过程控制及自动化仪表实训装置

过程控制及自动化仪表实训装置

一、过程控制及自动化仪表实训装置概述

过程控制及自动化仪表实训装置是一款专为自动化及相关专业教学设计的实验设备。该装置结合了国内外同类产品的优点，经过精心设计和反复验证，集成了多种先进控制算法和技术。除了传统的PID控制及其改进算法外，还融入了模糊控制、人工神经元控制等现代控制策略。此外，装置还支持MATLAB软件平台，方便师生进行算法编程和仿真实验。

该装置适用于《自动控制理论》、《过程控制》、《自动化仪表》及《传感器检测与转换技术》等课程的教学实验，能够满足本科、专科学生的实验需求，同时也为研究生、教师及工程技术人员提供了复杂控制系统和智能控制系统的研究平台。

二、过程控制及自动化仪表实训装置的核心特点

1. 集成化设计
   装置采用积木式结构，功能高度集成，结构紧凑、美观大方，便于运输和实验室布局。

2. 直观的对象模型
   控制对象由不锈钢和有机玻璃水箱组成，管道流程清晰可见，便于观察和分析。

3. 多参数控制
   涵盖液位、流量、压力、温度四大典型过程控制参数，满足多样化的实验需求。

4. 小型化执行元件
   配备两台磁力驱动泵和一台电加热器，结构紧凑，功率适中。

5. 多样化的控制方式
   支持位式控制、连续控制、模拟PID控制、智能仪表控制、PLC控制、单片机控制、计算机控制等多种控制方式，并可实现变频调速和单相移相调压控制。

6. 全面的安全保护
   配备电压型和电流型漏电保护器，强电连接采用全封闭结构，确保使用安全可靠。

三、过程控制及自动化仪表实训装置的组成

1. 控制对象模型

• 水箱系统：由上、中、下三个水箱及一个储水箱组成，上、中水箱由两台磁力泵供水。

• 检测装置：上、中水箱配备扩散硅压力变送器，下水箱内置500W电加热器和PT100温度传感器。

• 流量控制：主管道装有涡轮流量计、阀门和磁力驱动泵，可模拟多种控制场景。

2. 实验挂箱

装置提供九个实验挂箱，包括：

• GK02传感器输出与显示

• GK03单片机控制

• GK04模拟PID实验挂箱（配两个）

• GK05位式、连续控制挂箱

• GK-06面板流程图

• GK07交流变频器挂箱（配两个）

• GK08 PLC控制器挂箱（西门子S7-200）

3. 其他组件

• PC/PPI专用编程电缆线

• RS232/485通讯转换器

• 豪华型电脑桌

• 计算机（用户自备）

• 上位机软件（包括MCGS工控组态软件和单片机数据采集与算法控制软件）

四、过程控制及自动化仪表实训装置的技术指标

• 供电电源：单相三线220V±10%，50Hz

• 整机功耗：＜1kVA

• 整机尺寸：172cm×73cm×160cm

五、过程控制及自动化仪表实训装置的实验项目

1. 基础实验

• 实验装置的基本操作与仪表调试

• 压力变送器的零点迁移和性能测试

2. 特性测试实验

• 单容自衡水箱对象特性测试

• 双容自衡水箱对象特性测试

3. 温度控制实验

• 温度位式控制实验

• 温度连续控制实验（支持单片机、智能仪表、PLC和模拟PID四种模式）

4. 液位控制实验

• 单容水箱液位PID控制实验（四种模式）

• 双容水箱液位PID控制实验（四种模式）

5. 流量控制实验

• 流量定值控制实验（四种模式）

6. 高级控制实验

• 单回路控制系统的质量研究

• 串级控制系统连接实验

• 液位串级控制实验

• 基于MATLAB的单回路PID控制实验

• 基于MATLAB的串级PID控制实验

六、过程控制及自动化仪表实训装置的应用价值

该装置不仅适用于高校和职业院校的教学实验，还可用于科研机构和企业研发部门的控制系统研究。通过丰富的实验项目，用户能够深入理解过程控制的原理和方法，掌握从基础到高级的控制技术，为实际工程应用提供有力支持。