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过程装备与控制综合实验装置的控制对象介绍
发布时间：2024-08-21 |
本实验装置对象主要由被控对象、检测装置和执行机构三大部分组成。
供水系统有两路：一路由水泵1（单相水泵）、电动电动调节阀、涡轮流量计及管道和阀门组成；另一路由变频器（三相变频调速）、变频器、涡轮流量计及管道和阀门组成。可由任意水路把储水箱的水抽到实验对象水箱，即2个有机玻璃水箱和模拟锅炉。
SG-GC20 液位流量压力温度实验装置的控制对象总体框图如图1-1所示。
图1-1 SG-GC20 液位流量压力温度实验装置的控制对象总体框图
一、被控对象
由不锈钢储水箱、2个有机玻璃水箱、1.0KW单相电加热模拟锅炉(由不锈钢锅炉内胆加温筒和高熔点有机夹套构成)及敷塑不锈钢管道等组成。
水箱：包括上水箱、下水箱和储水箱。水箱采用淡蓝色优质有机玻璃，不但坚实耐用，而且透明度高，便于学生直接观察液位的变化和记录结果。上下水箱底部均接有扩散硅压力传感器与变送器，可对水箱的压力和液位进行检测和变送。上、下水箱可以组合成一阶、二阶单回路液位控制系统和双闭环串级控制系统。储水箱为不锈钢储水体，并在两侧各与一水泵相连，为整个系统储水和供水，内有独特的结构设计和不锈钢过滤网，拆洗维护方便，以防杂物进入水泵和管道。
模拟锅炉：是利用电加热管加热的常压锅炉，可利用它进行温度实验。
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铜质球阀，避免了管道生锈的可能性。
二、检测装置
压力/液位变送器：装置中采用了三个压力/液位变送器，其中二个变送器分别用来对两个水箱的液位进行检测，也可作为各水箱的压力检测，其量程：0～3KP，即0～30cm；一个变送器对水路2管路压力进行检测，其量程：0～100KP，即0～100Kpa。传感器精度：0.5级，输出：4～20mADC，供电：24VDC，接线方式：二线制；采用工业用的扩散硅压力变送器，带不锈钢隔离膜片，同时采用信号隔离技术，对传感器温度漂移跟随补偿。且其零点和量程调节都出厂之前已调试好。（详细见其说明书）
温度传感器/变送器：装置中采用了一个Pt100铂热电阻温度传感器，用来检测锅炉内胆的水温。经过控制台中的温度变送器，可将温度信号转换成4～20mA直流电流信号。 温度变送器的量程：0～+100℃，精度：0.5级，输出：4～20mADC，供电：24VDC，接线方式：二线制。Pt100传感器精度高，热补偿性较好。其接线图如图1-2所示：
图1-2 PT100与温度变送器接线图
流量传感器/变送器：装置中采用的是涡轮流量计，是用来对变频器控制的动力支路及盘管出口处的流量进行检测。其量程：0～1200L/h，精度：1.0%，输出：4～20mADC，供电：24VDC，接线方式：二线制。
三、执行机构
电动电动调节阀：本装置采用的电动电动调节阀是由电动阀门执行器和三通线性阀门组成。其执行器采用智能直行程调节，根据控制的信号变化，来调节执行器的行程，从而调节三通线性阀门的开度，进而对控制回路的流量进行调节；具有精度高、技术先进、体积小、重量轻、推动力大、功能强、控制单元与电动执行机构一体化、可靠性高、使用和校正非常方便等优点；工作时需提供24V交流电源（此电压由变压器提供） ，轴杆推力：600N ，执行器行程：20mm ，输入信号 :0-10Vdc或2-10Vdc ；本装置中的执行器已被设置为输入信号为2-10Vdc，由于从实验控制台输出的信号为4～20mADC,故接到执行器的信号线两端加500欧的电阻。其三通线性阀门的直径为20mm.
