HYGCK-02過(guò)程控制及自動(dòng)化儀表實(shí)訓裝置一、概 述“過(guò)程控制實(shí)驗裝置”是本企業(yè)根據自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)及其相關(guān)專(zhuān)業(yè)教學(xué)的特點(diǎn)，吸收了國內外同類(lèi)實(shí)驗裝置的特點(diǎn)和長(cháng)處，經(jīng)

HYGCK-02過(guò)程控制及自動(dòng)化儀表實(shí)訓裝置

一、概 述
“過(guò)程控制實(shí)驗裝置”是本企業(yè)根據自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)及其相關(guān)專(zhuān)業(yè)教學(xué)的特點(diǎn)，吸收了國內外同類(lèi)實(shí)驗裝置的特點(diǎn)和長(cháng)處，經(jīng)過(guò)精心設計、多次實(shí)驗和反復論證，研發(fā)的一套全新的實(shí)驗裝置。它采用多種常用的控制方式和理論，除了常見(jiàn)的PID算法及其改進(jìn)算法外，還增加了模糊控制、人工神經(jīng)元控制等國內外先進(jìn)的控制策略。此外，本裝置還嵌入了國際上流行的MATLAB（數學(xué)軟件）軟件平臺，使老師和學(xué)生能輕松方便地進(jìn)行算法編制。

本裝置可滿(mǎn)足《自動(dòng)控制理論》、《過(guò)程控制》、《自動(dòng)化儀表》以及《傳感器檢測與轉換技術(shù)》等課程的實(shí)驗教學(xué)，除了能滿(mǎn)足本、專(zhuān)科學(xué)生不同層次的實(shí)驗教學(xué)要求，還能為研究生、相關(guān)專(zhuān)業(yè)老師和工程技術(shù)人員進(jìn)行復雜控制系統、智能控制系統等方面的研究，提供了實(shí)驗對象和實(shí)現的途徑。

二、裝置特點(diǎn)
1.  本裝置的各種功能均綜合在一個(gè)實(shí)驗臺上，采用積木式結構，系統結構緊湊、造型美觀(guān)大方、便于運輸及實(shí)驗室的多臺布局。
2.  對象小型化、適應性強、綜合性強，控制對象模型由不銹鋼和有機玻璃水箱組成，實(shí)驗水箱在屏右邊能清楚看見(jiàn)，管道流程直觀(guān)、清晰。
3.  參數全面，涵蓋了液位、流量、壓力、溫度四大典型過(guò)程控制參數。
4.  小型（小功率）執行元件，它們是二個(gè)磁力驅動(dòng)泵和一個(gè)電加熱器，使整體結構更為緊湊、小型化。
5.  系統控制方式多樣性
主要有位式控制、連續控制、模擬PID控制、智能儀表控制、PLC控制、單片機控制、計算機控制、兩套磁力泵交流變頻調速控制和單相移相調壓控制等，并可組成不同的控制方式。
6.  安全保護齊全
設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(xiàn)及插座均采用全封閉結構，使用安全、可靠、防觸電；強、弱電連接及插座分開(kāi)，不會(huì )混插，避免錯接線(xiàn)而損壞設備。
三、系統組成
本裝置集多參數控制為一體，由過(guò)程控制對象、傳感器、變送器、調節器、執行器、顯示器和計算機（用戶(hù)自配）等組成。
1.  控制對象的模型由上、中、下三個(gè)水箱及一個(gè)儲水箱組成，上、中、下水箱由兩臺磁力泵供水。上、中兩個(gè)水箱各裝有一個(gè)擴散硅壓力變送器來(lái)檢測壓力和液位；下水箱是一個(gè)復合式水箱，其中內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(mén)和兩臺磁力驅動(dòng)泵。水箱中的水位、壓力、水溫以及供水的流量都可以用于構成控制系統的被控參量。兩臺磁力泵中的任一臺都可作為調節通道或干擾通道，模擬現場(chǎng)產(chǎn)生的干擾信號，以驗證系統的穩定性和抗干擾性能。
2.  實(shí)驗掛箱
本裝置共提供九個(gè)實(shí)驗掛箱，分別是GK02傳感器輸出與顯示；GK03單片機控制；GK04模擬PID實(shí)驗掛箱（配兩個(gè)）；GK05位式、連續控制掛箱；GK-06面板流程圖；GK07交流變頻器（日本三菱）掛箱（配兩個(gè)）；GK08 PLC控制器（西門(mén)子S7－200）掛箱。
3.  PC/PPI專(zhuān)用編程電纜線(xiàn)
4.  RS232/485通訊轉換器
5.  豪華型電腦桌
6.  計算機（用戶(hù)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(jìn)行編程。上位機具有二種監控軟件：
(1) MCGS工控組態(tài)軟件(DEMO版)：利用PC/PPI電纜線(xiàn)組成PLC與MCGS工控組態(tài)軟件監控系統，以及利用RS232/485轉換器組成智能調節儀與MCGS工控組態(tài)軟件監控系統，可實(shí)現對被控對象過(guò)渡過(guò)程的數據采集和存儲，數據曲線(xiàn)的動(dòng)態(tài)顯示和監控。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(dòng)態(tài)顯示，編制控制策略，輸出實(shí)時(shí)曲線(xiàn)、歷史曲線(xiàn)、實(shí)時(shí)數據、歷史數據，打印工程報表，操作菜單設計等一系列強大的功能。
(2) 單片機數據采集與算法控制軟件：利用RS232通信接口，配合單片機控制與計算機算法控制軟件，實(shí)現各種數字式PID運算控制和各種先進(jìn)的智能控制，并實(shí)現數據實(shí)時(shí)采集作圖。而且可使用MATLAB數學(xué)軟件編制各種新型的、先進(jìn)的控制算法。另外單片機還可作為獨立的控制器對系統進(jìn)行控制。
四、技術(shù)指標
1.  供電電源：?jiǎn)蜗嗳€(xiàn)220V±10%  50Hz
2.  整機功耗：＜1kVA
3.  整機尺寸：172cm×73cm×160cm
五、基本實(shí)驗項目
1.  實(shí)驗裝置的基本操作與儀表調試
2.  壓力變送器的零點(diǎn)遷移和性能測試實(shí)驗
3.  單容自衡水箱的對象特性測試實(shí)驗
4.  雙容自衡水箱的對象特性測試實(shí)驗
5.  溫度位式控制實(shí)驗
6.  溫度連續控制實(shí)驗（單片機控制、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(shí)驗
8.  單容水箱液位PID控制實(shí)驗（單片機控制、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(shí)驗（單片機控制、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(shí)驗（單片機控制、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(shí)驗（單片機控制、智能儀表控制、PLC控制和模擬PID控制，共有四種模式）
12. 單回路控制系統的質(zhì)量研究
13. 串級控制系統連接實(shí)驗
14. 液位串級控制實(shí)驗
15. 計算機控制系統
16. 單片機控制系統
17. 單容自衡水箱的對象特性測試實(shí)驗
18. 雙容自衡水箱的對象特性測試實(shí)驗
19. 單容液位控制實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)驗——利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件（DEMO版）
23. 溫度連續控制實(shí)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(shí)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(shí)驗——利用PC/PPI通訊電纜、MCGS組態(tài)軟件（DEMO版）
26. 基于MATLAB的單回路PID控制實(shí)驗

27. 基于MATLAB的串級PID控制實(shí)驗