高级过程控制实训装置_温度压力流量液位DCS/PLC过程控制实验设备

高级过程控制实训装置

一、产品概述

高级过程控制实训装置是一款面向高校自动化、测控技术与仪器、热工控制、电厂集控、化工自动化等专业教学与企业职工培训过程控制实训装置。设备以"水箱+锅炉+盘管"为被控对象，集成智能仪表、DCS 控制、PLC 控制、计算机 DDC 直接数字控制等多种控制方式，可完整覆盖《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。

本套高级过程控制实训装置不仅适用于本科/高职常规实验教学，也可作为热工仪表运行人员、DCS 系统维护人员、PLC 编程调试人员、仪表操作人员上岗前实操训练设备，真正实现"教、学、做"一体化。

二、高级过程控制实训装置主要功能

1. 多课程通用：一套高级过程控制实训装置可同时满足自动调节原理、过程控制、控制仪表、自动检测、计算机控制等多门课程实验开课需求。

2. 校企培训两用：既可做高校实验设备，也可用于企业技术人员、仪表工、中控室操作工、系统运维人员实习培训。

3. 四大热工参数全覆盖：支持温度、压力、流量、液位定值调节，被调参数囊括过程控制四大典型变量。

4. 复杂控制算法可落地：支持单回路、串级控制、比值控制、前馈-反馈控制、Smith 预估控制、位式控制等复杂调节系统实验。

5. 多控制系统切换：同一被控对象可在智能调节器、DCS、西门子 S7-1200 PLC、计算机采集模块之间自由切换组态。

6. 扩展接口丰富：对象侧预留 DCS/PLC 标准 I/O 端子排，电源与信号分开走线，方便后期扩容和二次开发。

三、技术参数（百度收录友好版）

四、装置配置与对象结构

4.1 被控对象组成

高级过程控制实训装置的实验对象由不锈钢框架、储水箱、上/中/下三套有机玻璃水箱、三相电加热模拟锅炉、盘管、敷塑不锈钢管道组成。

• 水箱系统：上、中水箱 D=25cm/H=20cm，下水箱 D=35cm/H=20cm，淡蓝色透明有机玻璃，带缓冲槽+工作槽+出水槽三级结构，液位稳定、便于观察。其中一只水箱支持非线性特性实验，内壁直刻刻度线（非贴纸）。

