SBMMP-A過程控制實訓設備
一、概述：
過程控制實訓設備，過程控制實驗平臺，過程裝備控制臺能夠完成對工業生產過程中常見的物理量（溫度、液位、流量等）參數測量、控制，并且分析過程參數變化特性，研究過程控制規律(如PID控制)。實訓臺能再現實際工業現場使用的多種控制方式如智能儀表、PLC控制方式。上位計算機采用全中文工控組態軟件進行開發的實驗系統，并提供用戶更友好的二次開發接口。實訓臺動力系統需具備功率可調的不銹鋼循環水泵:可組成不銹鋼泵＋電動調節閥＋渦輪流量計的動力流量調節系統，也可組成不銹鋼泵＋變頻器＋渦輪流量計的動力流量調節系統。且兩路水路能關聯.實訓對象臺架全部采用不銹鋼框架。
二、實訓屏：控制對象接口箱分電源箱和信號接口箱。電源箱主要包含各種電源裝 置及電源分配開關、變頻器、三相移相調壓裝置等強電裝置；面板材 質采用鋁材，面板標識采用凹字爛板工藝進行加工制作，針對各種信 號接口均配有文字及符號說明，方便實驗接線。所有信號采用國際標 準的IEC信號。執行機構接口有三相可控硅移相調壓裝置、電動調節 閥、三相不銹鋼磁力泵、電磁閥、三菱變頻器及三相電加熱管組成。 將對象系統各傳感器檢測及執行器控制信號同面板上的插座相連，便于學生自己連線組成不同的控制系統。
三、電腦桌×2： 型材和鈑金結構，用于放置計算機，下方裝有萬向輪。尺寸：不小于 560mm×600mm×1020mm。
四、控制對象：包括2只上水箱、下水箱和儲水箱。上、下水箱采用優質有機玻璃，結構包括緩沖槽、工作槽、出水槽，用以完成液位相關實驗，水箱采 用優質有機玻璃，水箱底部均接有壓力傳感器。儲水箱由不銹鋼板制成。不銹鋼溫控實驗箱1只：由加熱箱、加熱環、Pt100、溫度變送器等組成，加熱箱內配有無水斷電保護裝置，防止溫度干燒。 儲水箱自動進、排水裝置1套，其中儲水箱底部裝有出水閥。
五、智能電動調節閥：
型號：XPSLP-16KDN20-10，生產廠家：上海江郎。
1.采用智能直行程電動調節閥，用來對控制回路的流量進行調節。電動調節閥型號為：QSTP系列。電源為單相220V，控制信號為4～20mADC 或1～5VDC，輸出為4～20mADC的閥位信號。
2.單相磁力泵：MP-55R-220，生產廠家：上海新西山
3.單相220VAC，90W，無泄漏，低噪音，揚程8米。
4.三相磁力泵 型號：MP-55R-380MP-55R-380. 生產廠家：上海新西山無泄漏，低噪音，三相220VAC，180W，揚程8米。交流變頻控制：控制信號輸入4～20mADC或0～5VDC，交流220V變頻輸出用來 驅動三相磁力驅動泵。
型號：FR-D720S0.4K-CH，生產廠家：日本三菱公司；
六、溫控調壓模塊+散熱器：
1.采用二相全隔離一體化交流移相調壓器模塊，采用SMT工藝，DCB陶瓷基板，有LED2.電源指示和LED輸出調節量指示，控制參數：可輸入 0～5V、0～10V、4～20mA；輸出參數：額定工作電壓：380VAC±10%； 電網頻率：50Hz；斷態峰值截止電壓VP：≥1200VPK；電小負載電流：100mA；斷態漏電流：配備有防干燒保護系統，當鍋爐內膽液位低于紅色警戒水位線時，保 護裝置將切斷調壓模塊輸出電壓，有效保護電加熱管不被干燒損壞。
2.擴散硅壓力變送器（液位）×2：量程為0～3KPa(以實際的水箱高度為準)，用于測量水箱液位高度，直 流24V供電，標準兩線制接線4～20mA變送輸出、精度0.5級，采用 工業用的擴散硅壓力變送器，帶不銹鋼隔離膜片，采用信號隔離技術，對傳感器溫度漂移跟隨補償。帶HART通訊功能。
3.壓力變送器：量程為0～80KPa，直流24V供電,標準兩線制接線4～20mA變送輸出,精度0.5級，采用工業用的擴散硅壓力變送器，帶不銹鋼隔離膜片，同時采用信號隔離技術,對傳感器溫度漂移跟隨補償。
