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過程控制綜合實驗裝置是本企業(yè)根據(jù)自動化專業(yè)及其相關專業(yè)教學的特點，吸收了國內外同類實驗裝置的特點和長處，經(jīng)過精心設計、多次實驗和反復論證，研發(fā)的一套全新的實驗裝置。它采用多種常用的控制方式和理論，除了常見的PID算法及其改進算法外，還增加了模糊控制、人工神經(jīng)元控制等國內外先進的控制策略。此外，本裝置還嵌入了國際上流行的MATLAB（數(shù)學軟件）軟件平臺，使老師和學生能輕松方便地進行算法編制�？蓾M足《自動控制理論》、《過程控制》、《自動化儀表》以及《傳感器檢測與轉換技術》等課程的實驗教學，除了能滿足本、�？茖W生不同層次的實驗教學要求，還能為研究生、相關專業(yè)老師和工程技術人員進行復雜控制系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)等方面的研究，提供了實驗對象和實現(xiàn)的途徑。
一、過程控制綜合實驗裝置特點：
1、本裝置的各種功能均綜合在一個實驗臺上，采用積木式結構，系統(tǒng)結構緊湊、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，它們是二個磁力驅動泵和一個電加熱器，使整體結構更為緊湊、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速控制和單相移相調壓控制等，并可組成不同的控制方式。
6、安全保護齊全：設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構，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備。
二、技術參數(shù)：
1、供電電源：單相三線220V±10% 50Hz
2、整機最大功耗：＜1kVA
3、整機尺寸：172cm×73cm×160cm
三、過程控制綜合實驗裝置組成：
過程控制綜合實驗裝置集多參數(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、下二個水箱及一個儲水箱組成，上、下水箱由兩臺磁力泵供水。上下水箱裝有一個擴散硅壓力變送器來檢測壓力和液位；其中還有一個加熱鍋爐，其中內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，分別是傳感器輸出與顯示；單片機控制；模擬PID實驗掛箱（配壹個）；面板流程圖；交流變頻器（日本三菱）掛箱（配兩個）；PLC控制器（西門子S7－300）掛箱。
3、專用編程電纜線
4、485通訊轉換器
5、豪華型電腦桌
6、計算機（用戶自備）
7、上位機軟件：PLC編程環(huán)境軟件為它可以對S7- 300的所有功能進行編程。上位機具有二種監(jiān)控軟件：
(1)工控組態(tài)軟件：利用PC/PPI電纜線組成PLC與工控組態(tài)軟件監(jiān)控系統(tǒng)，以及利用RS232/485轉換器組成智能調節(jié)儀與工控組態(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。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、實驗項目：
1.實驗裝置的基本操作與儀表調試
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
7.智能儀表控制實驗
8.單容水箱液位PID控制實驗
9.雙容水箱液位PID控制實驗
10.流量定值控制實驗
11.單容水箱壓力PID控制實驗
12.單回路控制系統(tǒng)的質量研究
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
20.雙容液位控制實驗
21.流量定值控制實驗
22.溫度位式控制實驗
23.溫度連續(xù)控制實驗
24.PLC上下水箱液位串級控制實驗
25.液位流量串級控制實驗）
26.基于MATLAB的單回路PID控制實驗
27.基于MATLAB的串級PID控制實驗
五、過程控制綜合實驗裝置配置清單：
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序號
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名稱
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規(guī)格
|
數(shù)量
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1
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控制對象框架
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不銹鋼
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1
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2
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水箱
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不銹鋼
|
2
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3
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儲水箱
|
不銹鋼
|
1
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4
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加熱復合水箱
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不銹鋼
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1
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5
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磁力泵
|
220V
|
2
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6
|
壓力變送器
|
0-80kpa
|
1
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7
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擴散硅液位傳感器
|
0-30cm
|
2
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8
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加熱器
|
不銹鋼500w
|
1
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9
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測溫傳感器
|
PT100
|
1
|
|
10
|
渦輪流量計
|
0-3m3/h
|
1
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11
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閥門
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不銹鋼
|
若干
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12
|
不銹鋼水管
|
不銹鋼
|
若干
|
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13
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PLC西門子300
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CPU 6ES7 315-2EH14-0AB0
模擬量輸入 6ES7331-7KF02-0AB0
模擬量輸出 6ES7 332-5HD01-0AB0
MMC 6ES7953-8LF30-0AA0
20針前連接器 6ES7 392-1AJ00-0AA0
|
1
|
|
14
|
變頻器
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日本三菱
|
2
|
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15
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智能儀表
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AI系列519
|
2
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16
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智能調壓模塊
|
220V
|
1
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17
|
計算機直接控制模塊
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MB 4模擬量輸入，4模擬量輸出
|
1
|
|
18
|
單片機控制
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2模擬量輸入，1模擬量輸出
|
1
|
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19
|
PID實驗掛箱
|
1模擬量輸入，1模擬量輸出
|
1
|
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20
|
電腦桌
|
豪華型
|
1
|
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21
|
上位機軟件
|
MCGS
|
1
|
|
22
|
流程圖模塊
|
|
1
|
|
22
|
表計
|
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若干
|
|
23
|
實驗指導書
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|
2
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