SBMMP-A过程控制实训设备

一、概述：

过程控制实训设备，过程控制实验平台，过程装备控制台能够完成对工业生产过程中常见的物理量（温度、液位、流量等）参数测量、控制，并且分析过程参数变化特性，研究过程控制规律(如PID控制)。实训台能再现实际工业现场使用的多种控制方式如智能仪表、PLC控制方式。上位计算机采用全中文工控组态软件进行开发的实验系统，并提供用户更友好的二次开发接口。实训台动力系统需具备功率可调的不锈钢循环水泵:可组成不锈钢泵＋电动调节阀＋涡轮流量计的动力流量调节系统，也可组成不锈钢泵＋变频器＋涡轮流量计的动力流量调节系统。且两路水路能关联.实训对象台架全部采用不锈钢框架。

二、实训屏：控制对象接口箱分电源箱和信号接口箱。电源箱主要包含各种电源装 置及电源分配开关、变频器、三相移相调压装置等强电装置；面板材 质采用铝材，面板标识采用凹字烂板工艺进行加工制作，针对各种信 号接口均配有文字及符号说明，方便实验接线。所有信号采用国际标 准的IEC信号。执行机构接口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。 将对象系统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。

三、电脑桌×2： 型材和钣金结构，用于放置计算机，下方装有万向轮。尺寸：不小于 560mm×600mm×1020mm。

四、控制对象：包括2只上水箱、下水箱和储水箱。上、下水箱采用优质有机玻璃，结构包括缓冲槽、工作槽、出水槽，用以完成液位相关实验，水箱采 用优质有机玻璃，水箱底部均接有压力传感器。储水箱由不锈钢板制成。不锈钢温控实验箱1只：由加热箱、加热环、Pt100、温度变送器等组成，加热箱内配有无水断电保护装置，防止温度干烧。 储水箱自动进、排水装置1套，其中储水箱底部装有出水阀。

五、智能电动调节阀：

型号：XPSLP-16KDN20-10，生产厂家：上海江郎。

1.采用智能直行程电动调节阀，用来对控制回路的流量进行调节。电动调节阀型号为：QSTP系列。电源为单相220V，控制信号为4～20mADC 或1～5VDC，输出为4～20mADC的阀位信号。

2.单相磁力泵：MP-55R-220，生产厂家：上海新西山

3.单相220VAC，90W，无泄漏，低噪音，扬程8米。

4.三相磁力泵 型号：MP-55R-380MP-55R-380. 生产厂家：上海新西山无泄漏，低噪音，三相220VAC，180W，扬程8米。交流变频控制：控制信号输入4～20mADC或0～5VDC，交流220V变频输出用来 驱动三相磁力驱动泵。

型号：FR-D720S0.4K-CH，生产厂家：日本三菱公司；

六、温控调压模块+散热器：

1.采用二相全隔离一体化交流移相调压器模块，采用SMT工艺，DCB陶瓷基板，有LED2.电源指示和LED输出调节量指示，控制参数：可输入 0～5V、0～10V、4～20mA；输出参数：额定工作电压：380VAC±10%； 电网频率：50Hz；断态峰值截止电压VP：≥1200VPK；电小负载电流：100mA；断态漏电流：配备有防干烧保护系统，当锅炉内胆液位低于红色警戒水位线时，保 护装置将切断调压模块输出电压，有效保护电加热管不被干烧损坏。

2.扩散硅压力变送器（液位）×2：量程为0～3KPa(以实际的水箱高度为准)，用于测量水箱液位高度，直 流24V供电，标准两线制接线4～20mA变送输出、精度0.5级，采用 工业用的扩散硅压力变送器，带不锈钢隔离膜片，采用信号隔离技术，对传感器温度漂移跟随补偿。带HART通讯功能。

3.压力变送器：量程为0～80KPa，直流24V供电,标准两线制接线4～20mA变送输出,精度0.5级，采用工业用的扩散硅压力变送器，带不锈钢隔离膜片，同时采用信号隔离技术,对传感器温度漂移跟随补偿。

