过程装备与控制综合实验装置
过程装备与控制综合实验装置用于模拟现代工业生产中的温度、压力、流量、液位等过程参数，完成测量、变送、单回路PID、串级、比值、解耦、滞后及Smith预估等教学实验。该装置采用分体式模块化结构，配置三水箱、双路供水、锅炉加热、盘管滞后、工业级传感执行器，并支持仪表控制、PLC控制、DDC控制与MCGS网络组态，可满足“自动调节原理”“过程控制”“控制仪表”“自动检测技术与传感器”“计算机控制”等课程实验需求。
一、过程装备与控制综合实验装置总体结构
分体式、模块化组装：对象框架、实验柜、控制平台分离，可按教学需要切换仪表/P LC/DDC/无线网络控制；
三水箱配置＋双路供水：淡蓝色有机玻璃上/中/下水箱，配恒压磁力泵支路与变频磁力泵支路，做单容、双容、三容液位特性与闭环控制；
锅炉与盘管热力对象：304不锈钢夹套锅炉＋常压加热箱＋20米DN15盘管，盘管设多点温度检测，模拟输送滞后与纯滞后；
实验柜全敞开：器件可视、接线可查，二次仪表、I/O接口、执行机构面板集中布置，便于演示与维护；
储水箱进排水自控：150L以上304不锈钢储水箱，带过滤、注水/排水阀，降低人工换水强度；
安全体系：电流型漏电保护、控制回路保险、启停接触器、封闭式强电插头、锅炉水位保护、可控硅过载保护、无水断电，学生不自行接强电。
二、技术参数与信号标准
过程装备与控制综合实验装置按工业IEC信号设计，方便与DCS/PLC/组态软件对接：
供电：单相AC 220V±10%、50Hz±5%、16A，系统可靠接地；实验室配水源与进排水口，进排水距离建议＜10m；
标准信号：变送器4-20mADC；仪表采样1-5V（250Ω）或0.2-1V（50Ω）；I/O统一IEC模拟量；
直流电源：24VDC/1A线性稳压（朝阳电源类），供压力/流量/液位变送器；
上位组态：MCGS全中文工控组态，通用版/网络版可选，老师机可管理十余台学生机，数据共享；
控制方式：AI智能仪表、S7-200 SMART PLC（SR20＋EM AM06 4入2出）、DDC采集模块（8017/8024类）、工业以太网远程控制；
对象尺寸：不锈钢支架约1800×800×1800mm（长×宽×高）；操作平台约1730×730×1650mm，带万向轮、抽屉、信号面板。
三、传感与执行：温度/压力/流量/液位全参数
1. 液位与压力检测
YC801扩散硅压力/液位变送器×4：0-5kPa、0.5级、DC24V、G1/2外螺纹，分别检三水箱液位及常压/背压，带隔离膜片与温度补偿；
上水箱半径11cm/高30cm、下水箱半径12.5cm/高30cm有机玻璃槽，底部接变送器，上部开口清洗；
可做单容自衡、双容、三容数学模型测定、液位PID、液位-流量解耦、液位-压力解耦。
2. 流量检测与调节
LMGY-10涡轮流量计×1：0-1.2m³/h、1.0级、4-20mA、DC24V二线制，配电动阀支路；
FMCLDE电磁流量计×1：0-800L/h、0.5级、4-20mA，配变频支路及盘管出口；
执行：QSTP-16K智能电动调节阀DN15、220V、4-20mA输入/阀位反馈，铸铁阀体不锈钢阀芯；变频支路用三菱FR-D720S类0.4kW，220V单相/按需配置，4-20mA调速；
长尾：涡轮电磁双流量计过程控制实训、电动阀变频器双支路流量PID、4-20mA流量积算与单回路。
3. 温度检测与加热
Pt100/温度变送器、不锈钢温控箱、锅炉内胆/夹套、盘管三点；常压锅炉1L/1800W或定制加热环1800W，220V；
单相/三相可控硅移相调压：DTY-220D25E类，AC220V输入，4-20mA或0-5V控制，移相150°~0°，控加热管功率；
