FCPCS-1C型 过程控制实验装置

一概述

      随着生产规模的不断扩大和生产技术的发展，对生产过程自动化水平提出了越来越高的要求。因此，工业仪表也经历了一个从无到有、由简单到复杂，由单一功能向多功能的发展过程。从只能在现场测量并显示温度（如玻璃温度计）、压力（如U形管压力计）、流量（如玻璃转子流量计）、液位（如玻璃管液位计）的就地检测仪表和只能进行简单控制的就地调节器，逐步向远传集中显示、远程控制的方向发展。除检测各种参数的检测元件和检测仪表愈加齐全外，过程控制仪表的发展更是日新月异，经历了由气动单元组合仪表、电动单元组合仪表、电子式综合控制装置到工业计算机控制系统的飞跃。

    1、工业自动化仪表及控制装置设备（Process Control System，简称PCS），是模仿现代工业生产过程中常见的物理量，诸如温度、压力、流量、液位等参数，对其进行测量、控制，分析过程参数变化特性，研究过程控制规律(如PID控制)的教学实验设备，过程控制综合实验装置选用智能化的工业用仪器仪表，接近工业实际，使用安全，运行稳定，维护简单，性价比优越。本装置集合多种控制方式，再现实际工业现场使用的控制手段，采用声光报警系统，并提供用户更友好的二次开发接口。

2、工业自动化仪表及控制装置设备可满足“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”及相关课程的教学实验需求；

