. 全过程控制体系结构构成的认知实验

(1) 全过程控制及检测系统硬件配置构造构成的认知与控制计划方案的组成及联接实验

(2) 智能化调节仪表、智能化变送器仪表盘等多功能仪表的操作及主要参数设置实验

(3) 传感器校准(零点转移与测量范围调节)

2、控制对象特点检测实验：

(1) 单容水箱特点检测实验

(2) 双容水箱特点检测实验

3、单回路控制系统软件实验：

(1) 单回路控制系统软件实践探索

(2) 上水箱（或中水箱或下水箱）液位仪定值控制实验

(3) 双容水箱液位仪的定值控制实验

(4) 三容水箱液位仪的定值控制实验

(5) 加热炉里胆静态数据水的温度的定值控制实验

(6) 加热炉里胆动态性水的温度的定值控制实验

(7) 加热炉筒夹水的温度的定值控制实验

(8) 电动调节阀环路流量定值控制实验

(9) 交流电机调速磁力驱动泵环路流量定值控制实验

4、环境温度位式控制系统软件实验：

(1) 加热炉里胆水的温度位式控制实验

5、串级控制全面的实验：

(1) 串级控制系统软件连接实践活动

(2) 水箱液位仪串级控制实验

(3) 三闭环控制液位仪控制实验

(4) 下水箱液位仪与电动蝶阀流量串级控制实验

(5) 下水箱液位仪与交流电机调速磁力驱动泵环路流量串级控制实验

(6) 加热炉里胆水的温度与加热炉里胆循环系统出水量的串级控制实验

(7) 风机盘管排水口水的温度与开水流量串级控制实验

6、比率控制系统软件实验：

(1) 单闭环控制流量比率控制实验

(2) 双闭环流量比率控制实验

7、落后控制系统软件实验：

(1) 风机盘管排水口环境温度的纯落后控制实验

(2) 风机盘管排水口湿度的落后控制实验

(3) 总流量纯落后控制实验

8. 前馈控制-意见反馈控制系统软件实验

(1) 加热炉里胆水的温度的前馈控制-意见反馈控制实验

(2) 下水箱液位仪的前馈控制-意见反馈控制实验

9、耦合控制系统软件实验：

(1) 上水箱水的温度与水位的耦合控制实验

(2) 加热炉筒夹水的温度与加热炉里胆水的温度的耦合控制实验

10. 工控设备组态组态软件控制实验

(1) 时序数据库组态软件实验

(2) 图形动画、表格、曲线图、报案组态软件实验

(3) 机器设备通信组态软件实验

(4) 脚本程序运用组态软件实验

四、多功能仪表控制:

1、MY-12 智能化温度控制仪（三件）

系统采用全智能的AI-818仪表盘（3只），线形电流量4～20mA电流量导出，包括人工智能技术调整优化算法，模糊不清PID及主要参数自整定作用，可构成三闭环控制控制系统软件。

2、MY -13 智能化位式温度控制仪

系统采用全智能的AI-708仪表盘，含有电子计算机RS485通信作用，选用电磁阀位式导出、位式控制优化算法，挂箱内部结构配有交流接触器位式控制设备，仪表盘可以根据设定值、回差来控制电磁阀动作，进行环境温度位式控制。

3、MY -14 比率器、前馈控制意见反馈管道补偿器、耦合设备

选用硬件配置前馈控制意见反馈管道补偿器、比率器及耦合设备，进行前馈控制意见反馈、比率、耦合操纵实验，在其中根据比率器可完成总流量单闭环控制与双闭环比率操纵实验；根据前馈控制意见反馈管道补偿器能完成液位仪与总流量及其温度与流量前馈控制反馈调节实验；根据耦合设备可完成液位仪与环境温度及其加热炉筒夹与里胆温度耦合实验。

五、远程控制数据采集操纵：

1、远程控制数据采集控制系统硬件配置部件

(1) MY -21 远程控制数据采集热电偶键入模块

(2) MY -22 远程控制数据采集模拟量输出模块

(3) MY -23 远程控制数据采集模拟量输入模块

(4) RS232/485通讯转化器

2、远程控制数据采集控制系统手机软件构成：

上台PC机中组装MCGS工控设备组态软件及模块测试工具，实验操纵根据MCGS工控设备组态软件撰写上位机软件监控软件的运转优化算法，同时可开展通讯参数改动及设置控制系统的参数，被测主要参数的实时曲线图、历史时间曲线图开展动态展示，除此之外，还会对实验流程表与本实验有关的被测参数变化规律开展表明。

