JG-SA01 型 過程控制及自動(dòng)化儀表實(shí)驗(yàn)裝置

一、概述
        過程控制及自動(dòng)化儀表實(shí)驗(yàn)裝置是我公司根據(jù)自動(dòng)化專業(yè)及其相關(guān)專業(yè)教學(xué)的特點(diǎn)，吸收了國內(nèi)外同類實(shí)驗(yàn)設(shè)備的特點(diǎn)和長處，經(jīng)過精心設(shè)計(jì)、多次實(shí)驗(yàn)和反復(fù)論證，研發(fā)的一套全新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。它采用多種常用的控制方式和理論，除了常見的 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(nèi)外先進(jìn)的控制策略。此外，本設(shè)備還嵌入了國際上流行的 MATLAB （數(shù)學(xué)軟件）軟件平臺(tái)，使老師和學(xué)生能輕松方便地進(jìn)行算法編制。

        本設(shè)備可滿足《自動(dòng)控制理論》、《過程控制》、《自動(dòng)化儀表》以及《傳感器檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)》等課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，除了能滿足本、專科學(xué)生不同層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，還能為研究生、相關(guān)專業(yè)老師和工程技術(shù)人員進(jìn)行復(fù)雜控制系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)等方面的研究，提供了實(shí)驗(yàn)對(duì)象和實(shí)現(xiàn)的途徑。
二、設(shè)備特點(diǎn)
1. 本設(shè)備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，管道流程直觀、清晰。
3. 參數(shù)全面，涵蓋了液位、流量、壓力、溫度四大典型過程控制參數(shù)。
4. 小型（小功率）執(zhí)行元件，它們是二個(gè)磁力驅(qū)動(dòng)泵和一個(gè)電加熱器，使整體結(jié)構(gòu)更為緊湊、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、模擬 PID 控制、智能儀表控制、 PLC 控制、單片機(jī)控制、計(jì)算機(jī)控制、兩套磁力泵交流變頻調(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，不會(huì)混插，避免錯(cuò)接線而損壞設(shè)備。
三、系統(tǒng)組成
     本設(shè)備集多參數(shù)控制為一體，由過程控制對(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)（用戶自配）等組成。
1. 控制對(duì)象的模型由上、中、下三個(gè)水箱及一個(gè)儲(chǔ)水箱組成，上、中、下水箱由兩臺(tái)磁力泵供水。上、中兩個(gè)水箱各裝有一個(gè)擴(kuò)散硅壓力變送器來檢測(cè)壓力和液位；下水箱是一個(gè)復(fù)合式水箱，其中內(nèi)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(jì)（定做）、小型閥門和兩臺(tái)磁力驅(qū)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(gòu)成控制系統(tǒng)的被控參量。兩臺(tái)磁力泵中的任一臺(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. 實(shí)驗(yàn)掛箱
本設(shè)備共提供九個(gè)實(shí)驗(yàn)掛箱，分別是 GK02 傳感器輸出與顯示； GK03 單片機(jī)控制； GK04 模擬 PID 實(shí)驗(yàn)掛箱（配兩個(gè)）； GK05 位式、連續(xù)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)）； GK08PLC 控制器（西門子 S7 － 200 ）掛箱。
3.PC/PPI 專用編程電纜線
4.RS232/485 通訊轉(zhuǎn)換器
5. 豪華型電腦桌
6. 計(jì)算機(jī)（用戶自備）
7. 上位機(jī)軟件
PLC 編程環(huán)境軟件為 STEP7-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：
(1)MCGS 工控組態(tài)軟件 (DEMO 版 ) ：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)象過渡過程的數(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。
(2) 單片機(jī)數(shù)據(jù)采集與算法控制軟件：利用 RS232 通信接口，配合單片機(jī)控制與計(jì)算機(jī)算法控制軟件，實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字式 PID 運(yùn)算控制和各種先進(jìn)的智能控制，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集作圖。而且可使用 MATLAB 數(shù)學(xué)軟件編制各種新型的、先進(jìn)的控制算法。另外單片機(jī)還可作為獨(dú)立的控制器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。
四、技術(shù)指標(biāo)
1. 供電電源：單相三線 220V ± 10%50Hz
2. 整機(jī)最大功耗：＜ 1kVA
3. 整機(jī)尺寸： 172cm × 73cm × 160cm
五、基本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
1. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備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)（單片機(jī)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(yàn)
8. 單容水箱液位 PID 控制實(shí)驗(yàn)（單片機(jī)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(yàn)（單片機(jī)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(yàn)（單片機(jī)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(yàn)（單片機(jī)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(tǒng)的質(zhì)量研究
13. 串級(jí)控制系統(tǒng)連接實(shí)驗(yàn)
14. 液位串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)
15. 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)
16. 單片機(jī)控制系統(tǒng)
17. 單容自衡水箱的對(duì)象特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)
18. 雙容自衡水箱的對(duì)象特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)
19. 單容液位控制實(shí)驗(yàn)——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(yàn)——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(yàn)——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(yàn)——利用 PC/PPI 通訊電纜、 MCGS 組態(tài)軟件（ DEMO 版）
23. 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（ DEMO 版）
24.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（ DEMO 版）
25. 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（ DEMO 版）
26. 基于 MATLAB 的單回路 PID 控制實(shí)驗(yàn)
27. 基于 MATLAB 的串級(jí) PID 控制實(shí)驗(yàn)