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2025年5月5日

過(guò)程控制實(shí)訓(xùn)室,過(guò)程控制實(shí)訓(xùn)裝置

過(guò)程控制實(shí)訓(xùn)室

過(guò)程控制實(shí)訓(xùn)室主要承擔(dān)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、電氣自動(dòng)化技術(shù)等專(zhuān)業(yè)的實(shí)踐教學(xué)任務(wù)。實(shí)訓(xùn)室主要配備了帶有被控對(duì)象的過(guò)程控制實(shí)訓(xùn)裝置16套，可以滿(mǎn)足自動(dòng)控制原理、過(guò)程控制與裝置、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與傳感器及相關(guān)課程的實(shí)踐教學(xué)需要，還為復(fù)雜控制系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)等方面的研究提供了控制對(duì)象以及控制手段，滿(mǎn)足有關(guān)企業(yè)技術(shù)人員、儀表操作人員、系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控人員的實(shí)習(xí)和培訓(xùn)需要。

一、過(guò)程控制實(shí)訓(xùn)裝置特點(diǎn)
（1）系統(tǒng)采用分體式設(shè)計(jì)，模塊化組裝結(jié)構(gòu)�？筛鶕�(jù)不同的需要選擇多種控制方式，組成不同的控制系統(tǒng)。
（2）系統(tǒng)具有多樣化的控制參數(shù)和控制方案。該裝置通過(guò)管路上的閥門(mén)切換和對(duì)信號(hào)接線(xiàn)板上的信號(hào)的連接組合，可構(gòu)成變化多樣的過(guò)程控制系統(tǒng)。并且該裝置能進(jìn)行從單變量到多變量控制系統(tǒng)及復(fù)雜過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。
（3）采用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)自動(dòng)化儀表和柔性化工藝設(shè)備，使得該裝置具有開(kāi)放性、兼容性和可升級(jí)性。裝置中的任何儀表和器件的更換不會(huì)影響整個(gè)裝置的功能和性能，有利于拓寬學(xué)生的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的知識(shí)。
（4）配合網(wǎng)絡(luò)版組態(tài)軟件，可以一臺(tái)設(shè)備容納多組學(xué)生實(shí)驗(yàn)。即用一臺(tái)服務(wù)器和幾臺(tái)工作站來(lái)對(duì)同一對(duì)象進(jìn)行操作。
（5）控制對(duì)象中包含真正的壓力控制對(duì)象，可以完成壓力控制實(shí)驗(yàn)。
二、過(guò)程控制實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)組成
1、實(shí)訓(xùn)模塊
（1）智能調(diào)節(jié)儀：可選用4臺(tái)智能調(diào)節(jié)儀，其中一臺(tái)具有位式調(diào)節(jié)功能。
（2）變頻器：采用三菱（FR-S520S-0.4K）變頻器，輸入信號(hào)為4～20mA DC，220V變頻輸出用來(lái)驅(qū)動(dòng)三相磁力驅(qū)動(dòng)泵。
（3）比值和前饋-反饋補(bǔ)償器：與智能儀表一起使用，可以實(shí)現(xiàn)流量的單閉環(huán)比值、雙閉環(huán)比值控制實(shí)驗(yàn)，也可以實(shí)現(xiàn)液位與流量、溫度與流量的前饋－反饋控制實(shí)驗(yàn)。
（4）解耦裝置：與智能儀表一起使用，可以實(shí)現(xiàn)鍋爐內(nèi)膽與鍋爐夾套溫度、上水箱出水口液位與溫度的解耦控制實(shí)驗(yàn)。
（5）SCR移相調(diào)壓模塊：采用可控硅移相觸發(fā)裝置，輸入控制信號(hào)0～5V DC或4～20mA DC或10K電位器，輸出電壓變化范圍：0～220V AC，用來(lái)控制電加熱管加熱。
（6）傳感器轉(zhuǎn)換接口：流量、溫度、壓力、液位等傳感器的信號(hào)輸出與轉(zhuǎn)換接口，方便儀表測(cè)量。