• 工业模拟锅炉：三层同心不锈钢圆筒结构（加热层+冷却夹套+溢流层），三相电加热管星形连接，总功率 3kW，配套可控硅移相控温与防干烧探头。

• 盘管滞后环节：长约 25 米、43 圈、管径 15mm，设 3 个不同滞后时间的温度检测点，可做温度纯滞后、流量纯滞后实验。

• 双路供水系统：一路 380V 恒压磁力泵+电动调节阀；一路 220V 变频磁力泵+变频器调速。

4.2 检测与执行配置

• 液位变送器：扩散硅压力式，24V 供电，两线制 4～20mA，带温度漂移补偿

• 温度传感器：6 只 Pt100，覆盖锅炉内胆/夹套/盘管 3 点/上水箱出口

• 流量传感器：2 只涡轮流量计，0～1.2m³/h

• 电动调节阀：智能直行程，4～20mA 阀位反馈

• 磁力驱动泵：180W，30L/min，扬程 12m，不锈钢泵体

• 电磁阀：常闭型，24VDC，用于支路切换与扰动注入

• 移相调压：二相全隔离交流调压模块，支持 0～5V/0～10V/4～20mA 控制

4.3 接口箱设计

过程控制实验对象接口箱分为：

• 电源箱：强电分配、变频器、移相调压、保护开关

• 信号接口箱：弱电信号转接、DCS/PLC 标准端子、信号隔离

电源与信号物理分开，是这套高级过程控制实训装置在实训安全上的关键设计。

五、控制系统方案（三种控制模式可切换）

5.1 智能仪表控制

配 3 台 AI519 人工智能调节器，支持自整定、RS485 通讯、PID 调节，适合单回路/串级手自动投运教学。

5.2 DCS + 计算机 DDC 控制

• 远程采集：8017（8 路 AI，1～5V）+ 8024（4 路 AO，4～20mA）

• 上位机：MCGS 组态软件实时监控

• 支持工业以太网、现场总线通讯，工程师站可远程监控多个操作员站

5.3 西门子 S7-1200 PLC 控制

• CPU 1212C：12DI / 8DO

• 扩展 SM1234：4AI / 2AO

• 支持以太网通讯，MCGS 上位机监控

• 可做 PLC 过程控制、PID 闭环、顺序控制、联锁保护实验

六、可开实验项目

6.1 基础认知类

• 过程控制及检测装置硬件组成认识

• 控制方案连接与系统接线

• 智能调节仪表现场参数设定

• 传感器零点迁移与量程调整

6.2 对象特性测试

• 调节阀流量静态特性测试

• 变频磁力泵流量特性测试

• 单容/多容水箱液位动态特性

• 锅炉内胆温度对象惯性测试

6.3 简单控制

• 上/中/下水箱液位定值控制

• 锅炉内胆/夹套温度定值控制

• 调节阀支路流量定值控制

• 变频支路流量定值控制

6.4 复杂控制（核心卖点）

• 水箱液位串级控制

• 液位-流量串级控制

• 锅炉内胆-夹套温度串级控制

• 单/双闭环流量比值控制

• 液位动态前馈-反馈控制

• 温度 Smith 预估大滞后控制

• 锅炉水温位式控制

6.5 组态与 PLC 控制

• MCGS 实时数据库/动画/报表/报警组态

• 设备通讯组态与脚本程序

• 西门子 S7-1200 过程控制实验

• DCS 组态、下装、投运、故障模拟

七、产品核心卖点

• ✅ 一套对象，多系统共用：智能仪 / DCS / PLC / 计算机 DDC 四种控制方式同台切换

• ✅ 四大参数齐备：液位、流量、温度、压力全过程可测可控

• ✅ 贴近工业现场：敷塑不锈钢管、磁力泵、智能阀门、Pt100、扩散硅变送器、工业以太网

• ✅ 安全保护到位：漏电保护 + 防干烧探头 + 调压模块切断 + 强弱电分离

• ✅ 实验项目丰富：可开 30+ 过程控制实验，覆盖单回路到 Smith 预估

• ✅ 适合采购场景：高校实验室、职院实训室、电厂培训基地、化工企业内训室

八、适用专业与采购场景

高级过程控制实训装置广泛适用于：

• 自动化 / 测控技术与仪器 / 电气工程及其自动化

• 热工自动化 / 电厂集控运行 / 能源动力类

• 化工自动化技术 / 石油炼制技术 / 智能产线控制

• 企业培训中心：仪表工、中控工、DCS 运维、PLC 调试岗前培训

九、常见问题 FAQ

Q1：高级过程控制实训装置和普通过程控制实验台有什么区别？

A：本装置对象更大、参数更全，支持 DCS+PLC+智能仪+计算机四模控制，且带防干烧锅炉、盘管大滞后环节和非线性水箱，能做串级、前馈、比值、Smith 预估等复杂算法，而不仅是单回路演示。

Q2：能不能只买对象不加 PLC？

A：可以。标准配置含智能仪表控制；DCS 模块、西门子 S7-1200 PLC、MCGS 组态、采集模块均可按开课方案选配。

Q3：设备适合哪些课程开课？

A：自动调节原理、过程控制、控制仪表、自动检测、计算机控制、热工自动控制系统、DCS 组态实训均可直接对接。

Q4：液位、温度、流量检测精度够不够教学用？

A：液位变送器 0.5 级，涡轮流量 1.0 级，Pt100 全量程检测，完全满足高校实验曲线观察和 PID 整定教学。

Q5：后期能接学校现有 DCS 系统吗？

A：对象侧预留标准 4～20mA 和 I/O 端子排，支持与主流 DCS、PLC 系统对接扩展。

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