SG-GC04 過程控制綜合實驗裝置
本裝置能完成《自動控制理論》、《過程控制》、《自動化儀表》、《集散控制》、《PLC可編程控制》、《單片機控制》、《計算機控制》等課程所開的實驗項目。集多領(lǐng)域、多學(xué)科技術(shù)于一體，充分體現(xiàn)了實驗裝置的先進性、開放性和功能的多樣化。
產(chǎn)品吸取國內(nèi)外教學(xué)儀器的優(yōu)點，并結(jié)合我國工業(yè)的現(xiàn)場而設(shè)計，具有外形美觀大方，布局合理，使用方便，適用于多層次實驗教學(xué)和開放性實驗室的建設(shè)。
一、技術(shù)指標及要求
1.工作電源：三相四線（或三相五線）380V±10% 50Hz
2.外形尺寸：183cm×73cm×140cm
3.整機容量：＜5kVA
二、裝置的配備
1. SA01電源控制屏(鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，鋁質(zhì)面板)
(1) 交流電源面板
提供實驗所需的三相四線～380V、三路單相～220V電源，總電源由三相鑰匙開關(guān)控制，電網(wǎng)電壓由三只交流電壓表監(jiān)示，三相帶燈熔斷器作為斷相指示。設(shè)有漏電保護空氣開關(guān)、電壓型漏電保護器、電流型漏電保護器。另外，還設(shè)有定時器兼報警記錄儀，為學(xué)生實驗技能的考核提供一個統(tǒng)一的標準。
(2) 執(zhí)行機構(gòu)及I/O信號接口面板
執(zhí)行機構(gòu)有三相可控硅移相調(diào)壓裝置、電動調(diào)節(jié)閥、三相不銹鋼磁力泵、電磁閥、三菱變頻器及三相電加熱管組成，另外電加熱鍋爐帶有防干燒保護設(shè)備。并將各傳感器檢測及執(zhí)行器控制信號同面板上的插座相連，便于學(xué)生自己連線組成不同的控制系統(tǒng)。
2. SA02實驗桌
實驗桌為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，桌面為防火、防水、耐磨高密度板，結(jié)構(gòu)堅固，形狀似長方體封閉式結(jié)構(gòu)，造型美觀大方；設(shè)有兩個大抽屜、柜門，用于放置工具、存放掛件及資料等。桌面用于安裝電源控制屏并提供一個寬敞舒適的工作臺面。電腦桌聯(lián)體設(shè)計，造型美觀大方。
3. SA-11 交流變頻控制
4. 控制種類
? 智能儀表控制
? 遠程數(shù)據(jù)采集控制
? DCS分布式過程控制
? S7-300PLC過程控制
? S7-200PLC過程控制
? 單片機控制
? 以太網(wǎng)控制
? 嵌入式以太網(wǎng)控制
? 三菱PLC控制
? PCI采集卡控制
5. 系統(tǒng)實驗教學(xué)軟件：包括MCGS工控組態(tài)軟件、組態(tài)王組態(tài)軟件、和利時MACS V系統(tǒng)組態(tài)軟件、
STEP7編程軟件、WinCC組態(tài)軟件及單片機數(shù)據(jù)采集與控制軟件等，根據(jù)硬件配置進行配套。
三、實驗項目
本裝置能完成如下實驗項目內(nèi)容：
1. 過程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成的認識實驗
(1) 過程控制及檢測裝置硬件結(jié)構(gòu)組成的認識與控制方案的組成及連接實驗
(2) 智能調(diào)節(jié)儀表、智能變送儀表等智能儀表的操作及參數(shù)設(shè)定實驗
(3) 傳感器的校正(零點遷移與量程調(diào)整)
2. 被控對象特性測試實驗
