TWB-GK2  型過程控制實驗裝置

控制工程實驗室擬購過程控制實驗設備應能模擬工業(yè)化過程控制的各個環(huán)節(jié)和流程，要求結構清晰簡潔，可以直觀地體現(xiàn)各個環(huán)節(jié)的執(zhí)行和檢測機構。學生通過計算機軟件設計控制方法，并能夠直接觀察控制效果。設備應滿足以下要求：

一、安全保護體系

(一)鍋爐加熱程控保護系統(tǒng)

1.鍋爐加熱內(nèi)膽由水位液位保護，水位不達到一定的高度，控制系統(tǒng)不能控制可控硅調(diào)壓器工作。

(二)電源保護措施

1.電流型漏電保護器。

2.兩相電源加有保險管，防止斷路。

(三)電源啟?？刂品绞?

采用啟停按鈕控制接觸器來控制電源的啟停。

(四)漏電保護裝置及安全性和安全承諾

(五)各種電源及各種儀表的可靠的保護功能  

1.各種電源及各種儀表的強電采用開關控制，學生不能自行接線，不存在強弱電混插的問題。

2.實驗連接線及插頭采用封閉式結構，防止觸電事故的發(fā)生。

二、系統(tǒng)簡要描述

1.實驗對象

由不銹鋼儲水箱、有機玻璃三容水箱（上中下三只串接）、三相電加熱不銹鋼帶夾套鍋爐、強制對流換熱器、不銹鋼純滯后盤管組成。其中主要對象的進水管路的切換閥要求采用好的電磁閥，可以實現(xiàn)手動開關和計算機直接控制開關。

使用功率可調(diào)節(jié)的循環(huán)水泵控制；

執(zhí)行機構包括三相可控硅移相調(diào)壓裝置、電動調(diào)節(jié)閥、變頻器、電磁閥、三相電加熱管等；

檢測傳感器包括擴散硅壓力液位傳感器（分別檢測三只水箱液位）；渦輪流量計及流量積算儀、電磁流量計（分別用來檢測動力支路的水流量）；熱電阻溫度傳感器、溫度變送器（分別檢測鍋爐內(nèi)膽、鍋爐夾套、熱交換器冷、熱出水口及純滯后盤管出水口水溫）。

2.控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)的結構應該靈活多樣，能夠支持PLC集中控制方式、智能儀表控制方式、計算機直接控制方式等。

控制信號和檢測信號必須經(jīng)過信號調(diào)理和放大，提供標準接口信號，可以與通用的控制和檢測設備連接。

提供系統(tǒng)內(nèi)所有相關的軟件。

可以支持多臺計算機網(wǎng)絡化控制，能夠滿足一個班級的學生同時進行實驗。

3.保護裝置

系統(tǒng)必須配備故障保護裝置，裝有漏電保護空氣開關、漏電保護器，充分考慮人身安全保護；配置帶鑰匙的電源啟動控制回路和保險絲，每一組強電輸出都應由旋鈕開關控制，保證設備安全，操作控制便捷；裝有指示燈，能使強電信息一目了然。

4.技術參數(shù)

工作電源：三相四線 380V±5% 50Hz

外形尺寸：對象高度不超過1600mm，長度不超過3000mm。

實驗臺高度不超過1600mm，長度不超過2000mm

整機容量：小于5KVA。

三、上位過程控制系統(tǒng)

1.上位控制操作/實驗面板

(1)上位控制操作/實驗面板：鋁質(zhì)噴塑結構。

(2）強電控制面板：裝有漏電保護空氣開關、電流型漏電保護器，充分考慮人身安全保護；配置帶鑰匙的電源啟動控制回路和多組保險絲，同時每一組強電輸出都有旋鈕開關控制，保證設備安全，操作控制便捷；裝有分相電壓表、指示燈，直觀，強電信息一目了然；裝有變頻器及其控制接口面板，方便變頻器熟悉、操作和應用。

(3)控制器面板：變頻控制器面板、S7-200PLC控制器面板、智能儀表控制面板、DDC遠程數(shù)據(jù)采集控制面板。

(4)信號接口面板：控制對象中的儀表信號和電氣信號轉(zhuǎn)移到信號接線板上，提供AI、AO、DO等傳感器檢測及執(zhí)行器控制信號接口，便于學生自己連線組成不同的控制系統(tǒng)。實驗者通過安全型接插式導線將實驗板與信號板之間進行不同的配線，以完成過程控制各類實驗。

