化工儀表及過(guò)程控制實(shí)訓(xùn)裝置

KCGK-07型化工儀表及過(guò)程控制實(shí)訓(xùn)裝置

一、裝置特點(diǎn)

1. 本裝置的各種功能均綜合在一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(yùn)輸及實(shí)驗(yàn)室的多臺(tái)布局。

2. 對(duì)象小型化、適應(yīng)性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)，控制對(duì)象模型由不銹鋼和有機(jī)玻璃水箱組成，實(shí)驗(yàn)水箱在屏右邊能清楚看見(jiàn)，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(guò)程控制參數(shù)。

4. 小型（小功率）執(zhí)行元件，它們是二個(gè)不銹鋼離心泵和一個(gè)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、PID控制、智能儀表控制、計(jì)算機(jī)控制、不銹鋼離心泵的交流變頻調(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(hù)齊全：設(shè)有電壓型漏電保護(hù)器和電流型漏電保護(hù)器各一組；強(qiáng)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(qiáng)、弱電連接及插座分開(kāi)，不會(huì)混插，避免錯(cuò)接線而損壞設(shè)備。

二、系統(tǒng)組成

本裝置集多參數(shù)控制為一體，由過(guò)程控制對(duì)象、傳感器、變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、顯示器和計(jì)算機(jī)等組成。

1. 控制對(duì)象的模型由高位槽、中水箱、復(fù)合加熱水箱及一個(gè)儲(chǔ)水箱組成，高位槽、下水、復(fù)合加熱水箱由兩臺(tái)離心泵供水。高位槽、中水箱各裝有一個(gè)液位變送器來(lái)檢測(cè)壓力和液位；復(fù)合式加熱水箱其中外筒為有機(jī)玻璃制成，內(nèi)筒為不銹鋼水箱中裝有500W電加熱器和PT100溫度傳感器、CU50溫度傳感器及J型熱電偶傳感器。主管道上裝有小型渦輪流量計(jì)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和兩臺(tái)離心泵。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(tái)離心泵中的任一臺(tái)都可作為調(diào)節(jié)通道或干擾通道，模擬現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的干擾信號(hào)，以驗(yàn)證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性能。

2. 高位槽、中、復(fù)合加熱水箱外水箱均采用優(yōu)質(zhì)透明有機(jī)玻璃制成，，不但堅(jiān)實(shí)耐用，而且透明度高，便于學(xué)生直能接觀察到液位的變化和記錄結(jié)果。水箱尺寸均為：200*300*300mm。

3. 水泵采用不銹鋼臥式離心泵，管道全部采用不銹鋼納米復(fù)合管，整套對(duì)象系統(tǒng)完全由不銹鋼材料制造，包括對(duì)象框架、管道、底板，甚至小到每一顆緊固螺釘。

4. 實(shí)驗(yàn)屏

本裝置配置智能工業(yè)調(diào)節(jié)器六臺(tái)，其中四臺(tái)用于顯示、調(diào)節(jié)、控制現(xiàn)場(chǎng)傳感器的參數(shù)、數(shù)值及輸出模擬線性控制信號(hào)控制相應(yīng)的調(diào)節(jié)設(shè)備，如變頻器及電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，實(shí)行PID實(shí)訓(xùn)；兩只用于顯示現(xiàn)場(chǎng)傳感器的參數(shù)及數(shù)值。

5. PC/PPI專用編程電纜線

6. RS232/485通訊轉(zhuǎn)換器

7. 豪華型電腦桌

8. 計(jì)算機(jī)

9. 上位機(jī)軟件

PLC編程環(huán)境軟件為STEP 7-Micro/WIN32，它可以對(duì)S7-200的所有功能進(jìn)行編程。上位機(jī)具有二種監(jiān)控軟件：

MCGS工控組態(tài)軟件：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(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象過(guò)渡過(guò)程的數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)曲線的動(dòng)態(tài)顯示和監(jiān)控。MCGS工控組態(tài)軟件還可以對(duì)控制對(duì)象的圖形任意組態(tài)，動(dòng)態(tài)顯示，編制控制策略，輸出實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)，打印工程報(bào)表，操作菜單設(shè)計(jì)等一系列強(qiáng)大的功能。

