过程控制综合实验系统

过程控制综合实验系统

过程控制综合实验系统-详尽描述L

一、关键性能指标及具体需求：

1、输入电源规格：系统需接入三相四线制或三相五线制电源，电压范围为380V±10%，频率为50Hz，确保电力供应稳定可靠。

2、工作环境条件：系统应在温度范围-10℃至+40℃、相对湿度低于85%（在25℃时）的环境下运行，以保证设备性能和寿命。

3、装置容量与尺寸：系统总容量不超过5kVA，整体尺寸需小于1800mm×800mm×1800mm，采用全不锈钢焊接结构，既美观又耐用。

二、系统配置详细要求：

1、不锈钢主体框架：

• 主体框架及对象模型安装架均采用镜面不锈钢方管焊接，安装底板为不锈钢工业板，结构坚固，易于扩展。

2、控制系统实验平台：

• 实验平台分为电源箱和信号接口箱，电源箱包含电源装置、变频器、三相移相调压装置等；信号接口箱则负责弱电信号与DCS接口的连接。

• 面板采用铝材制作，标识清晰，所有信号遵循IEC国际标准。执行机构接口包括三相可控硅移相调压装置、电动调节阀、磁力泵等，便于学生实验接线。

3、亚克力水箱设计：

• 系统配备2个平行上水箱、下水箱和储水箱，采用优质淡蓝色有机玻璃，透明度高，便于观察液位变化。

4、管道与阀门配置：

• 管道采用敷塑不锈钢材质，避免生锈；手动阀门为优质球阀，确保系统稳定运行。储水箱底部设有出水阀，便于排水。

5、液位变送器：

• 配备两个量程为0～3KPa的液位变送器，用于检测水箱和锅炉的液位，精度0.5级，采用扩散硅压力传感器，确保测量准确。

6、涡轮流量计：

• 两个涡轮流量计用于测量动力支路的流量，流量范围为0～1.2m³/h，精度1.0%，采用标准二线制传输方式。

7、水泵性能：

• 系统配备两只磁力驱动泵，流量30升/分，功率180W，采用不锈钢材料，耐腐蚀，噪音低，扬程高达12米。

8、电磁阀配置：

• 电磁阀用于控制支路的接通和关断，以及各液位水箱的进水阀门，工作压力和温度范围广泛，工作电压为24VDC。

9、交流变频控制：

• 变频调速模块功能强大，支持V/F控制、磁通矢量控制等，输出频率范围宽，精度高，适用于驱动三相磁力驱动泵。

10、智能电动调节阀：
- 采用新一代超小型电子式一体化直行程电动调节阀，输入标准的4～20mADC控制信号，实现对液位、流量等参数的精确调节。

11、加热常温锅炉：
- 不锈钢温控实验箱包括加热箱、加热环、Pt100温度传感器和温度变送器，具备无水断电保护装置，确保安全。

12、控制系统配置：
- 系统包含智能数字调节器、计算机直接控制网络模块和PLC控制系统，满足不同实验需求。智能数字调节器支持多种信号输入，可保存历史数据；计算机控制模块采用MCGS组态软件进行监控；PLC控制系统采用西门子S7-200 SMART主机，配置模拟量模块，实现多通道输入输出控制。

三、系统可完成的实验项目：

（一）特性实验：

• 包括水箱单容、双容特性实验，上下水箱双容特性实验，电动阀、变频器流量特性实验，温度特性实验，以及锅炉内胆水温测试等。

（二）单回路控制实验：

• 涵盖单容液位定制控制、变频器支路单容液位控制、上下水箱双容液位定制控制、锅炉内胆压力定值控制等实验项目。

（三）串级控制实验：

• 如水箱液位串级控制实验，提升系统控制精度和稳定性。

（四）变频恒压实验：

• 变频恒压供水实验，验证变频技术在供水系统中的应用效果。

（五）物联网无线通讯传感网实验：

• 包括ZIGBEE通讯、组网实验，WiFi通讯与电脑通信，PID参数调节与控制，触摸屏显示功能，以及手机APP显示与控制等实验项目。

教师机内容：

• 主机监测单元测试、手机app控制、手机微信端报警设置等功能，提升教学实验的便捷性和安全性。

过程控制的仿真和基于MATLAB/RTW实时控制实验：

• 包括对象特性测试实验、单回路控制系统实验、串级控制系统实验、流量比值控制系统实验等，通过仿真和实时控制实验，加深学生对过程控制原理和方法的理解。