2.上位過程控制系統(tǒng)配置

(1)SMART200PLC控制系統(tǒng)

隨著科技的發(fā)展，PLC即使是Micro  PLC，也可以勝任多種控制任務。本產(chǎn)品提供的PLC控制系統(tǒng)主機選用西門子的SMART200系列，主要展示小型（Micro）PLC在滿足小規(guī)模的控制任務中的表現(xiàn)，為培養(yǎng)工程化人才提供更多更強的實驗平臺。用戶可根據(jù)自己學校的實際情況選用例如其他生產(chǎn)廠家的小型PLC

(2)智能儀表控制系統(tǒng)

儀表控制系統(tǒng)核心為帶通信功能的各種儀表，儀表內(nèi)集成了各種算法，根據(jù)現(xiàn)場情況整定儀表控制算法的各種參數(shù)，達到控制效果。同時帶通訊功能的儀表與上位計算機的軟件平臺通訊。儀表各種參數(shù)和過程值進入軟件平臺（一般為工控組態(tài)軟件）的數(shù)據(jù)庫，再加上組態(tài)的流程畫面和操作界面，可以方便在上位計算機整定參數(shù)，對過程值進行記錄分析。

(3)DDC控制系統(tǒng)

DDC控制系統(tǒng)一般有兩種形式，一種采用外部數(shù)據(jù)采集模塊的形式，其核心為帶RS485通訊的數(shù)據(jù)采集模塊和計算機算法軟件；另一種采用工控機和ISA或PCI插槽的數(shù)據(jù)采集板卡。外部數(shù)據(jù)采集模塊由于安裝方便，同時就地安裝時采用通訊方式向計算機送數(shù)據(jù)不存在信號衰減，因此本產(chǎn)品采用種方式的應用。用戶可根據(jù)自己學校的實際情況選用第二種方式的應用（例如研華A/D、D/A、采樣板卡）。

在控制臺直接裝有數(shù)據(jù)采集模塊，同時利用工控軟件MCGS中強大的算法組態(tài)功能，便捷的組建一個帶人機界面的DDC控制系統(tǒng)。在DDC系統(tǒng)中提供開放的算法軟件供實驗和算法編程參考，方便實驗教學和工程人才培養(yǎng)。

四、實驗項目

本裝置能完成如下實驗項目內(nèi)容：

1、過程控制系統(tǒng)組成認識實驗

（1）過程控制及檢測裝置硬件結構組成認識

（2）傳感器的校正（零點遷移與量程調(diào)整）

2、被控對象特性測試實驗

（3）單容水箱特性測試實驗

（4）雙容水箱特性測試實驗

（5）三容水箱特性測試實驗

3、單回路控制系統(tǒng)實驗

（6）單回路控制系統(tǒng)的實驗

（7）上水箱（或下水箱）液位的定值控制實驗

（8）雙容水箱液位的定值控制實驗

（9）鍋爐內(nèi)膽靜態(tài)水溫的定值控制實驗

（10）鍋爐內(nèi)膽動態(tài)水溫的定值控制實驗

（11）鍋爐夾套水溫的定值控制實驗

（12）電動閥支路流量的定值控制實驗

（13）變頻調(diào)速磁力泵支路流量的定值控制實驗

4、溫度位式控制系統(tǒng)實驗

（14）鍋爐內(nèi)膽水溫位式控制實驗

5、串級控制系統(tǒng)的實驗

（15）串級控制系統(tǒng)的連接實驗

（16）水箱液位串級控制實驗

（17）上水箱液位與電動調(diào)節(jié)閽流量的串級控制實驗

（18）上水箱液位與變頻調(diào)速磁力泵支路流量的串級控制實驗

（19）鍋爐內(nèi)膽水溫與鍋爐內(nèi)受到影響循環(huán)水流量的串級控制實驗

（20）盤管出水口水溫與熱水流量的串級控制實驗

6、比值控制系統(tǒng)實驗

（21）單閉環(huán)流量比值控制實驗

（22）雙閉環(huán)流量比值控制實驗

五、所有設備均提供開放的接口，可以進行二次開發(fā)，為綜合實驗、設計實驗、創(chuàng)新性實驗提供方便。  

六.設備配置表如下

表1：過程控制實驗對象硬件配置表

表2：智能儀表上位控制系統(tǒng)硬件配置表

表3：DDC上位控制系統(tǒng)硬件配置表

表4：西門子SMART200PLC上位控制系統(tǒng)硬件配置表

表5：BOH-GK-2型過程控制系統(tǒng)軟件配置表