4.Pt100溫度傳感器：Pt100：A級；溫度變送器：0.5級精度，0-100℃。工作電壓直流24v,溫度變送器輸出4-20mADC。
5.渦輪流量計×2：量程：0-1200L/h；輸出信號：4-20mADC；精度：0.5級。
型號：LMGY-10 生產廠家：合肥福斯達。
七、DDC控制系統：
MB8AI,MB4AO；亞當模塊；
設備裝有一塊遠程8路數據采集模塊和一塊4路輸出數據采集模塊。上位機要求采用MCGS組態軟件進行監控,軟件具有網絡功能，采用工 業以太網協議，具有良好的開放性，共享總線網絡結構，以能夠相互 共享資源的方式結合起來。網絡軟件有一個工程師站和無限個操作員 站組成，老師作為工程師站可以在任何地方對學生操作員站進行監控 和控制，學生操作員站用密碼的形式來實現。
八、智能儀表控制系統×2：型號：AI 828，生產廠家：廈門宇電。
智能數字調節器，數量2套；集信號采集、運算、控制、顯示記錄、 通信、數據轉存、分析統計報表、配置、報警為一體的智能儀表，采 用高亮度、寬視角的≥5.6英寸TFT液晶顯示屏，至少具有320*234點 陣256色顯示采用32MNANDFlash作為歷史數據的存儲介質，還可 通過CF卡將組態設置和歷史數據保存在計算機或其他設備中，將所 需要的數據永久保存。至少具有8路模擬量輸入、4路模擬量輸出、4 路報警輸出，支持電流輸入，電壓輸入，熱電阻及熱電偶信號輸入。 至少具有4個單回路控制模塊，可實現串級控制回路、比值、前饋、 三沖量等復雜控制。RS485通信。
九、PLC控制系統：CPU 1212C AC/DC/Rly,8輸入/6輸出,集成2AI，SM1232 模擬量輸出模塊 2AO 14位分辯率.預裝64位WINDOWSEMBEDDEDSTANDARD7P，預裝CPUV1.7 軟件控制器和WINCCADVANCEDRUNTIME(帶有2048點授權)數字 量輸入支持漏型/源型信號，數字量輸出類型為晶體管，支持高速脈沖， 最高100kHz，模擬量輸入支持0-10VDC信號，模擬量輸出支持0-20mA 信號，支持8個模塊擴展、1個信號板擴展、3個通訊模塊；工作存儲 125kB、裝載存儲4MB、保持性存儲10kB；4GBRAM,16GBCFAST；過程映像1024字節輸入/1024字節輸出；支持6路高速計數器輸入， 最高100kHz；布爾運算0.08μs、移動字1.0μs、實數數學運算1.78 μs；集成2個PROFINET端口10/100Mb/s自適應，支持12個HMI 設備連接、8個客戶端、4個編程設備、8個開放連接；電源電壓允許AC85-264V。電磁閥：可以實現階躍和脈沖干擾，通過手動閥開度可調節階躍和脈沖干擾的 大小。直流穩壓電源： 提供直流24V電源。連接導線及配件：提供完成實驗所需的連接導線及配件。
十、主機監測單元：整個實訓室配1套：采用超薄可折疊導電材料技術，實時檢測主機多路運行狀況（4路以 上），并且帶液晶顯示和報警設置顯示，主機檢測單元可反復折疊不 損壞電路，支持手機無線采集數據，并可用手機APP采集數據。主機監測單元演示功能：
（1）利用手機APP采集傳感器輸出電壓。
（2）在主機檢測單元上面可以顯示每個通道采集的電壓。
（3）可以在主機檢測單元上面設置超限電壓，且能輸出報警，不得少 于4通道測量。
十一、過程控制傳感器及過程檢測儀表3D仿真軟件：3D傳感器仿真系統，教學仿真資源（包括3D傳感器仿真系統和傳 感器實驗教學視頻）提供15種傳感器及過程檢測儀表的網 絡教學資源包。其中必含浮子液位傳感器、齒輪式轉速傳感器、電容 式液位傳感器、浮子液位電阻傳感器、動態扭矩傳感器、超聲波、熱 釋電報警傳感器等7種傳感器以及壓力、流量、物位與溫度檢測儀表，15種傳感器的網絡教學資源包。
（1）音輪式轉速傳感器
（2）電容式油量傳感器
