一、概述：集散型过程控制综合实验装置（Process Control System，简称PCS），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，研究过程控制规律的教学实验设备，过程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。本装置集合多种控制方式，再现实际工业现场使用的控制手段，并提供用户更友好的开发接口。
1、功能：
(1)、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)、可作为有关企业技术人员、仪表操作人员、系统运行监控人员的实习、培训实验设备。
2、技术支持：
公司依托浙江大学强大的技术支持，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、外形结构：

2、设备特点：
（1）、三水箱配置；双路供水系统。
（2）、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。
（3）、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。配有实验专用线的挂线架，取线挂线方便、整洁、美观。为实验文明操作提供条件。
（4）、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。
（5）、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。
（6）、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。
（7）锅炉加热程控保护系统
A、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。
B、电加热管电源控制开关采用钥匙开关，不实验时，由教师保护放置钥匙，避免无关人员误操作。
（8）、电源保护措施
A、加有电流型漏电保护器。
B、三相电源加有保险管，防止断路。
（9）、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。
（10）、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。

(8)、系统水路图

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、上位计算机组态软件
     (1)、DCS系统组态软件
     (2)、实时监控软件图形化组态软件
4、外形尺寸（组合后）：2200mmX1900mmX700mm。
5、重量：实验柜，约重200Kg；实验台+实验架，约重250Kg

四、系统配置

执行机构
名称	单位	数量	备注	特点
智能电动调节阀	只	1	采用智能直行程电动调节阀，用来对控制回路的流量进行调节。电动调节阀型号为：QSTP-16K。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、操作方便等优点，电源为单相 220V，公称压力：PN1.6Mpa；工作温度：-100-1000℃；公称通径： DN10；连接方式：法兰；材质：304 不锈钢；行程：16mm；流量特性：等百分比；控制信号：4～20mA；反馈信号：4～20mA。
磁力泵	台	2	本装置采用磁力驱动泵做为供水系统，型号为 16CQ-8P，流量为 30 升/分，扬程为 8 米，功率为 0.18KW，转速 2800rpm。泵体完全采用不锈钢材料，以防止生锈，使用寿命长。本装置采用两只磁力驱动泵,一只为三相 380V 恒压驱动，另一只为三相变频 220V 输出驱动。	声音比较小,有利于实验室保持安静,工作的稳定性非常好
三菱变频器	只	1	输入电源：220VAC，50Hz；输出：三相220VAC0.4Kw；输出频率变化范围：0-250Hz，实际应用设定为50/60Hz；信号输入：4-20mADC。
温控调压模块+散热器	套	1	全隔离单相交流可控硅调压模块；控制信号：4-20mADC。	自行设计性能可靠安全
加热环	只	1	功率：1600W，220VAC。

传感变送器
扩散硅压力（液位）变送器	只	3	选用美国NovaSensor原装进口的扩散硅隔离探头。0.5级精度；输出信号：选4-20mADC（二线制）；接头及外壳材料：不锈钢（1Cri18Ni9Ti）。	不锈钢隔离膜片,适用范围广,高精度,高温定性,高可靠性,结构精巧安装方便,零点漂移小,它的价格是普通的传感器的两倍
扩散硅压力变送器（带SIEMENS PROFIBUS-PA总线协议）	只	1	液位测量带PA输出7MF4634-1DD2-3AF6
压力变送器	只	1	选用美国NovaSensor原装进口的扩散硅隔离探头。0.5级精度；输出信号：选4-20mADC（二线制）；接头及外壳材料：不锈钢（1Cri18Ni9Ti）。
Pt100温度传感器及温度变送器	套	4	Pt100：A级；温度变送器：0.5级精度，0-100℃。
涡轮流量计及流量变送器	套	1	（1）量程：选0-800L/h；（2）输出信号：4-20mADC；（3）精度：0.2级。	结构小巧精致,安装方便,精度高
FMCLDE电磁流量计	套	1	（1）量程：选0-800L/h；（2）输出信号：4-20mADC；（3）精度：0.2级。