三、技術(shù)指標(biāo)

1. 供電電源：AC380V±10%  50Hz

2. 整機(jī)最大功耗：＜2.5kw

3. 整機(jī)尺寸：1900cm×73cm×180cm

四、系統(tǒng)主要特點(diǎn)

1.被調(diào)參數(shù)囊括了流量、壓力、液位、溫度四大熱工參數(shù)；

2.執(zhí)行器中既有電動(dòng)調(diào)節(jié)閥儀表類執(zhí)行機(jī)構(gòu)，又有變頻器等電力拖動(dòng)類執(zhí)行器；

3.系統(tǒng)除了能改變調(diào)節(jié)器的設(shè)定值作階躍擾動(dòng)外，還可在對(duì)象中通過(guò)手動(dòng)閥制造各種擾動(dòng)；

4.一個(gè)被調(diào)參數(shù)可用不同的動(dòng)力源、不同的執(zhí)行器和不同的工藝線路下可演變成多種調(diào)節(jié)回路，以利于討論、比較各種調(diào)節(jié)方案的優(yōu)劣；

5.能進(jìn)行多變量控制系統(tǒng)及特定的過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。

五、基本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

1.   實(shí)驗(yàn)裝置的基本操作與儀表調(diào)試

2.   壓力變送器的零點(diǎn)遷移和性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)

3.   單容自衡水箱的對(duì)象特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)

4.   雙容自衡水箱的對(duì)象特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)

5.   溫度位式控制實(shí)驗(yàn)

6.   溫度連續(xù)控制實(shí)驗(yàn)（智能儀表控制和PLC控制，共有兩種模式）

7.   智能儀表控制實(shí)驗(yàn)

8.   單容水箱液位PID控制實(shí)驗(yàn)（智能儀表控制和PLC控制，共有兩種模式）

9.   雙容水箱液位PID控制實(shí)驗(yàn)（智能儀表控制和PLC控制，共有兩種模式）

10.  流量定值控制實(shí)驗(yàn)（智能儀表控制和PLC控制，共有兩種模式）

11.  單容水箱壓力PID控制實(shí)驗(yàn)（智能儀表控制和PLC控制，共有兩種模式）

12.  串級(jí)控制系統(tǒng)連接實(shí)驗(yàn)

13.  液位串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)

14.  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

15.  單容液位控制實(shí)驗(yàn)——利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件

16.  雙容液位控制實(shí)驗(yàn)——利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件

17.  流量定值控制實(shí)驗(yàn)——利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件

18.  溫度位式控制實(shí)驗(yàn)——利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件

19.  溫度連續(xù)控制實(shí)驗(yàn)——利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件

20.  PLC上下水箱液位串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)——利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件

21.  液位流量串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)——利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件

22.  測(cè)定離心泵恒流量、恒壓力控制系統(tǒng)在節(jié)躍干擾作用下，離心泵出口流量的過(guò)渡過(guò)程，利用最大偏差、余差、衰減比、振蕩周期和過(guò)渡時(shí)間等參數(shù)評(píng)價(jià)離心泵恒流量控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量；

23.  掌握比例度P、積分時(shí)間I參數(shù)在流量、恒壓力控制系統(tǒng)的作用和過(guò)渡過(guò)程品質(zhì)指標(biāo)的影響；

24.  用“臨界比例度法”、“衰減曲線法”來(lái)工程整定PID控制參數(shù)；

25.  熟悉和掌握化工基本量（溫度、壓力、流量、液位）的測(cè)量方法及影響因素；對(duì)溫度、壓力進(jìn)行校正，練習(xí)安裝和正確操作和測(cè)量。

26.  對(duì)現(xiàn)場(chǎng)在線運(yùn)行儀表的故障查找并及時(shí)排除。

六、配置表