（7）I/V轉(zhuǎn)換接口：實(shí)現(xiàn)電流與電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換。
（8）溫度位式模塊：與智能位式調(diào)節(jié)儀和SCR移相調(diào)壓模塊配合使用，完成溫度位式調(diào)節(jié)功能。
（9）西門(mén)子S7-200 PLC模塊：選用西門(mén)子S7-200 組合模塊，含CPU224XP CN，AC/DC/RELAY，14DI/10DO，2AI/1AO；EM231 CN，2 路輸入熱電阻；EM235 CN，4AI/1AO�？商娲悄苷{(diào)節(jié)儀，實(shí)現(xiàn)裝置的整體控制。
3、被控對(duì)象
（1）水箱：包括上、中、下水箱和儲(chǔ)水箱。上、中、下水箱采用透明長(zhǎng)方體有機(jī)玻璃，堅(jiān)實(shí)耐用，透明度高，有利于學(xué)生直接觀察液位的變化和記錄結(jié)果。三個(gè)水箱可以組成一階、二階、三階單回路液位控制實(shí)驗(yàn)和雙閉環(huán)、三閉環(huán)液位定值控制等實(shí)驗(yàn)。
（2）模擬鍋爐：鍋爐采用不銹鋼精致而成，由兩層組成：加熱層（內(nèi)膽）和冷卻層（夾套）。作溫度定值實(shí)驗(yàn)時(shí)，可用冷卻循環(huán)水幫助散熱。加熱層和冷卻層都有溫度傳感器檢測(cè)其溫度，可做溫度串級(jí)控制、前饋－反饋控制、比值控制、解耦控制等實(shí)驗(yàn)。
（3）壓力容器：采用不銹鋼做成，上端為半球形，下端為圓柱形，整個(gè)為一密封容器。
（4）盤(pán)管：由34圈鋁塑管環(huán)繞而成，可做溫度純滯后實(shí)驗(yàn)，在盤(pán)管上有兩個(gè)不同溫度檢測(cè)點(diǎn)，它們的滯后時(shí)間常數(shù)不同，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)需要選擇不同的滯后時(shí)間常數(shù)。盤(pán)管出來(lái)的水既可以回流到鍋爐內(nèi)膽，也可以經(jīng)過(guò)渦輪流量計(jì)完成流量滯后實(shí)驗(yàn)。
4、檢測(cè)裝置
（1）液位轉(zhuǎn)換器：采用了三個(gè)壓力傳感器，分別檢測(cè)上、中、下三個(gè)水箱的液位。
（2）流量傳送器：采用了三個(gè)渦輪流量計(jì)，分別測(cè)量電動(dòng)調(diào)節(jié)閥支路、變頻器支路和盤(pán)管出水口支路的流量。
（3）溫度傳感器：采用了五個(gè)Pt100傳感器（其精度高，熱補(bǔ)償性好），分別測(cè)量鍋爐內(nèi)膽、鍋爐夾套、盤(pán)管進(jìn)水口、盤(pán)管出水口和上水箱的溫度。
（4）壓力轉(zhuǎn)換器：本裝置采用一個(gè)壓力傳感器用來(lái)做水壓實(shí)驗(yàn)。
（5）壓力表：量程0.16MPa。
5、執(zhí)行機(jī)構(gòu)
（1）電動(dòng)調(diào)節(jié)閥：選用智能調(diào)節(jié)閥，用來(lái)控制回路流量的調(diào)節(jié)。
（2）電磁閥：采用電磁閥作為電動(dòng)閥的旁路，起階躍干擾作用。
（3）水泵：采用兩臺(tái)磁力驅(qū)動(dòng)泵，采用三相380V恒壓驅(qū)動(dòng)，也可用三相變頻220V輸出。
三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容
過(guò)程控制系統(tǒng)的組成認(rèn)識(shí)實(shí)訓(xùn)、對(duì)象數(shù)學(xué)模型的測(cè)試實(shí)訓(xùn)、單閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)（包括：液位、溫度、流量、壓力控制實(shí)訓(xùn)）、串級(jí)控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)、溫度位式控制實(shí)訓(xùn)、比值控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)、滯后控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)、解耦控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)、前饋－反饋控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)和工控組態(tài)軟件組態(tài)控制實(shí)訓(xùn)。