变频器：装置中采用了三菱D700系列变频器，三相220VAC变频输出用来驱动三相磁力驱动泵,控制信号输入:4～20mADC或0～5VDC,供电：单相220VAC。（详细见其说明书）
水泵：装置中采用两只水泵,都为磁力驱动循环泵，型号：MP-55R-，额定流量：30L/MIN，扬程：4米，功率：90W。
单相电加热环：装置中采用的是两根功率为1000W电加热棒，用来对锅炉内胆内的水进行加温，加热环的电阻值约为30Ω左右。
全隔离单相交流调压模块：装置采用了全隔离单相交流调压模块，来实现温度的连续控制（安装在电气控制接线底板上）.它是集同步变压器、相位检测电路、移相触发电路和可控硅与一体，当改变控制信号（即4～20mADC标准电流）的大小，就可以自动控制改变输出可控硅的触发角，从而来实现负载电压从0V到电网全电压的可调，即实现单相交流调压。其接线图如图1-3所示：
图1-3 调压模块接线图
一、概述：
过程装备与控制综合实验装置是模仿现代工业生产过程中常见的物理量，诸如温度、压力、流量、液位等参数，对其进行测量、控制，分析过程参数变化特性，研究过程控制规律(如PID控制)的教学实验设备，过程装备与控制综合实验装置选用智能化的工业用仪器仪表，接近工业实际，使用安全，运行稳定，维护简单，性价比优越。
1、功能：
过程装备与控制综合实验装置可满足“自动调节原理”，“过程控制”，“控制仪表”，“自动检测技术与传感器”,“计算机”及相关课程的教学实验需求；
2、技术支持：
我公司拥有过程控制实验装置的自主开发能力。结合控制领域的新理论、新方法，公司将源源不断研制和创新实验设备，开发各种先进控制算法，以适应高校教学实验改革，满足现代化教育发展的需要，促进向更高层次发展。
公司倡导诚信服务，竭力做好客户服务和技术支持工作。通过直观真实的实验，使学生全面系统地了解过程控制系统的特性，学习掌握控制系统的设计与实现方法。
二、产品结构与特点：
1、设备特点：
（1）、分体式设计，模块化组装式结构，可以根据不同的需要选择、PLC控制，仪表控制,DDC控制无线网络组成不同的控制系统。含有常规水箱检测控制装置、锅炉加热装置。设备可以实现多台电脑控制系统，进行远程网络控制.
（2）、三水箱配置；双路供水系统。
（3）、实验柜完全敞开设计，内部器件全部可视，有利直观教学和维护。
（4）、人性化设计，配有储水箱，进排水自控装置，减轻实验人员劳动强度。为实验文明操作提供条件。
（5）、装置的仪表、部件均选用现代化技术工业级产品，智能化程度高。精度好，规格多样。有利直观教学和拓宽学生工业现场知识。为以后走上社会打好结实基础。
（6）、安全度高，系统配有漏电保护，带保护套的专用实验电源连线，及温控箱防止无水加温自动控制等，力求保护人身、设备安全。
（7）、开放度好，在教师指导下，学生可观察、可自己动手参与操作、可自行编程进行验证、可根据记录的实时曲线进行理论分析等。
（8）锅炉加热程控保护系统
A、加热电路加有保险管进行过载保护；
B、锅炉加热内胆加由水位液位保护装置，水位不达到一定的高度，控制系统不能控制可控硅调压器工作。
（9）、电源保护措施
A、加有电流型漏电保护器，防止设备漏电短路造成的设备及人身伤害。
B、各控制电路加有保险管，有效保护器件因过载造成损坏。
（10）、电源启停控制方式；采用启停按钮控制接触器来控制电源的启停。
（11）、漏电保护装置及安全性和安全承诺；
A、各种电源及各种仪表的可靠的保护功能
B、各种电源及各种仪表的强电采用开关控制，学生不自行接线，不存在强弱电混插的问题。
C、实验强电接线插头采用封闭式结构，防止触电事故的发生。
三、技术参数与要求:
1、供电电源
单相交流电源：220VAC±10%、50Hz±5%、16A，系统必需接地良好。
2、实验室应有水源和进排水口。进排水口与设备间距离一般要求小于10米
3、系统仪表的输入、输出信号符合IEC标准
（1）变送器电流源信号：4-20mADC。
（2）仪表采样：1-5V（250Ω）/0.2-1V（50Ω）
4、系统提供直流线性稳压电源（朝阳电源产品） 24VDC/1A。
5、上位计算机组态软件
应用MCGS（Monitor and Control Generated System）全中文工控组态软件进行开发的实验系统。运行环境要求，参见MCGS用户指南。可以组成网络,一台老师机可以控制十几台学生机,实现数据共享。
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