防干烧：锅炉水位未达设定值不允可控硅工作；温控箱无水断电；加热电路保险过载保护；
实验：内胆恒温PID、位式控制、夹套-内胆串级、温度-流量串级、盘管滞后单回路、Smith预估。
4. 其他执行与对象
磁力泵：MP-55R-220恒压、MP-55R-380变频（按清单口径），不锈钢泵体，双路供水；
电磁阀：电动阀旁路/通断，AC220V或DC24V按面板配置；接触器220V启停；
盘管：20m DN15，三温度点不同滞后；可切至锅炉内胆；
不锈钢储水箱150L＋过滤网，有机玻璃三箱透明观察。
四、过程装备与控制综合实验装置实验项目
特性实验：单容/双容/上下双容/三容液位、电动阀流量、变频器流量、温度、压力、箱体数学模型；
单回路PID：电动阀/变频单容液位、双容/三容液位、支路流量、锅炉内胆连续/位式温度、压力单闭环；
串级控制：上水箱双容串级、液位-电动阀流量、液位-变频流量、三闭环三容、温度-流量串级；
比值控制：单闭环比值、随动流量比值；
解耦控制：双容解耦、液位-流量解耦、液位-压力解耦；
滞后与Smith：盘管纯滞后特性、Smith预估补偿；
前馈反馈：上水箱液位-流量前馈、锅炉温度-流量前馈；
网络与手机：教师机监测、APP/微信开关量与模拟量、远程报警；
仿真：MCGS/Simulink单容、比值、串级界面与响应曲线，过程控制仿真软件可对接实物对象。
五、控制系统与软件配置
智能仪表：AI808P类调节记录仪，8AI/4AO/4报警，NAND历史存储，支持热电阻、热电偶、电流、电压；
PLC：S7-200 SMART SR20（12入8出继电器）＋EM AM06 4入2出，STEP 7 MicroWIN编程；
DDC：8017（16位AI、8路差分）+8024（14位AO、4路4-20mA）+RemoDAQ工具，工业以太网IEEE802.3；
MCGS：通用版做单机组态，网络版做教师机-学生机互联、工程师站/监控中心/操作员站/客户端；
仿真软件：液位/温度/流量/压力四大对象，开放原理图与部分源码，输出单容、比值、串级Simulink模型与曲线；
主机监测单元：超薄可折叠导电材料，液晶+报警，支持手机无线采数，不依赖数据线/WiFi/BT导入。
六、安全与实验室落地建议
过程装备与控制综合实验装置面向高校/职校批量排课，安全与售后是关键收录词：
强电隔离：启停按钮→接触器→保险→漏电保护器；学生区仅接标准IEC弱信号插座，不碰220V裸露端子；
热力保护：锅炉水位连锁可控硅，温控箱无水断加热，加热环保险管过载；
水路维护：储水箱过滤网可拆洗，有机玻璃水箱开口清洗，进排水自控减少溢水；
场地建议：单套对象+操作台预留6-8㎡，三水箱实验需稳定水源、220V16A独立回路、良好接地；
课程匹配：自动控制原理、过程控制、检测技术、仪表、计算机控制、PLC/DCS实训均可直接排实验。
七、采购FAQ
Q1：过程装备与控制综合实验装置能做三容解耦和Smith吗？
可以。三水箱支持双容/三容/三闭环串级；盘管三点滞后可做纯滞后特性、Smith预估和内模控制。
Q2：MCGS、PLC、DDC三者如何选？
基础教学用AI仪表＋MCGS；算法与继电逻辑用S7-200 SMART；计算机控制、远程采集用DDC/8017/8024；教师机房用MCGS网络版统一管理。
Q3：液位为什么用扩散硅而不是磁翻板？
本装置扩散硅0-5kPa、4-20mA、0.5级，适合单/双/三容建模与PID；若需工业现场对比，可另配磁翻板/电容做拓展。
Q4：电动阀和变频器双支路有何区别？
电动阀支路用涡轮流量＋QSTP-16K做阀位PID；变频支路用电磁流量＋变频器做泵速PID，二者可分别或串级运行。
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