4.Pt100温度传感器：Pt100：A级；温度变送器：0.5级精度，0-100℃。工作电压直流24v,温度变送器输出4-20mADC。

5.涡轮流量计×2：量程：0-1200L/h；输出信号：4-20mADC；精度：0.5级。

型号：LMGY-10 生产厂家：合肥福斯达。 

七、DDC控制系统：

MB8AI,MB4AO；亚当模块；

设备装有一块远程8路数据采集模块和一块4路输出数据采集模块。上位机要求采用MCGS组态软件进行监控,软件具有网络功能，采用工 业以太网协议，具有良好的开放性，共享总线网络结构，以能够相互 共享资源的方式结合起来。网络软件有一个工程师站和无限个操作员 站组成，老师作为工程师站可以在任何地方对学生操作员站进行监控 和控制，学生操作员站用密码的形式来实现。

八、智能仪表控制系统×2：型号：AI 828，生产厂家：厦门宇电。

智能数字调节器，数量2套；集信号采集、运算、控制、显示记录、 通信、数据转存、分析统计报表、配置、报警为一体的智能仪表，采 用高亮度、宽视角的≥5.6英寸TFT液晶显示屏，至少具有320*234点 阵256色显示采用32MNANDFlash作为历史数据的存储介质，还可 通过CF卡将组态设置和历史数据保存在计算机或其他设备中，将所 需要的数据永久保存。至少具有8路模拟量输入、4路模拟量输出、4 路报警输出，支持电流输入，电压输入，热电阻及热电偶信号输入。 至少具有4个单回路控制模块，可实现串级控制回路、比值、前馈、 三冲量等复杂控制。RS485通信。

九、PLC控制系统：CPU 1212C AC/DC/Rly,8输入/6输出,集成2AI，SM1232 模拟量输出模块 2AO 14位分辩率.预装64位WINDOWSEMBEDDEDSTANDARD7P，预装CPUV1.7 软件控制器和WINCCADVANCEDRUNTIME(带有2048点授权)数字 量输入支持漏型/源型信号，数字量输出类型为晶体管，支持高速脉冲， 最高100kHz，模拟量输入支持0-10VDC信号，模拟量输出支持0-20mA 信号，支持8个模块扩展、1个信号板扩展、3个通讯模块；工作存储 125kB、装载存储4MB、保持性存储10kB；4GBRAM,16GBCFAST；过程映像1024字节输入/1024字节输出；支持6路高速计数器输入， 最高100kHz；布尔运算0.08μs、移动字1.0μs、实数数学运算1.78 μs；集成2个PROFINET端口10/100Mb/s自适应，支持12个HMI 设备连接、8个客户端、4个编程设备、8个开放连接；电源电压允许AC85-264V。电磁阀：可以实现阶跃和脉冲干扰，通过手动阀开度可调节阶跃和脉冲干扰的 大小。直流稳压电源： 提供直流24V电源。连接导线及配件：提供完成实验所需的连接导线及配件。

十、主机监测单元：整个实训室配1套：采用超薄可折叠导电材料技术，实时检测主机多路运行状况（4路以 上），并且带液晶显示和报警设置显示，主机检测单元可反复折叠不 损坏电路，支持手机无线采集数据，并可用手机APP采集数据。主机监测单元演示功能：

（1）利用手机APP采集传感器输出电压。

（2）在主机检测单元上面可以显示每个通道采集的电压。

（3）可以在主机检测单元上面设置超限电压，且能输出报警，不得少 于4通道测量。

十一、过程控制传感器及过程检测仪表3D仿真软件：3D传感器仿真系统，教学仿真资源（包括3D传感器仿真系统和传 感器实验教学视频）提供15种传感器及过程检测仪表的网 络教学资源包。其中必含浮子液位传感器、齿轮式转速传感器、电容 式液位传感器、浮子液位电阻传感器、动态扭矩传感器、超声波、热 释电报警传感器等7种传感器以及压力、流量、物位与温度检测仪表，15种传感器的网络教学资源包。

