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過程控制及自動化儀表光機電一體化實訓

（一）教學目的

      過程控制及自動化儀表實訓裝置滿足《自動控制理論》、《過程控制》、《自動化儀表》以及《傳感器檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)》等課程的實驗教學。

（二）裝置目的

1.本裝置的各種功能均綜合在一個實驗臺上，采用積木式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、造型美觀大方、便于運輸及實驗室的多臺布局。

2．對象小型化、適應(yīng)性強、綜合性強，控制對象模型由不銹鋼和有機玻璃水箱組成，實驗水箱在屏右邊能清楚看見，管道流程直觀、清晰。

3．參數(shù)全面，涵蓋了液位、流量、壓力、溫度四大典型過程控制參數(shù)。

4．小型（小功率）執(zhí)行元件，它們是二個磁力驅(qū)動泵和一個電加熱器，使整體結(jié)構(gòu)更為緊湊、小型化。

5．系統(tǒng)控制方式多樣性主要有位式控制、連續(xù)控制、模擬PID控制、智能儀表控制、PLC控制、單片機控制、計算機控制、兩套磁力泵交流變頻調(diào)速控制和單相移相調(diào)壓控制等，并可組成不同的控制方式。

6、安全保護齊全

設(shè)有電壓型漏電保護器和電流型漏電保護器各一組；強電連接線及插座均采用全封閉結(jié)構(gòu)，使用安全、可靠、防觸電；強、弱電連接及插座分開，不會混插，避免錯接線而損壞設(shè)備。

（三）系統(tǒng)組成

本裝置集多參數(shù)控制為一體，由過程控制對象、傳感器、變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、顯示器和計算機（用戶自配）等組成。

1、控制對象的模型由上、中、下三個水箱及一個儲水箱組成，上、中、下水箱由兩臺磁力泵供水。上、中兩個水箱各裝有一個擴散硅壓力變送器來檢測壓力和液位；下水箱是一個復合式水箱，其中內(nèi)筒不銹鋼水箱中裝有500W電加熱器和PT100溫度傳感器。主管道上裝有小型渦輪流量計（定做）、小型閥門和兩臺磁力驅(qū)動泵。水箱中的水位、壓力、水溫以及供水的流量都可以用于構(gòu)成控制系統(tǒng)的被控參量。兩臺磁力泵中的任一臺都可作為調(diào)節(jié)通道或干擾通道，模擬現(xiàn)場產(chǎn)生的干擾信號，以驗證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性能。

2、實驗掛箱

本裝置共提供九個實驗掛箱，分別是參考GK02傳感器輸出與顯示；參考GK03單片機

控制；參考GK04模擬PID實驗掛箱（配兩個）；可參考GK05位式、連續(xù)控制掛箱；參考GK-06面板流程圖；參考GK07交流變頻器掛箱（配兩個）；參考GK08PLC控制器掛箱技術(shù)標準符合技術(shù)標準即可。

1.技術(shù)標準參考PC/PPI編程電纜線

2.RS232/485通訊轉(zhuǎn)換器

3.豪華型電腦桌

4.計算機（用戶自備）

5.上位機軟件

PLC編程環(huán)境軟件為技術(shù)標準參考7-Micro/WIN32，它可以對S7所有功能進行編程。

上位機具有二種監(jiān)控軟件：

(1)技術(shù)標準參考MCGS工控組態(tài)軟件達到技術(shù)要求即可：利用PC/PPI電纜線組成PLC與MCGS工控組態(tài)軟件監(jiān)控系統(tǒng)，以及利用RS232/485轉(zhuǎn)換器組成智能調(diào)節(jié)儀與MCGS工控組態(tài)軟件監(jiān)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)對被控對象過渡過程的數(shù)據(jù)采集和存儲，數(shù)據(jù)曲線的動態(tài)顯示和監(jiān)控。MCGS工控組態(tài)軟件還可以對控制對象的圖形任意組態(tài)，動態(tài)顯示，編制控制策略，輸出實時曲線、歷史曲線、實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)，打印工程報表，操作菜單設(shè)計等

一系列強大的功能。

(2)單片機數(shù)據(jù)采集與算法控制軟件：利用RS232通信接口，配合單片機控制與計算機算法控制軟件，實現(xiàn)各種數(shù)字式PID運算控制和各種先進的智能控制，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時采集作圖。而且可使用MATLAB數(shù)學軟件編制各種新型的、先進的控制算法。另外單片機還可作為獨立的控制器對系統(tǒng)進行控制。

（四）技術(shù)指標

1.供電電源：單相三線220V±10%50Hz

2.整機zui大功耗：＜1kVA

（五）基本實驗項目
1.實驗裝置的基本操作與儀表調(diào)試

2.壓力變送器的零點遷移和性能測試實驗

3.單容自衡水箱的對象特性測試實驗

4.雙容自衡水箱的對象特性測試實驗

5.溫度位式控制實驗

6.溫度連續(xù)控制實驗（單片機控制、智能儀表控制、PLC控制和模擬PID控制，共有四種模式）

7.智能儀表控制實驗

8.單容水箱液位PID控制實驗（單片機控制、智能儀表控制、PLC控制和模擬PID控制，共有四種模式）

9.雙容水箱液位PID控制實驗（單片機控制、智能儀表控制、PLC控制和模擬PID控制，共有四種模式）

10.流量定值控制實驗（單片機控制、智能儀表控制、PLC控制和模擬PID控制，共有四種模式）

11.單容水箱壓力PID控制實驗（單片機控制、智能儀表控制、PLC控制和模擬PID控制，共有四種模式）

12.單回路控制系統(tǒng)的質(zhì)量研究

13.串級控制系統(tǒng)連接實驗

14.液位串級控制實驗

15.計算機控制系統(tǒng)

16.單片機控制系統(tǒng)

17.單容自衡水箱的對象特性測試實驗

18.雙容自衡水箱的對象特性測試實驗

19.單容液位控制實驗——利用PC/PPI通訊電纜、技術(shù)標準參考MCGS組態(tài)軟件

20.雙容液位控制實驗——利用PC/PPI通訊電纜、技術(shù)標準參考MCGS組態(tài)軟件

21.流量定值控制實驗——利用PC/PPI通訊電纜、技術(shù)標準參考MCGS組態(tài)軟件

22.溫度位式控制實驗——利用PC/PPI通訊電纜、技術(shù)標準參考MCGS組態(tài)軟件

23.溫度連續(xù)控制實驗——利用PC/PPI通訊電纜、技術(shù)標準參考MCGS組態(tài)軟件

24.PLC上下水箱液位串級控制實驗——利用PC/PPI通訊電纜、技術(shù)標準參考MCGS組態(tài)軟件

25.液位流量串級控制實驗——利用PC/PPI通訊電纜、技術(shù)標準參考MCGS組態(tài)軟件

26.技術(shù)標準參考基于單回路PID控制實驗

27.技術(shù)標準參考基于的串級PID控制實驗