（3）浮子式油量傳感器
（4）電感式壓力傳感器
（5）壓電式壓力傳感器
（6）感溫電阻
（7）熱電偶
（8）動態扭矩傳感器
（9）箔式金屬應變傳感器
（10）電渦流傳感器
（11）差動變壓器式位移傳感器
（12）擴散硅壓力傳感器
（13）超聲波測距傳感器
（14）氣敏傳感器
（15）熱釋電傳感器
其中必含浮子液位傳感器、齒輪式轉速傳感器、電容式液位傳感器、浮子液位電阻傳感器、動態扭矩傳感器、超聲波傳感器、熱釋電傳感器七種傳感器（須提供產品說明、零件展示、裝配、應用展示四個方面的相關證明材料,一共35張。）
十二、Python整個實驗室配1套：數據采集卡（支持labview二次開發）：該數據采集卡采用工業級，接口采用USB接口，整個實驗室配一套。
具體核心功能指標要求：
①具有8路模擬量輸入：8路電壓輸入。ADC分辨率：14位，最大 采樣速率：100K/S。
②2路模擬量輸出：12位，0-10V，100Ksa/s；
③2路1MHz計數、PWM測量輸入，2路1MHzPWM、脈沖發生器。
④具有多種采樣方式：定時采樣，定長采樣，單步采樣，實時采樣。
⑤具有輸入低通濾波，過壓保護功能。 實驗內容： 基于Python壓力PID控制實驗 基于Python液位PID控制實驗 基于Python流量PID控制實驗 基于Python溫度PID控制實驗基于Python串口通信應用 基于Python通信與顯示應用
十三、虛擬仿真實訓系統×1,支持工業過程控制虛擬仿真相關實訓項目 8個。
第一節 電動閥支路單容液位控制實驗
第二節 電動閥支路流量控制實驗
第三節 上下水箱雙容液位控制實驗
第四節 鍋爐溫度內膽控制實驗
第五節 壓力控制實驗
第六節 上下水箱雙容液位串級控制
第七節 水箱液位與電動閥支路流量串級控制
第八節 單閉環流量比值控制實驗
第九節 前饋反饋控制實驗
軟件主要功能
（1）仿真軟件能夠模擬工業生產過程的四大熱工參數，包括液位對象， 溫度對象，流量對象，壓力對象，無縫對接"過程控制實驗裝置"的 控制系統，能夠完成基本對象特性測試、單閉環控制、串級控制、前 饋反饋控制、流量比值控制等實驗，可以替代被控對象。
（2）通過界面觀察各個模塊的數據，清晰簡潔，并能通過軟件查看控 制過程中的實時曲線。
（3）基于工控軟件軟件開發而成，能夠模擬實際對象的特性，并且能 將控制計算機中的數據轉換成模擬信號供外部控制系統使用。
（4）動畫顯示及刻度顯示：該系統在具體實驗的過程中，為了更加清 晰地顯示回路的控制效果，要求組態軟件界面中各管路液體的流向必 須具有動態的動畫顯示，各水箱液位、儲水箱液位具有明顯的刻度顯 示。 軟件：在Simulink軟件環境下，依據過程控制實驗裝置 的實際參數對各個實驗進行了仿真，并在Matlab/RTW實時控制模式 下，實現過程控制的實物實驗內容，滿足畢業設計和課程設計的需要。 仿真軟件要求在MATLAB軟件環境下完成，實時控制需在 MATLAB/RTW環境下進行，提供相關MATLAB/RTW實時控制的軟 件界面圖。
十四、系統能完成的實驗項目
①特性實驗
1、水箱單容特性實驗
2、水箱雙容特性實驗
3、上下水箱雙容特性實驗
4、電動閥流量特性實驗
5、變頻器流量特性實驗
6、溫度特性實驗
7、壓力特性實驗
②單回路控制實驗
1、電動調節閥支路單容液位控制實驗
2、變頻器支路單容液位控制實驗
3、上水箱雙容液位控制實驗
4、上下水箱雙容液位控制實驗
6、電動調節閥支路流量控制實驗
7、變頻器支路流量控制實驗
8、鍋爐內膽溫度控制實驗
③串級控制實驗
1、上水箱雙容串級控制實驗
2、上水箱液位與電動閥支路流量串級控制實驗
3、溫度流量串級控制實驗
④比值控制實驗
1、單閉環比值流量控制實驗
2、隨動流量比值控制實驗
⑤解耦控制實驗
1、液位流量解耦控制
2、液位壓力解耦控制