(1) 單容水箱特性測試實驗
(2) 雙容水箱特性測試實驗
3. 單回路控制系統(tǒng)實驗
(1) 單回路控制系統(tǒng)的實踐
(2) 上水箱（或中水箱或下水箱）液位定值控制實驗
(3) 雙容水箱液位的定值控制實驗
(4) 三容水箱液位的定值控制實驗
(5) 鍋爐內(nèi)膽靜態(tài)水溫的定值控制實驗
(6) 鍋爐內(nèi)膽動態(tài)水溫的定值控制實驗
(7) 鍋爐夾套水溫的定值控制實驗
(8) 電動閥支路流量的定值控制實驗
(9) 變頻調(diào)速磁力泵支路流量的定值控制實驗
4. 溫度位式控制系統(tǒng)實驗
(1) 鍋爐內(nèi)膽水溫位式控制實驗
5. 串級控制系統(tǒng)的實驗
(1) 串級控制系統(tǒng)的連接實踐
(2) 水箱液位串級控制實驗
(3) 三閉環(huán)液位控制實驗
(4) 下水箱液位與電動調(diào)節(jié)閥流量的串級控制實驗
(5) 下水箱液位與變頻調(diào)速磁力泵支路流量的串級控制實驗
(6) 鍋爐內(nèi)膽水溫與鍋爐內(nèi)膽循環(huán)水流量的串級控制實驗
(7) 盤管出水口水溫與熱水流量的串級控制實驗
6. 比值控制系統(tǒng)實驗
(1) 單閉環(huán)流量的比值控制實驗
(2) 雙閉環(huán)流量的比值控制實驗
7. 滯后控制系統(tǒng)實驗
(1) 盤管出水口溫度的純滯后控制實驗
(2) 盤管出水口溫度的滯后控制實驗
(3) 流量純滯后控制實驗
8. 前饋-反饋控制系統(tǒng)實驗
(1) 鍋爐內(nèi)膽水溫的前饋-反饋控制實驗
(2) 下水箱液位的前饋-反饋控制實驗
9. 解耦控制系統(tǒng)實驗
(1) 上水箱水溫與液位的解耦控制實驗
(2) 鍋爐夾套水溫與鍋爐內(nèi)膽水溫的解耦控制實驗
10. 工控組態(tài)軟件組態(tài)控制實驗
(1) 實時數(shù)據(jù)庫組態(tài)實驗
(2) 圖形動畫、報表、曲線、報警組態(tài)實驗
(3) 設(shè)備通訊組態(tài)實驗
(4) 腳本程序應(yīng)用組態(tài)實驗
四、智能儀表控制
1. SG-12 智能調(diào)節(jié)儀（三件）
系統(tǒng)采用智能型的AI-818儀表（3只），線性電流4～20mA電流輸出，包含人工智能調(diào)節(jié)算法，模糊PID及參數(shù)自整定功能，可組成三閉環(huán)控制系統(tǒng)。
2. SG-13 智能位式調(diào)節(jié)儀
系統(tǒng)采用智能型的AI-708儀表，帶有計算機RS485通訊功能，采用繼電器位式輸出、位式控制算法，掛箱內(nèi)部裝有接觸器位式控制裝置，儀表可根據(jù)設(shè)定值、回差來控制繼電器的動作，完成溫度位式控制。
3. SG-14 比值器、前饋反饋補償器、解耦裝置
采用硬件前饋反饋補償器、比值器和解耦裝置，完成前饋反饋、比值、解耦控制實驗，其中通過比值器可完成流量單閉環(huán)與雙閉環(huán)比值控制實驗；通過前饋反饋補償器可以完成液位與流量以及溫度與流量的前饋反饋控制實驗；通過解耦裝置可完成液位與溫度以及鍋爐夾套與內(nèi)膽的溫度解耦實驗。
五、遠程數(shù)據(jù)采集控制
1. 遠程數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)硬件組件
(1) SG-21 遠程數(shù)據(jù)采集熱電阻輸入模塊
(2) SG-22 遠程數(shù)據(jù)采集模擬量輸出模塊
(3) SG-23 遠程數(shù)據(jù)采集模擬量輸入模塊
(4) RS232/485通訊轉(zhuǎn)換器