（1）音轮式转速传感器

（2）电容式油量传感器

（3）浮子式油量传感器

（4）电感式压力传感器

（5）压电式压力传感器

（6）感温电阻

（7）热电偶

（8）动态扭矩传感器

（9）箔式金属应变传感器

（10）电涡流传感器

（11）差动变压器式位移传感器

（12）扩散硅压力传感器

（13）超声波测距传感器

（14）气敏传感器

（15）热释电传感器

其中必含浮子液位传感器、齿轮式转速传感器、电容式液位传感器、浮子液位电阻传感器、动态扭矩传感器、超声波传感器、热释电传感器七种传感器（须提供产品说明、零件展示、装配、应用展示四个方面的相关证明材料,一共35张。）

十二、Python整个实验室配1套：数据采集卡（支持labview二次开发）：该数据采集卡采用工业级，接口采用USB接口，整个实验室配一套。

具体核心功能指标要求：

①具有8路模拟量输入：8路电压输入。ADC分辨率：14位，最大 采样速率：100K/S。

②2路模拟量输出：12位，0-10V，100Ksa/s；

③2路1MHz计数、PWM测量输入，2路1MHzPWM、脉冲发生器。

④具有多种采样方式：定时采样，定长采样，单步采样，实时采样。

⑤具有输入低通滤波，过压保护功能。 实验内容： 基于Python压力PID控制实验 基于Python液位PID控制实验 基于Python流量PID控制实验 基于Python温度PID控制实验基于Python串口通信应用 基于Python通信与显示应用

十三、虚拟仿真实训系统×1,支持工业过程控制虚拟仿真相关实训项目 8个。

第一节 电动阀支路单容液位控制实验

第二节 电动阀支路流量控制实验

第三节 上下水箱双容液位控制实验

第四节 锅炉温度内胆控制实验

第五节 压力控制实验

第六节 上下水箱双容液位串级控制

第七节 水箱液位与电动阀支路流量串级控制

第八节 单闭环流量比值控制实验

第九节 前馈反馈控制实验

软件主要功能

（1）仿真软件能够模拟工业生产过程的四大热工参数，包括液位对象， 温度对象，流量对象，压力对象，无缝对接"过程控制实验装置"的 控制系统，能够完成基本对象特性测试、单闭环控制、串级控制、前 馈反馈控制、流量比值控制等实验，可以替代被控对象。

（2）通过界面观察各个模块的数据，清晰简洁，并能通过软件查看控 制过程中的实时曲线。

（3）基于工控软件软件开发而成，能够模拟实际对象的特性，并且能 将控制计算机中的数据转换成模拟信号供外部控制系统使用。

（4）动画显示及刻度显示：该系统在具体实验的过程中，为了更加清 晰地显示回路的控制效果，要求组态软件界面中各管路液体的流向必 须具有动态的动画显示，各水箱液位、储水箱液位具有明显的刻度显 示。 软件：在Simulink软件环境下，依据过程控制实验装置 的实际参数对各个实验进行了仿真，并在Matlab/RTW实时控制模式 下，实现过程控制的实物实验内容，满足毕业设计和课程设计的需要。 仿真软件要求在MATLAB软件环境下完成，实时控制需在 MATLAB/RTW环境下进行，提供相关MATLAB/RTW实时控制的软 件界面图。

十四、系统能完成的实验项目

①特性实验

1、水箱单容特性实验

2、水箱双容特性实验

3、上下水箱双容特性实验

4、电动阀流量特性实验

5、变频器流量特性实验

6、温度特性实验

7、压力特性实验

②单回路控制实验

1、电动调节阀支路单容液位控制实验

2、变频器支路单容液位控制实验

3、上水箱双容液位控制实验

4、上下水箱双容液位控制实验

6、电动调节阀支路流量控制实验

7、变频器支路流量控制实验

8、锅炉内胆温度控制实验

③串级控制实验

1、上水箱双容串级控制实验

2、上水箱液位与电动阀支路流量串级控制实验

3、温度流量串级控制实验

④比值控制实验

1、单闭环比值流量控制实验

2、随动流量比值控制实验

⑤解耦控制实验

1、液位流量解耦控制   

2、液位压力解耦控制