·设备外观

·设计简述

    实验装置主要由“过程控制系统控制柜”和“过程控制对象系统”两部分组成，控制系统主要包括了智能仪表控制系统、远程数据采集控制系统及PLC控制系统。可以满足《自动控制理论》、《过程控制》、《PLC可编程控制》、《自动化仪表》以及《传感器检测与转换技术》等课程的实验教学。

·主要参数

    1.工作电源：单相三线AC220V±10%  50Hz；
    2.工作环境：温度0℃～+40℃ 相对湿度＜85％（25℃） 海拨＜4000m；
    3.装置容量：≤1.5KVA；
    4.外形尺寸：1150mm×530mm×1700mm；
    5.控制柜尺寸：800mm×600mm×1800mm；
    6.具有短路保护、过载保护、漏电压、漏电流和接地保护功能，安全符合国家标准。

·组成及功能

    1.过程控制对象系统
    过程控制对象系统主要由不锈钢框架、不锈钢储水箱、有机玻璃水箱、磁力驱动泵、涡轮流量计、单相电加热锅炉、敷塑不锈钢管道及阀门等组成。
    （1）水箱：包括液位水箱和储水箱。液位水箱（3只）：采用透明优质有机玻璃，不但坚实耐用，而且透明度高，便于直接观察液位的变化和记录结果。水箱结构独特，由三个槽组成，分别为缓冲槽、工作槽和出水槽，进水时水管的水先流入缓冲槽，出水时工作槽的水经过带燕尾槽的隔板流入出水槽，这样经过缓冲和线性化的处理，工作槽的液位较为稳定，便于观察。水箱底部均接有扩散硅压力变送器，可对水箱的压力和液位进行检测和变送。上、下水箱（或左、右水箱）可以组合成一阶、二阶液位控制系统和双闭环液位串级控制系统。储水箱（1只）：底部有一个出水阀，当水需要更换时，将球阀打开即可排水。
    （2）复合式水箱：包括优质有机玻璃外筒和不锈钢加热内套，内套配置1kW电加热丝，用以完成温度相关实验。
    （3）管道及阀门：整个系统管道由敷塑不锈钢管连接而成，所有的手动阀门均采用优质球阀，彻底避免了管道系统生锈的可能性。有效提高了实验装置的使用年限。其中储水箱底部装有出水阀，当水箱需要更换水时，把出水阀打开将水直接排出。
    （4）液位变送器：采用扩散硅压力变送器进行水箱液位检测，供电电源：14～36VDC,标准24VDC±5%；材质：全不锈钢结构，铝合金外壳；量程范围：0～5kP；精度：0.5%；绝缘电阻：≥20MΩ/50VDC；零点温度系数：±0.5%FS/10℃；稳定性：±0.5%FS/1年；输出信号：4～20mADC（两线制）。
    （5）温度传感器：采用PT100热电阻温度传感器，安装在加热锅炉的顶盖上，用以检测加热系统介质水的温度。Pt100测温范围：-200～+650℃。Pt100传感器精度高，热补偿性较好，可用于做标准校验用热电阻。
    （6）流量变送器：采用涡轮流量计，涡轮流量计的传感器部分为涡轮结构，是一种速度式检测仪表，用于检测水流量的大小，当流量很小时其精度也不会降低。公称通径：10毫米（管螺纹G1/2″）；量程：0～1.2m³/h；精度：1级；输出信号： 4～20mA DC（两线制）；供电电源：DC24V。
    （7）水泵：本装置采用不锈钢静音磁力驱动泵，型号为16CQ-8P，流量为30升/分，扬程为8米，功率为180W。泵体完全采用不锈钢材料，以防止生锈，使用寿命长。
    （8）加热管：采用1kW的单相电加热管对复合式水箱内套水加热，内套容积与电加热管功率搭配合理，控制系统稳定度高。
    2.控制系统
    控制系统主要由电气控制柜、单相调压模块、变频器、主机PLC、智能调节仪、远程数据采集模拟量输出模块、远程数据采集模拟量输入模块等组成。
    （1）调压模块：采用单相交流调压模块，输入电压为交流220V 50Hz，控制输入信号为4～20mADC或0～5VDC可选。通过控制电流信号的输入来控制强电的输出，最终控制加热管加热。
    （2）变频器：采用西门子V20，0.37kw变频器，交流220V变频输出用来驱动三相磁力驱动泵。
    （3）智能调节仪：采用智能型的AI-808AXLLS仪表，线性电流4～20mA输出，包含人工智能调节算法，模糊PID及参数自整定功能，可组成双闭环控制系统。全球通用的85～246VAC范围开关电源供电；输入采用数字校正系统，内置常用热电偶和热电阻非线性校正表格，测量精确稳定；采用先进的AI人工智能调节算法，无超调，具备自整定功能；先进计算机RS485通讯功能，采用AIBUS通讯协议，同AI系列仪表通讯协议兼容。
    （4）远程数据采集模拟量输出模块：采用R-8024模块中的四路模拟量输出。四路模拟量输出模块是将计算机控制算法输出后的控制信号通过DA转换发给执行机构（变频器、可控硅移相调压装置），整个控制系统的控制算法及监控功能都在上位PC机中实现。
    （5）远程数据采集模拟量输入模块：采用R-8017模块中的八路模拟量输入模块。八路模拟量输入模块是将传感器检测到的被控参数标准电压信号通过AD转换送入计算机，以对液位、压力与流量信号实现实时采集检测，信号传送至计算机后可进行液位、压力与流量监测与控制方面的开放式开发组态实验。
    （6）PLC主机模块：采用西门子S7-200 SMART主机CPU SR20（自带以太网通讯口、12路开关输入和8路开关量输出）+模拟量输入/输出模块EM AM06（4输入2输出）各一只。
    3.其他配件：实训指导书、航空电缆、型材电脑桌及配套工具等。

·实训项目

    1.压力变送器的零点迁移和性能测试实验
    2.单容自衡水箱液位特性的测试
    3.双容(串联)水箱特性的测试
    4.双容(并联)水箱特性的测试
    5.单容水箱液位定值控制系统
    6.双容(串联)水箱液位定值控制系统
    7.双容(并联)水箱液位定值控制系统
    8.温度定值控制系统
    9.单闭环流量定值控制系统
    10.温度位式控制系统
    11.双容(串联)液位串级控制系统
    12.双容(并联)液位串级控制系统
    13.温度与流量串级控制系统
    14.液位与流量串级控制系统

·配置清单