·設備外觀

·設計簡述

    實驗裝置主要由“過程控制系統控制柜”和“過程控制對象系統”兩部分組成，控制系統主要包括了智能儀表控制系統、遠程數據采集控制系統及PLC控制系統。可以滿足《自動控制理論》、《過程控制》、《PLC可編程控制》、《自動化儀表》以及《傳感器檢測與轉換技術》等課程的實驗教學。

·主要參數

    1.工作電源：單相三線AC220V±10%  50Hz；
    2.工作環境：溫度0℃～+40℃ 相對濕度＜85％（25℃） 海撥＜4000m；
    3.裝置容量：≤1.5KVA；
    4.外形尺寸：1150mm×530mm×1700mm；
    5.控制柜尺寸：800mm×600mm×1800mm；
    6.具有短路保護、過載保護、漏電壓、漏電流和接地保護功能，安全符合國家標準。

·組成及功能

    1.過程控制對象系統
    過程控制對象系統主要由不銹鋼框架、不銹鋼儲水箱、有機玻璃水箱、磁力驅動泵、渦輪流量計、單相電加熱鍋爐、敷塑不銹鋼管道及閥門等組成。
    （1）水箱：包括液位水箱和儲水箱。液位水箱（3只）：采用透明優質有機玻璃，不但堅實耐用，而且透明度高，便于直接觀察液位的變化和記錄結果。水箱結構獨特，由三個槽組成，分別為緩沖槽、工作槽和出水槽，進水時水管的水先流入緩沖槽，出水時工作槽的水經過帶燕尾槽的隔板流入出水槽，這樣經過緩沖和線性化的處理，工作槽的液位較為穩定，便于觀察。水箱底部均接有擴散硅壓力變送器，可對水箱的壓力和液位進行檢測和變送。上、下水箱（或左、右水箱）可以組合成一階、二階液位控制系統和雙閉環液位串級控制系統。儲水箱（1只）：底部有一個出水閥，當水需要更換時，將球閥打開即可排水。
    （2）復合式水箱：包括優質有機玻璃外筒和不銹鋼加熱內套，內套配置1kW電加熱絲，用以完成溫度相關實驗。
    （3）管道及閥門：整個系統管道由敷塑不銹鋼管連接而成，所有的手動閥門均采用優質球閥，徹底避免了管道系統生銹的可能性。有效提高了實驗裝置的使用年限。其中儲水箱底部裝有出水閥，當水箱需要更換水時，把出水閥打開將水直接排出。
    （4）液位變送器：采用擴散硅壓力變送器進行水箱液位檢測，供電電源：14～36VDC,標準24VDC±5%；材質：全不銹鋼結構，鋁合金外殼；量程范圍：0～5kP；精度：0.5%；絕緣電阻：≥20MΩ/50VDC；零點溫度系數：±0.5%FS/10℃；穩定性：±0.5%FS/1年；輸出信號：4～20mADC（兩線制）。
    （5）溫度傳感器：采用PT100熱電阻溫度傳感器，安裝在加熱鍋爐的頂蓋上，用以檢測加熱系統介質水的溫度。Pt100測溫范圍：-200～+650℃。Pt100傳感器精度高，熱補償性較好，可用于做標準校驗用熱電阻。
    （6）流量變送器：采用渦輪流量計，渦輪流量計的傳感器部分為渦輪結構，是一種速度式檢測儀表，用于檢測水流量的大小，當流量很小時其精度也不會降低。公稱通徑：10毫米（管螺紋G1/2″）；量程：0～1.2m³/h；精度：1級；輸出信號： 4～20mA DC（兩線制）；供電電源：DC24V。
    （7）水泵：本裝置采用不銹鋼靜音磁力驅動泵，型號為16CQ-8P，流量為30升/分，揚程為8米，功率為180W。泵體完全采用不銹鋼材料，以防止生銹，使用壽命長。
    （8）加熱管：采用1kW的單相電加熱管對復合式水箱內套水加熱，內套容積與電加熱管功率搭配合理，控制系統穩定度高。
    2.控制系統
    控制系統主要由電氣控制柜、單相調壓模塊、變頻器、主機PLC、智能調節儀、遠程數據采集模擬量輸出模塊、遠程數據采集模擬量輸入模塊等組成。
    （1）調壓模塊：采用單相交流調壓模塊，輸入電壓為交流220V 50Hz，控制輸入信號為4～20mADC或0～5VDC可選。通過控制電流信號的輸入來控制強電的輸出，最終控制加熱管加熱。
    （2）變頻器：采用西門子V20，0.37kw變頻器，交流220V變頻輸出用來驅動三相磁力驅動泵。
    （3）智能調節儀：采用智能型的AI-808AXLLS儀表，線性電流4～20mA輸出，包含人工智能調節算法，模糊PID及參數自整定功能，可組成雙閉環控制系統。全球通用的85～246VAC范圍開關電源供電；輸入采用數字校正系統，內置常用熱電偶和熱電阻非線性校正表格，測量精確穩定；采用先進的AI人工智能調節算法，無超調，具備自整定功能；先進計算機RS485通訊功能，采用AIBUS通訊協議，同AI系列儀表通訊協議兼容。
    （4）遠程數據采集模擬量輸出模塊：采用R-8024模塊中的四路模擬量輸出。四路模擬量輸出模塊是將計算機控制算法輸出后的控制信號通過DA轉換發給執行機構（變頻器、可控硅移相調壓裝置），整個控制系統的控制算法及監控功能都在上位PC機中實現。
    （5）遠程數據采集模擬量輸入模塊：采用R-8017模塊中的八路模擬量輸入模塊。八路模擬量輸入模塊是將傳感器檢測到的被控參數標準電壓信號通過AD轉換送入計算機，以對液位、壓力與流量信號實現實時采集檢測，信號傳送至計算機后可進行液位、壓力與流量監測與控制方面的開放式開發組態實驗。
    （6）PLC主機模塊：采用西門子S7-200 SMART主機CPU SR20（自帶以太網通訊口、12路開關輸入和8路開關量輸出）+模擬量輸入/輸出模塊EM AM06（4輸入2輸出）各一只。
    3.其他配件：實訓指導書、航空電纜、型材電腦桌及配套工具等。

·實訓項目

    1.壓力變送器的零點遷移和性能測試實驗
    2.單容自衡水箱液位特性的測試
    3.雙容(串聯)水箱特性的測試
    4.雙容(并聯)水箱特性的測試
    5.單容水箱液位定值控制系統
    6.雙容(串聯)水箱液位定值控制系統
    7.雙容(并聯)水箱液位定值控制系統
    8.溫度定值控制系統
    9.單閉環流量定值控制系統
    10.溫度位式控制系統
    11.雙容(串聯)液位串級控制系統
    12.雙容(并聯)液位串級控制系統
    13.溫度與流量串級控制系統
    14.液位與流量串級控制系統

·配置清單