浙大中控DCS


序号	名称	性能	部件型号	数量	单位	厂家
1	机柜	高×宽×深：2100×800×600mm	XP202X	1	个	中控
2	一体化标准机笼（20槽，4U）	含母板端子	XP211	1	个	中控
3	24V转5V电源卡（窄面板）		XP258-2	1	块	中控
4	数据转发卡		XP233	1	块	中控
5	主控制卡		XP243X	1	块	中控
6	系统电源（II代）		PW732(24VDC,10A)	2	个	中控
7	8路电流信号输入卡		XP351	1	块	中控
9	8路模拟信号输出卡		XP372	1	块	中控
10	8路晶体管触点开关量输出卡		XP362	1	块	中控
11	I/O空槽保护卡		XP000	6	块	中控
12	I/O端子板（非冗余型）		XP520	5	块	中控
13	中控交换机	16口,机架式	SUP-2218	2	套	中控
2、操作站软件
序号	名称	性能	部件型号	数量	单位	厂家
1	实时监控软件	操作站运行软件	PRO 111	1	套	中控
2	工程师站组态软件	实现系统组态、流程图制作、报表制作、图形化编程等	PRO 135	1	套	中控
3、辅助部件
序号	名称	性能	部件型号	数量	单位	厂家
1	空气开关		通用空气开关2P	6	个	标配
2	接线端子	端子(含附件)		1	批	标配
3	安装附料			1	批	中控

现场总线控制系统硬件

西门子 1500 控制单元
CPU	块	1	CPU 1511C-1 PN， 6ES7 511-1CK00-0AB0 16DI/16DO、5AI/2AO	德国
CPU电源	块	1	6EP1 332-4BA00	德国
MMC	块	1	存储卡4M 6ES7 954-8LC02-0AA0	德国
DP模块	块	1	CP 1542-5_1 6GK7 542-5FX00-0XE0	德国
DP/PA耦合器（IM157）	块	1	为DP子站将PA设备连入PROFIBUS-DP，与现场总线型对象互联时选用	德国
连接器	套	5	20脚前连接器40脚前连接器6ES73921AJ000AA0	德国
终端电阻			6ES7972-0BA41-0XA0	德国
DP专用电缆		5米	6XV 1830-0EH10	德国
博图TIA portal(DEMO)	博图TIA portal基于TIA博途平台的全新的工程组态软件，支持SIMATIC S7-1500、SIMATIC S7-1200、SIMATIC S7-300和SIMATIC S7-400控制器、同时也支持基于PC的SIMATIC WinAC自动化系统。			德国

