过程控制及自动化仪表光机电一体化实训

（一）教学目的

      过程控制及自动化仪表实训装置满足《自动控制理论》、《过程控制》、《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。

（二）装置目的

1.本装置的各种功能均综合在一个实验台上，采用积木式结构，系统结构紧凑、造型美观大方、便于运输及实验室的多台布局。

2．对象小型化、适应性强、综合性强，控制对象模型由不锈钢和有机玻璃水箱组成，实验水箱在屏右边能清楚看见，管道流程直观、清晰。

3．参数全面，涵盖了液位、流量、压力、温度四大典型过程控制参数。

4．小型（小功率）执行元件，它们是二个磁力驱动泵和一个电加热器，使整体结构更为紧凑、小型化。

5．系统控制方式多样性主要有位式控制、连续控制、模拟PID控制、智能仪表控制、PLC控制、单片机控制、计算机控制、两套磁力泵交流变频调速控制和单相移相调压控制等，并可组成不同的控制方式。

6、安全保护齐全

设有电压型漏电保护器和电流型漏电保护器各一组；强电连接线及插座均采用全封闭结构，使用安全、可靠、防触电；强、弱电连接及插座分开，不会混插，避免错接线而损坏设备。

（三）系统组成

本装置集多参数控制为一体，由过程控制对象、传感器、变送器、调节器、执行器、显示器和计算机（用户自配）等组成。

1、控制对象的模型由上、中、下三个水箱及一个储水箱组成，上、中、下水箱由两台磁力泵供水。上、中两个水箱各装有一个扩散硅压力变送器来检测压力和液位；下水箱是一个复合式水箱，其中内筒不锈钢水箱中装有500W电加热器和PT100温度传感器。主管道上装有小型涡轮流量计（定做）、小型阀门和两台磁力驱动泵。水箱中的水位、压力、水温以及供水的流量都可以用于构成控制系统的被控参量。两台磁力泵中的任一台都可作为调节通道或干扰通道，模拟现场产生的干扰信号，以验证系统的稳定性和抗干扰性能。

2、实验挂箱

本装置共提供九个实验挂箱，分别是参考GK02传感器输出与显示；参考GK03单片机

控制；参考GK04模拟PID实验挂箱（配两个）；可参考GK05位式、连续控制挂箱；参考GK-06面板流程图；参考GK07交流变频器挂箱（配两个）；参考GK08PLC控制器挂箱技术标准符合技术标准即可。

1.技术标准参考PC/PPI编程电缆线

2.RS232/485通讯转换器

3.豪华型电脑桌

4.计算机（用户自备）

5.上位机软件

PLC编程环境软件为技术标准参考7-Micro/WIN32，它可以对S7所有功能进行编程。

上位机具有二种监控软件：

(1)技术标准参考MCGS工控组态软件达到技术要求即可：利用PC/PPI电缆线组成PLC与MCGS工控组态软件监控系统，以及利用RS232/485转换器组成智能调节仪与MCGS工控组态软件监控系统，可实现对被控对象过渡过程的数据采集和存储，数据曲线的动态显示和监控。MCGS工控组态软件还可以对控制对象的图形任意组态，动态显示，编制控制策略，输出实时曲线、历史曲线、实时数据、历史数据，打印工程报表，操作菜单设计等

一系列强大的功能。

(2)单片机数据采集与算法控制软件：利用RS232通信接口，配合单片机控制与计算机算法控制软件，实现各种数字式PID运算控制和各种先进的智能控制，并实现数据实时采集作图。而且可使用MATLAB数学软件编制各种新型的、先进的控制算法。另外单片机还可作为独立的控制器对系统进行控制。

（四）技术指标

1.供电电源：单相三线220V±10%50Hz

2.整机zui大功耗：＜1kVA

（五）基本实验项目
1.实验装置的基本操作与仪表调试

2.压力变送器的零点迁移和性能测试实验

3.单容自衡水箱的对象特性测试实验

4.双容自衡水箱的对象特性测试实验

5.温度位式控制实验

6.温度连续控制实验（单片机控制、智能仪表控制、PLC控制和模拟PID控制，共有四种模式）

7.智能仪表控制实验

8.单容水箱液位PID控制实验（单片机控制、智能仪表控制、PLC控制和模拟PID控制，共有四种模式）

9.双容水箱液位PID控制实验（单片机控制、智能仪表控制、PLC控制和模拟PID控制，共有四种模式）

10.流量定值控制实验（单片机控制、智能仪表控制、PLC控制和模拟PID控制，共有四种模式）

11.单容水箱压力PID控制实验（单片机控制、智能仪表控制、PLC控制和模拟PID控制，共有四种模式）

12.单回路控制系统的质量研究

13.串级控制系统连接实验

14.液位串级控制实验

15.计算机控制系统

16.单片机控制系统

17.单容自衡水箱的对象特性测试实验

18.双容自衡水箱的对象特性测试实验

19.单容液位控制实验——利用PC/PPI通讯电缆、技术标准参考MCGS组态软件

20.双容液位控制实验——利用PC/PPI通讯电缆、技术标准参考MCGS组态软件

21.流量定值控制实验——利用PC/PPI通讯电缆、技术标准参考MCGS组态软件

22.温度位式控制实验——利用PC/PPI通讯电缆、技术标准参考MCGS组态软件

23.温度连续控制实验——利用PC/PPI通讯电缆、技术标准参考MCGS组态软件

24.PLC上下水箱液位串级控制实验——利用PC/PPI通讯电缆、技术标准参考MCGS组态软件

25.液位流量串级控制实验——利用PC/PPI通讯电缆、技术标准参考MCGS组态软件

26.技术标准参考基于单回路PID控制实验

27.技术标准参考基于的串级PID控制实验