3、工业自动化仪表及控制装置设备可作为有关企业技术人员、仪表操作人员、系统运行监控人员的实习、培训实验设备。

二、产品结构与特点：
1、分体式设计，模块化组装式结构，可以根据不同的需要选择、PLC控制，仪表控制,模拟PID控制,单片机和计算机控制组成不同的控制系统。含有常规水箱检测控制装置、锅炉加热装置。
2、二水箱配置；双路供水系统。
3、实验柜完全敞开设计，内部器件全部可视，有利直观教学和维护。
4、人性化设计，配有储水箱，进排水自控装置，减轻实验人员劳动强度。为实验文明操作提供条件。
5、装置的仪表、部件均选用现代化技术工业级产品，智能化程度高。精度好，规格多样。有利直观教学和拓宽学生工业现场知识。为以后走上社会打好结实基础。
6、安全度高，系统配有漏电保护，带保护套的专用实验电源连线，及温控箱防止无水加温自动控制等，力求保护人身、设备安全。
7、开放度好，在教师指导下，学生可观察、可自己动手参与操作、可自行编程进行验证、可根据记录的实时曲线进行理论分析等。
8、锅炉加热程控保护系统：
（1）加热电路加有保险管进行过载保护，并具有防干烧保护功能；
（2）锅炉加热内胆加由水位液位保护装置，水位不达到一定的高度，控制系统不能控制可控硅调压器工作。
三、系统技术参数:
1.工作电源：单相三线 220V±5% 50Hz；
2.    整机容量：<5KVA    
3.控制信号：电压0～5V；电流4～20MA;
4.外形尺寸：1720mm×730mm×1600mm
5.上位计算机组态软件
6.可以同时对三个参数进行采集，比如，一组测流量，一组测温度，一组测压力；
7.重量：实验台+实验架，约重250Kg
四、系统主要配置及功能介绍（以下为单套配置清单）
序号    名 称    规格、参数    数量
1.    实训平台    实训对象台架全部采用不锈钢框架
使用寿命增强不易生锈机械强度高    1套
2.    实训屏    提供实验所需的单相AC220V电源，总电源由带漏电保护的空气开关控制，另控制屏内部设有电流型漏电保护器，配有漏电报警指示灯和告警复位按钮，安全性符合国际标准。实训装置的电网电压由一只指针式交流电压表监示。通过钥匙开关和启停控制按钮，使强电系统的操作更为安全方便，进行实训时钥匙开关钥匙由老师保管，等检查无误时由老师打开钥匙开关。并设置有执行元件输入输出接口、模拟量信号输入输出接口。所有信号接口均采用国际标准的IEC信号接口。执行机构接口有单相可控硅移相调压装置、三相不锈钢磁力泵及电加热管组成。并将对象系统各传感器检测及执行器控制信号同面板上的插座相连，便于学生自己连线组成不同的控制系统。    1套
3.    电脑桌    型材和钣金结构，用于放置计算机，下方装有万向轮。尺寸：560mm×600mm×1020mm。    1张
4.    控制对象    包括2只上水箱、下水箱和储水箱。上、下水箱采用有机玻璃，结构包括缓冲槽、工作槽、出水槽，用以完成液位相关实验，水箱容积17.5*10-3m3采用有机玻璃，水箱底部均接有压力传感器。储水箱由不锈钢板制成
不锈钢温控实验箱1只    由加热箱、加热环、Pt100、温度变送器组成，加热箱内无水断电保护装置，也防止温度干烧。
储水箱自动进、排水装置1套  其中储水箱底部装有出水阀，水箱需要更换水时，把出水阀打开将水直接排出。        1套
5.    HONEYWELL智能电动调节阀    等百分比特性内置侍服放大器,稀土永磁同步电机,体积小,力矩大.工作电压 24VAC，输入电流4-20mADC
等百分比特性内置侍服放大器,稀土永磁同步电机,体积小,力矩大,比普通的电动阀贵    1只
6.    单相磁力
泵    无泄漏，低噪音，单相 220VAC，90W。
声音比较小，有利于实验室保持安静，工作的稳定性非常好。    1台
7.    三相磁力泵    无泄漏，低噪音，三相220VAC，180W，扬程8米。    1台
8.    交流变频控制（日本三菱）    采用日本三菱公司的FR-D720S-0.4K-CH型变频器，控制信号输入为4～20mADC或0～5VDC，交流220V变频输出用来驱动三相磁力驱动泵。    1台
9.    温控调压模块+散热器    全隔离单相交流可控硅调压模块；控制信号：4-20mADC。
    1套
10.    加热环      功率：1800W，220VAC。
具有防干烧保护功能    1只
11.    扩散硅压力变送器（液位）    选用美国NovaSensor原装进口的扩散硅隔离探头。0.5级精度；输出信号：选4-20mADC（二线制）；接头及外壳材料：不锈钢（1Cri18Ni9Ti）。    2只
12.    压力变送器    选用美国NovaSensor原装进口的扩散硅隔离探头。0.5级精度；输出信号：选4-20mADC（二线制）；接头及外壳材料：不锈钢（1Cri18Ni9Ti）。    1只
13.    Pt100温度传感器及温度变送器    Pt100：A级；温度变送器：0.5级精度，0-100℃。    1套
14.    涡轮流量计及流量变送器    （1）量程：选0-1200L/h；（2）输出信号：4-20mADC；（3）精度：0.5级。    2套
15.    单片机控制    4模拟量输入，2模拟量输出    1套
16.    PID调节器控制    硬件模拟PID控制挂箱由给定信号源、比例积分微分设定旋钮以及PID调节回路组成，以上组成部分均由硬件给出动作，可完成单/双闭环控制实验。    1台
17.    智能仪表控制系统    AI 808P智能仪表    2台
18.    PLC控制系统    采用西门子S7-200 SMART主机CPU SR20(自带以太网通讯口)，配置一个4入/2出模拟量模块EM AM06，可完成所有单通道输出、多通道输入控制实验。    1套
19.    继电器    小型继电器    1只
20.    电磁阀    电磁阀作为电动调节阀的旁路，可以实现阶跃和脉冲干扰，通过手动阀开度可调节阶跃和脉冲干扰的大小。    1只
21.    液面探头        2只
22.    配有24v直流稳压电源    提供直流24V电源    1只
23.    带护套手式连接导线及配件    ——    1套
24.    网络控制软件    上位机软件
拥有完善的编程软件、过程装置管理软件及上位监控管理软件，配备MCGS工控组态软件（DEMO），单片机数据采集与Matlab算法控制软件， PLC编程软件：
（1）MCGS工控组态软件
每套过程控制实验装置需配置一台上位监控PC机，在智能仪表控制与PLC控制系统的PC机上安装有MCGS工控组态软件，能够对设定值、输出值、P、I、D及各类可写参数进行操作，观看动态变化棒图显示、测量值实时曲线等。    1套
25.    PLC编程软件    PLC的编程环境软件，通过通讯电缆线使PLC与计算机使用本软件建立通讯关系后，使用本软件可以对PLC的所有功能进行编程，对编写好的程序进行下装，对已运行程序进行在线编程或监控等。    1套
五、工业自动化仪表及控制装置（设备系统能完成的实验项目）
1.实验装置的基本操作与仪表调试
2.压力变送器的零点迁移和性能测试实验
3.单容自衡水箱的对象特性测试实验
4.双容自衡水箱的对象特性测试实验
5.温度位式控制实验（智能仪表控制、PLC控制，共有两种模式）
6.温度连续控制实验（单片机控制、智能仪表控制、PLC控制和模拟PID控制，共有四种模式）
7.智能仪表控制实验
8.单容水箱液位控制实验（单片机控制、智能仪表控制、PLC控制和模拟PID控制，共有四种模式）
9.双容水箱液位控制实验（单片机控制、智能仪表控制、PLC控制和模拟PID控制，共有四种模式）
10.流量定值控制实验（单片机控制、智能仪表控制、PLC控制和模拟PID控制，共有四种模式）
11.单容水箱压力PID控制实验（单片机控制、智能仪表控制、PLC控制和模拟PID控制，共有四种模式）
12.单回路控制系统的质量研究
13.串级控制系统连接实验
14.液位串级PID控制实验
15.计算机控制系统
16.单片机控制系统
17.PLC上下水箱液位串级控制实验——利用PC/PPI通讯电缆、MCGS组态软件
18.液位流量串级控制实验——利用PC/PPI通讯电缆、MCGS组态软件
19.基于MATLAB的单回路PID控制实验
20.基于MATLAB的串级PID控制实验