其他控制方式

▲DDC计算机控制方式	台	1	1、模拟量输入模块分辨率：16位模拟输入范围：±150mV、±500mV、±1V、±5V、±10V、±20mA 通道数：6路差动/2路单端或8路差动采样频率10KHz 2、模拟量输入模块分辨率：14位模拟输入范围：0～20mA、4～20mA通道数：4路D/A通道需外配电源供电 3、网络控制软件：计算机控制技术现场总线，采用工业以太网IEEE802.3协议族，具有良好的开放性，共享总线网络结构，以能够相互共享资源的方式结合起来。计算机网络中的技术具有自治特点，他们以传输数据和控制为目的。一个工程师站，可以控制无限个操作员站，老师可以在任何地方对他进行监控和控制，用密码的形式来实现。	8017,8024	北京集知达
▲无线控制系统	套	1	3节点1个汇节点. 在许多场合需要将传感器节点直接放置在目标地点进行现场的数据采集，这就要求传感器节点具有无线通信的能力。本设备需配置二种无线通讯模块：Zigbee通讯模块， WiFi通讯模块。可以根据需要搭设不同的无线通讯传感网。无线通讯传感网主要由以下几部分组成：AD转换、发射部分、接收部分、上位机。硬件系统：无线数据采集控制器（8路模拟量输入（A/D）输入0-5v，0.01v分辨率。4路模拟量输出（D/A）输出0-5v，0.01v分辨率，8路数字量输入（DI）， 4路数字量输出（DO）。 1、主控单元模块包括主控以CORTEX-M3为内核的STM32F103VET6主芯片及其外围电路，3.5寸带触摸显示屏，各无线模块接口等等； 15系列单片机STC15L2K60S2及其外围电路，蓝牙和ZIGBEE模块接口等等。各无线数据传输模块均已接入到二者上面，包括主控单元模块上面的WIFI 模块（本WIFI模块只与路由器连接）。数据采集单元模块上模块（从机），ZIGBEE模块（B端），分别可以和主控单元模块上ZIGBEE模块（B端）通信，主控单元的模块与数据采集单元的模块通过交互通信实现数据交换，最终结果可通过WIFI发送到电脑终端。 2、WiFi通信模块：最高传输速率230400bps，TCP连接最大连接数>20UDP连接最大连接数>20串口波特率50~230400bps工作温度：-20 ~ 60°C，工作湿度：10%-90%RH（不凝结）。 3、ZigBee模块：CC2530F256，无线频率：2.4 GHz工作电压：2 V~3.6 V，输出功率：4.5 dBm该模块使用STM32F103作为主控制器，完成传感器数据的采集与处理，利用WiFi模块可以将传感器数据上传到移动安卓等网络设备上，利用有线网、无线网等可以远程访问传感器数据；利用ZigBee模块组建无线传感网络。
▲过程控制仿真实验	套	1	要求提供液位控制系统实物控制图，控制响应曲线，仿真图，响应曲线。温度控制系统，实物控制图，控制响应曲线，仿真图，响应曲线、流量随动比值控制系统，实物控制图，控制响应曲线，仿真图，响应曲线、液位串级控制系统，实物控制图，控制响应曲线，仿真图，响应曲线等实验的Simulink控制软件界面和响应曲线界面供专家参考，必须用mcgs组态软件编写组态控制界面，通过OPC技术实现与MATLAB的实时通讯，参数要求：仿真软件要求在MATLAB软件环境下完成，实时控制需在MATLAB/RTW环境下进行，请在投标书中对MATLAB/RTW软件详细介绍和说明，提供相关MATLAB/RTW实时控制的软件界面图。

软件系统
MCGS组态软件	只	1	MCGS 通用版	昆仑通态
DDC系统实验软件	套	1	RemoDAQ-8000 Utility	北京集智达
★网络控制软件	套	1	MCGS 网络版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。 1、工程师站，可以操作网内所有的设备，可以直接监控和修改程序； 2、监控中心，可以监控网内所有设备的运行状态和生产数据； 3、操作员站，可以操作现场设备，支持所有带网口的触摸屏； 4、客户端，网内的所有客户端都可以访问监控中心的数据。）投标时带演示	昆仑通态

