過程控制實驗裝置

KCGK-04B型過程控制實驗裝置

一、概述

KCGH-04B型過程控制實驗裝置，是本企業(yè)根據(jù)自動化專業(yè)及其相關(guān)專業(yè)教學(xué)的特點，吸收了國內(nèi)外同類實驗裝置的特點和長處，經(jīng)過精心設(shè)計、多次實驗和反復(fù)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(nèi)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(xué)軟件）軟件平臺，使老師和學(xué)生能輕松方便地進行算法編制。

過程控制實驗裝置可滿足《自動控制理論》、《過程控制》、《自動化儀表》以及《傳感器檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)》等課程的實驗教學(xué)，除了能滿足本、?？茖W(xué)生不同層次的實驗教學(xué)要求，還能為研究生、相關(guān)專業(yè)老師和工程技術(shù)人員進行復(fù)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)的手段。適用于過程控制課程技能實訓(xùn)考核的先進教學(xué)設(shè)備。

二、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(jié)構(gòu)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(yīng)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(qū)動泵和一個電加熱器，使整體結(jié)構(gòu)更為緊湊和小型化。

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、計算機控制、兩套磁力泵交流變頻調(diào)速控制和單相移相調(diào)壓控制等，并可組成不同的控制方式。

6. 安全保護齊全

設(shè)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(jié)構(gòu)，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(shè)備。

三、系統(tǒng)組成

本裝置集多參數(shù)控制為一體，由過程控制對象、傳感器、變送器、調(diào)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、中、下三個水箱及一個儲水箱組成，上、中、下水箱由兩臺磁力泵供水。上、中兩個水箱各裝有一個擴散硅壓力變送器來檢測壓力和液位；下水箱是一個復(fù)合式水箱，其中內(nèi)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(qū)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(gòu)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(diào)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GK02傳感器輸出與顯示；GK04模擬PID實驗掛箱（配兩個）；GK05位式、連續(xù)控制掛箱；GK-06面板流程圖；GK07交流變頻器（日本三菱）掛箱（配兩個）；GK08 PLC控制器（西門子S7－200）掛箱。

3. PC/PPI專用編程電纜線

4. RS232/485通訊轉(zhuǎn)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STEP 7-Micro/WIN32，它可以對S7-200的所有功能進行編程。上位機具有二種監(jiān)控軟件：

(1) MCGS工控組態(tài)軟件(DEMO版)：利用PC/PPI電纜線組成PLC與MCGS工控組態(tài)軟件監(jiān)控系統(tǒng)，以及利用RS232/485轉(zhuǎn)換器組成智能調(diào)節(jié)儀與MCGS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。MCGS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(shè)計等一系列強大的功能。

四、技術(shù)指標

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

五、基本實驗項目

1.實驗裝置的基本操作與儀表調(diào)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（智能儀表控制、PLC控制和模擬PID控制，共有四種模式）

7.智能儀表控制實驗

8.單容水箱液位PID控制實驗（智能儀表控制、PLC控制和模擬PID控制，共有四種模式）

9.雙容水箱液位PID控制實驗（智能儀表控制、PLC控制和模擬PID控制，共有四種模式）

10.流量定值控制實驗（智能儀表控制、PLC控制和模擬PID控制，共有四種模式）

11.單容水箱壓力PID控制實驗（智能儀表控制、PLC控制和模擬PID控制，共有四種模式）

12.單回路控制系統(tǒng)的質(zhì)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——利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件（DEMO版）

20.雙容液位控制實驗——利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件（DEMO版）

21.流量定值控制實驗——利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件（DEMO版）

22.溫度位式控制實驗——利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件（DEMO版）

23.溫度連續(xù)控制實驗——利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件（DEMO版）

24.PLC上下水箱液位串級控制實驗——利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件（DEMO版）

25.液位流量串級控制實驗——利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件（DEMO版）

六、配置表