3、系统特点：

该上位机软件控制系统事实上归属于电子计算机DDC控制系统，这是将模拟量输入AI模块和模拟量输出AO模块，开关量键入/导出DI/DO模块放置电子计算机以外，电子计算机根据RS232/485通讯变换设备同DDC模块（内置RS485通讯插口）通讯。

DDC收集模块作用是将传感器检测过的被测主要参数标准信号根据AD转换送进电子计算机，电子计算机同时也将通过控制计算发出来的控制信号根据DA变换发送给执行器（如：调节阀门、变频调速器、晶闸管移相调压装置）。全部控制系统的控制策略及监控功能都是在上台PC机中获得。

六、DCS分布式系统过程管理：

1. DCS系统硬件部件

(1) MY -31 FM148 8路模拟量输入（电流量型〈4～20mA〉/工作电压型〈0～5V/1～5V〉）计算机接口I/O模块

(2) MY -32 FM143 8路热电偶（Pt100）键入计算机接口I/O模块

(3) MY -33 FM151 8路模拟量输出（电流量型〈4～20mA〉/工作电压型〈0～5V/1～5V〉）计算机接口I/O模块

(4) MY -34 MACS控制系统互联网平面图

2. DCS配套设施系统硬件模块

(1) MCU主控芯片模块（带PROFIBUS-DP系统总线通讯接口）

(2) 24V直流稳压电源模块

(3) 以太网卡（Realtek8139 100M响应式以太网卡1张）

(4) 数据交换机（8端口号10/100M单速网络交换机1只）

3. DCS系统给予MACS V组态软件，实际分成：

(1) 数据库系统中控室组态软件

(2) 机器设备组态软件

(3) 优化算法组态软件

(4) 图型组态软件

(5) 操作员站在线监测手机软件

(6) 服务器程序

4、系统特点：

DCS全过程控制系统硬件配置一部分彻底选用“和利时”的MACS V系统软件，它会形象化清楚的将集散中心控制系统I/O模块、当场控制系统等展示给学生们，使学生对DCS当场控制系统的组成有一个足够的了解。手机软件一部分彻底选用“和利时”的算法组态软件监控软件和操作员站上位机软件电脑监控软件，此软件功能齐全，汉语页面简单易学的，学生们可以从操作员站和工程师站中进行DCS组态软件操纵实验。实验目标使用了许多工业生产当场常见的检验控制系统。学生用对此系统的理解与使用，一旦进入公司以后就可以迅速融入办公环境。与此同时此系统又为老师和研究生提供了一个高水准学习场所学术科研开发服务平台。

七、S7-300 PLC过程管理：

1、S7-300系统硬件部件：

DB-41A S7-300程序控制器（包括服务器CPU315-2DP、MMC卡、SM331 8路模拟量输入模块、SM332 4路模拟量输出模块）

2、S7-300其他系统硬件：

(1) CP5611通讯网口

(2) DP通讯专用电缆

3、S7-300系统软件数控编程软件：

上下位S7-300 PLC控制系统打开程序选用STEP7手机软件编译程序，并下衣到CPU315-2DP服务器模块中。自动控制系统计算主要是由上下位的S7-300PLC实行。上台PC机中电脑监控软件选用WINCC V6.0工业触摸屏手机软件撰写，上台PC电脑监控软件可以进行控制系统主要参数设置，被测主要参数即时曲线图、历史时间曲线图、动态展示，实验流程表的表明及本实验有关的被测主要参数可视化数据表明。

4、SIMATIC WinCC—窗口监测中心手机软件：

现阶段，在PC的基础上的操作工视频监控系统早已快速地建立起来，SIMATIC WinCC使用最新软件技术性上有潮流领头人，WinCC意味着Windows Control Center（窗口监测中心），也就是说，他在Windows规范环境下的各种各样便利功能，可以确保安全可靠的操纵生产制造。WinCC的特点之一是全方位开放，它能够容易地融合标准及可执行程序形成工业触摸屏，清晰地达到具体规定。WinCC既能用于进行小规模的，简单过程管理和监管，还可以用来进行繁杂的应用。在任何时候WinCC都可以形成好看的人机对话插口，确保生产过程的安全性，使操作员可以优化生产过程。WinCC应用所配备的人机接口，能够清楚地管理与优化生产过程事件。除此之外，WinCC还提供合理、安全全过程实际操作作用。