其它设备
实验用淡蓝色透明有机玻璃水箱	只	3	1、采用淡蓝色优质有机玻璃由几部分组成，工作槽需要稳定； 2、水箱底部均接有扩散硅压力变送器，对水箱的压力和液位进行检测和变送。水箱上部全部带开口，方便清洗。上水箱半径：11cm，高度30cm；下水箱半径:12.5cm，高度30cm。	SG-GC28-1		上海朔光
不锈钢温控实验箱	只	1	由加热箱、加热环、Pt100、温度变送器组成，加热箱内无水断电保护装置，也防止温度干烧。	SG-GC28-2		上海朔光
不锈钢储水箱	只	1	内有独特的结构设计和不锈钢过滤网，拆洗方便，采用1.5厚304不锈钢板制成，容量为150L以上,储水箱内部有过滤网罩，如果要清洗水箱内部的污垢可以把过滤网罩卸下来，以防杂物进入水泵和管道。水箱的上部和底部装须有注水不锈钢阀门和不锈钢排水阀门，方便实验用水的更换。	SG-GC28-3		上海朔光
电磁阀	套	1	电磁阀安装在电动调节阀的旁路，电磁阀工作压力：最小压力为0kg/cm2，最大压力为10kg/cm2；工作温度：－5～60℃。工作电压交流220v。	2W系列	温州德力西
接触器	只	2	220V交流接触器	CJX2-09	正泰
盘管	只	1	模拟工业现场的管道输送和滞后环节，在盘管上有三个不同的温度检测点，它们的滞后时间常数不同，在实验过程中可根据不同的实验需要选择不同的温度检测点。盘管的长度为20米，直径为DN15.盘管的出水通过手动阀门的切换既可以流入锅炉内胆。	SG-GC28-4	上海朔光
阀门	只	15	整个系统管道由敷塑不锈钢管连接而成，其中储水箱底部装有出水阀，当水箱需要更换水时，把出水阀打开将水直接排出。	DN15	永德信不锈钢球阀
实验对象：不锈钢支架	套	1	1、304不锈钢管焊接而成； 2、尺寸：1.8×0.8×1.8（m），承重250kg，结构为全不锈钢焊接框架结构。1800mm（高）×2000mm（长）×800mm（宽）；采用全开放式设计，美观大方，操作维护方便。	SG-GC28-5		上海朔光
锅炉	套	1	需有1800w二相电加热管加热的常压加热炉，容量为1升。包括加热层（锅炉内胆）和冷却层（锅炉夹套），均由304不锈钢精制而成，主要完成相关的温度实验。做温度实验时，冷却层的循环水可以使加热层的热量快速散发，使加热层的温度快速下降。冷却层和加热层都装有温度传感器检测其温度，可完成温度的定值控制、串级控制，前馈-反馈控制，解耦控制等实验。控制精度在误差5%以内。	SG-GC28-6		上海朔光
控制系统实验平台	套	1	实训操作台架：外型尺寸为1730mm×730mm×1650mm（长宽高），实训操作台架为铁质双层亚光密纹喷塑结构，操作面具有防火、防水、耐磨高密度板, 尺寸为于1730×380mm（长宽），结构坚固；台架下半部设有两个大抽屉、柜门。操作面中不低于1250mm×300mm（长宽）面积用于安装电源控制屏。台架底部设有4—6个万向轮。（3）提供执行机构及I/O信号接口面板：所有信号采用国际标准的IEC信号。提供执行机构接口有三相可控硅移相调压装置1只、提供电动调节阀1只、提供三相不锈钢磁力泵2只（变频泵1只、恒压泵1只）、提供电磁阀标识1只、提供智能电动球阀1只、提供变频器输入及输出接口及三相电加热管组成，另外电加热锅炉带有防干烧保护设备、磁力驱动泵防反转装置。各传感器接口有液位变送器3只，提供温度传感器5只、提供涡轮流量传感器2只、提供压力变送器1只。以上提供的各传感器检测及执行器控制信号在面板上的插座设计体现，便于学生自己连线组成不同的控制系统。	SG-GC28-7		上海朔光

五、实验项目：
DCS控制实验内容
特性实验
1、水箱单容特性实验
2、水箱双容特性实验
3、上下水箱双容特性实验
4、电动阀流量特性实验
5、变频器流量特性实验
6、温度特性实验
7、压力特性实验
单回路控制实验
1、电动调节阀支路单容液位控制实验
2、变频器支路单容液位控制实验
3、上水箱双容液位控制实验
4、上下水箱双容液位控制实验
5、三容液位控制实验
6、电动调节阀支路流量控制实验
7、变频器支路流量控制实验
8、锅炉内胆温度控制实验
9、锅炉内胆温度位式控制
串级控制实验
1、上水箱双容串级控制实验
2、上水箱液位与电动阀支路流量串级控制实验
3、上水箱液位与变频器支路流量串级控制实验
4、三闭环三容液位串级控制实验
5、温度串级实验
6、温度流量串级控制实验
7、温度与温度的串级控制实验
比值控制实验
1、单闭环比值流量控制实验
2、随动流量比值控制实验
前馈反馈控制实验
1、下水箱液位流量前馈反馈控制实验
2、锅炉内胆温度流量前馈反馈控制实验
解耦控制实验
1、液位温度解耦控制实验
2、上水箱双容液位解耦控制实验
滞后控制实验
1． Smith预估控制实验
过程控制模拟对象仿真实验
    1、上水箱特性测试
    2、下水箱特性测试
    3、二阶液位特性测试
    4、温度加热器特性测试
    5、调节阀特性测试
    6、压力单闭环控制系统
    7、温度单闭环控制系统
    8、液位单闭环控制系统
    9、流量单闭环控制系统
    10、二阶液位控制系统
    11、上水箱液位和流量串级控制系统
    12、上、下水箱液位串级控制系统

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