2. 遠程數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)軟件組成
上位PC機中安裝MCGS工控組態(tài)軟件及模塊測試軟件，實驗控制通過MCGS工控組態(tài)軟件編寫上位機控制軟件的運行算法，并可進行通訊參數(shù)的修改及設(shè)定控制算法的參數(shù)，被控參數(shù)的實時曲線、歷史曲線進行動態(tài)顯示，此外，還能對實驗流程圖和本實驗相關(guān)的被控參數(shù)的動態(tài)變化進行顯示。
3. 系統(tǒng)特點
該上位機控制系統(tǒng)實際上屬于計算機DDC控制系統(tǒng)，它是將模擬量輸入AI模塊和模擬量輸出AO模塊，開關(guān)量輸入/輸出DI/DO模塊置于計算機之外，計算機通過RS232/485通訊轉(zhuǎn)換裝置同DDC模塊（自帶RS485通訊接口）通訊。
DDC采集模塊的作用是將傳感器檢測到的被控參數(shù)標準信號通過AD轉(zhuǎn)換送入計算機，計算機同時也將通過控制運算發(fā)出的控制信號通過DA轉(zhuǎn)換發(fā)給執(zhí)行機構(gòu)（如：調(diào)節(jié)閥、變頻器、可控硅移相調(diào)壓裝置）。整個控制系統(tǒng)的控制算法及監(jiān)控功能都在上位PC機中實現(xiàn)。
六、DCS分布式過程控制
1. DCS系統(tǒng)硬件組件
(1) SG-31 FM148 8路模擬量輸入（電流型〈4～20mA〉/電壓型〈0～5V/1～5V〉）現(xiàn)場總線I/O模塊
(2) SG-32 FM143 8路熱電阻（Pt100）輸入現(xiàn)場總線I/O模塊
(3) SG-33 FM151 8路模擬量輸出（電流型〈4～20mA〉/電壓型〈0～5V/1～5V〉）現(xiàn)場總線I/O模塊
(4) SG-34 MACS控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)示意圖
2. DCS配套系統(tǒng)硬件單元
(1) MCU主控單元（帶PROFIBUS-DP總線通訊接口卡）
(2) 24V直流電源模塊
(3) 以太網(wǎng)卡（Realtek8139 100M自適應(yīng)以太網(wǎng)卡1張）
(4) 數(shù)據(jù)交換機（8端口10/100M雙速交換機1只）
3. DCS系統(tǒng)軟件提供MACS V組態(tài)軟件，具體分為：
(1) 數(shù)據(jù)庫總控組態(tài)軟件
(2) 設(shè)備組態(tài)軟件
(3) 算法組態(tài)軟件
(4) 圖形組態(tài)軟件
(5) 操作員站在線監(jiān)控軟件
(6) 服務(wù)器軟件
4. 系統(tǒng)特點
DCS過程控制系統(tǒng)硬件部分完全采用“和利時”的MACS V系統(tǒng)，它能直觀清晰的將集散控制系統(tǒng)I/O模塊、現(xiàn)場控制站等展現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生對DCS現(xiàn)場控制站的組成有一個充分的認識。軟件部分完全采用“和利時”的算法組態(tài)控制軟件和操作員站上位機監(jiān)控軟件，該軟件功能強大，中文界面簡單易學(xué)，學(xué)生可在操作員站和工程師站上進行DCS組態(tài)控制實驗。實驗對象采用了很多工業(yè)現(xiàn)場常用的檢測控制裝置。學(xué)生通過對該系統(tǒng)的了解和使用，一旦進入企業(yè)后就能夠很快適應(yīng)工作環(huán)境。同時該系統(tǒng)也為教師和研究生提供了一個高水