TY-CG06  过程控制综合实验装置

本装置能完成《自动控制理论》、《过程控制》、《自动化仪表》、《集散控制》、《PLC可编程控制》、《单片机控制》、《计算机控制》等课程所开的实验项目。集多领域、多学科技术于一体，充分体现了实验装置的先进性、开放性和功能的多样化。
产品吸取国内外教学仪器的优点，并结合我国工业的现场而设计，具有外形美观大方，布局合理，使用方便，适用于多层次实验教学和开放性实验室的建设。
一、技术指标及要求
1.工作电源：三相四线（或三相五线）380V±10%  50Hz
2.外形尺寸：183cm×73cm×140cm
3.整机容量：＜5kVA
二、装置的配备
1. SA01电源控制屏(铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板)
(1) 交流电源面板
提供实验所需的三相四线～380V、三路单相～220V电源，总电源由三相钥匙开关控制，电网电压由三只交流电压表监示，三相带灯熔断器作为断相指示。设有漏电保护空气开关、电压型漏电保护器、电流型漏电保护器。另外，还设有定时器兼报警记录仪，为学生实验技能的考核提供一个统一的标准。
(2) 执行机构及I/O信号接口面板
执行机构有三相可控硅移相调压装置、电动调节阀、三相不锈钢磁力泵、电磁阀、三菱变频器及三相电加热管组成，另外电加热锅炉带有防干烧保护设备。并将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。
2. SA02实验桌
实验桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板，结构坚固，形状似长方体封闭式结构，造型美观大方；设有两个大抽屉、柜门，用于放置工具、存放挂件及资料等。桌面用于安装电源控制屏并提供一个宽敞舒适的工作台面。电脑桌联体设计，造型美观大方。
3. SA-11 交流变频控制
4. 控制种类

  远程数据采集控制Ø

 Ø S7-300PLC过程控制

5. 系统实验教学软件： STEP7编程软件、WinCC组态软件，根据硬件配置进行配套。
三、实验项目
本装置能完成如下实验项目内容：
1. 过程控制系统结构组成的认识实验
(1) 过程控制及检测装置硬件结构组成的认识与控制方案的组成及连接实验
(2) 智能调节仪表、智能变送仪表等智能仪表的操作及参数设定实验
(3) 传感器的校正(零点迁移与量程调整)
2. 被控对象特性测试实验
(1) 单容水箱特性测试实验
(2) 双容水箱特性测试实验
3. 单回路控制系统实验
(1) 单回路控制系统的实践
(2) 上水箱（或中水箱或下水箱）液位定值控制实验
(3) 双容水箱液位的定值控制实验
(4) 三容水箱液位的定值控制实验
(5) 锅炉内胆静态水温的定值控制实验
(6) 锅炉内胆动态水温的定值控制实验
(7) 锅炉夹套水温的定值控制实验
(8) 电动阀支路流量的定值控制实验
(9) 变频调速磁力泵支路流量的定值控制实验
4. 温度位式控制系统实验
(1) 锅炉内胆水温位式控制实验
5. 串级控制系统的实验
(1) 串级控制系统的连接实践
(2) 水箱液位串级控制实验
(3) 三闭环液位控制实验
(4) 下水箱液位与电动调节阀流量的串级控制实验
(5) 下水箱液位与变频调速磁力泵支路流量的串级控制实验
(6) 锅炉内胆水温与锅炉内胆循环水流量的串级控制实验
(7) 盘管出水口水温与热水流量的串级控制实验
6. 比值控制系统实验
(1) 单闭环流量的比值控制实验
(2) 双闭环流量的比值控制实验
7. 滞后控制系统实验
(1) 盘管出水口温度的纯滞后控制实验
(2) 盘管出水口温度的滞后控制实验
(3) 流量纯滞后控制实验
8. 前馈-反馈控制系统实验
(1) 锅炉内胆水温的前馈-反馈控制实验
(2) 下水箱液位的前馈-反馈控制实验
9. 工控组态软件组态控制实验
(1) 实时数据库组态实验
(2) 图形动画、报表、曲线、报警组态实验
(3) 设备通讯组态实验
(4) 脚本程序应用组态实验
四、智能仪表控制
1. TY-12 智能调节仪（三件）
系统采用智能型的AI-818仪表（3只），线性电流4～20mA电流输出，包含人工智能调节算法，模糊PID及参数自整定功能，可组成三闭环控制系统。
2. TY-13 智能位式调节仪
系统采用智能型的AI-708仪表，带有计算机RS485通讯功能，采用继电器位式输出、位式控制算法，挂箱内部装有接触器位式控制装置，仪表可根据设定值、回差来控制继电器的动作，完成温度位式控制。

五、远程数据采集控制
1. 远程数据采集控制系统硬件组件
(1) TY-21 远程数据采集热电阻输入模块
(2) TY-22 远程数据采集模拟量输出模块
(3) TY-23 远程数据采集模拟量输入模块
(4) RS232/485通讯转换器
2. 远程数据采集控制系统软件组成
上位PC机中安装MCGS工控组态软件及模块测试软件，实验控制通过MCGS工控组态软件编写上位机控制软件的运行算法，并可进行通讯参数的修改及设定控制算法的参数，被控参数的实时曲线、历史曲线进行动态显示，此外，还能对实验流程图和本实验相关的被控参数的动态变化进行显示。
3. 系统特点
该上位机控制系统实际上属于计算机DDC控制系统，它是将模拟量输入AI模块和模拟量输出AO模块，开关量输入/输出DI/DO模块置于计算机之外，计算机通过RS232/485通讯转换装置同DDC模块（自带RS485通讯接口）通讯。
DDC采集模块的作用是将传感器检测到的被控参数标准信号通过AD转换送入计算机，计算机同时也将通过控制运算发出的控制信号通过DA转换发给执行机构（如：调节阀、变频器、可控硅移相调压装置）。整个控制系统的控制算法及监控功能都在上位PC机中实现。

六、S7-300 PLC过程控制
1. S7-300系统硬件组件
TY-41A  S7-300可编程控制器（包含主机CPU315-2DP、MMC卡、SM331 8路模拟量输入模块、SM332 4路模拟量输出模块）
2. S7-300其它系统硬件
(1) CP5611通讯网卡
(2) DP通讯专用电缆
3. S7-300系统编程软件
下位S7-300 PLC控制系统运行程序采用STEP7软件编译，并下装到CPU315-2DP主机模块中。系统控制运算主要由下位的S7-300PLC执行。上位PC机中监控软件采用WINCC V6.0人机界面软件编写，上位PC监控软件可进行控制算法参数设定，被控参数实时曲线、历史曲线、动态显示，实验流程图的显示及本实验相关的被控参数动态数据显示。
4. SIMATIC  WinCC—视窗控制中心软件
目前，在PC基础上的操作员监控系统已经迅速地发展起来，SIMATIC WinCC在使用最新软件技术上是潮流的带头人，WinCC代表Windows Control Center（视窗控制中心），换句话说，它在Windows标准环境中的各种便利功能，能够确保安全可靠的控制生产。WinCC的特性之一是全面开放，它可以方便地结合标准和用户程序生成人机界面，准确地满足实际要求。WinCC既可以用来完成小规模的，简单的过程控制和监控，也可以用来完成复杂的应用。在任何情况下WinCC都可以生成漂亮的人机对话接口，保证生产过程的安全，使操作员能够优化生产过程。WinCC使用所配置的人机接口，可以清晰地管理和优化生产过程的事件。此外，WinCC还提供了有效、安全的过程操作功能。

七、配置清单

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