一）系統(tǒng)組成
1、過程控制實驗對象系統(tǒng)
實驗對象系統(tǒng)包含有：不銹鋼儲水箱；上、中、下三個串接有機玻璃圓筒型水箱；三相4.5kW電加熱鍋爐（由不銹鋼鍋爐內膽加溫筒和封閉式外循環(huán)不銹鋼冷卻鍋爐夾套構成）和鋁塑盤管組成。
系統(tǒng)動力系統(tǒng)有兩套：一套由SIEMENS變頻器、三相（380V交流）不銹鋼磁力驅動泵、電動調節(jié)閥、交流電磁閥、渦輪流量計等組成；另一套由220V循環(huán)泵、渦輪流量計等組成。
整套對象系統(tǒng)完全由不銹鋼材料制造，包括對象框架、管道、底板，甚至小到每一顆緊固螺釘。
實驗室智慧用電安全控制系統(tǒng)；智能電源管理系統(tǒng)具有過溫、短路、過流、過壓、欠壓、失壓、功率限定；電源具有一鍵鎖定功能，處理故障時，防止漏電保護器合閘，造成觸電危險；電源具有故障鎖定功能，發(fā)生故障導致跳閘時，不能人為上電，只能通過遠程清除故障后，才能上電成功；能通過無線4G和有線以太網與手機APP和PC端云平臺通訊，沒有網絡的情況下，教室整套智能電源管理系統(tǒng)可離線獨立運行。智能終端：智能電源管理系統(tǒng)以32位ARM為核心，采用4.3寸彩色觸摸屏為人機交互界面，實時監(jiān)控設備運行情況，提供Zigbee、CAN等多種通信模式，具備語音播報功能。能實時監(jiān)測三相電壓、電流、功率，功率因數(shù)、頻率、電能等參數(shù)，液晶觸摸屏監(jiān)測數(shù)值。能監(jiān)控實驗室電源的故障類型和故障次數(shù)；用戶通過刷卡方式請求開啟設備，PC端進行授權之后，設備可啟動使用，PC端可分時預約設備的啟動和停止！設備時間管理包含年月日時間的顯示�？稍O備相應過溫、短路、過流、過壓、欠壓、失壓、功率限定等7大保護功能數(shù)值。2）手機APP：用電狀態(tài)界面實時顯示當前電壓、電流、有無功功率、電能、設備溫度、漏電電流值等；后臺查看報警日志、操作日志、故障日志等。用戶可進行遠程在線報修，反應設備故障信息，編輯報修情況，后臺可進行遠程維護，及時跟進，以有效解決用戶設備維護。3）PC端軟件：每個設備狀態(tài)信息顯示，具有多個子界面，具有故障分析，用電能效分析、集中管理、個人中心資料管理、用戶定位跟蹤與信息統(tǒng)計；具有管理員信息修改與權限管理等功能�？梢绘I開啟和關閉所有設備，可單獨控制每臺設備的開關！用電數(shù)據界面能智能查找近2年用電數(shù)據，設置界面能設置限定電能值、負載值、設備超溫值、過欠壓值、過欠壓恢復時間值等。
2、對象系統(tǒng)中的各類檢測變送及執(zhí)行裝置
(1) 擴散硅壓力變送器三只：分別檢測上水箱、中水箱、下水箱液位；
(2) 渦輪流量計三只：分別檢測兩條動力支路及盤管出水口的流量；
(3) Pt100熱電阻溫度傳感器六只：分別用來檢測鍋爐內膽、鍋爐夾套、盤管（三只）及上水箱出水口水溫；
(4) 控制模塊：包含電磁閥21只、電動調節(jié)閥一個、可控硅溫度控制模塊一只；
(5) 三相380V不銹鋼磁力驅動泵、220V循環(huán)泵。
二）、系統(tǒng)主要特點
1. 被調參數(shù)囊括了流量、壓力、液位、溫度四大熱工參數(shù)
2. 執(zhí)行器中既有電動調節(jié)閥儀表類執(zhí)行機構，又有變頻器等電力拖動類執(zhí)行器
3. 系統(tǒng)除了能改變調節(jié)器的設定值作階躍擾動外，還可在對象中通過電磁閥制造各種擾動
4. 一個被調參數(shù)可用不同的動力源、不同的執(zhí)行器和不同的工藝線路下可演變成多種調節(jié)回路，以利于討論、比較各種調節(jié)方案的優(yōu)劣
5. 能進行多變量控制系統(tǒng)及特定的過程控制系統(tǒng)實驗
三）、對象系統(tǒng)總貌圖

 

五、主要配置清單

序號	設備名稱	數(shù)量	單位
1	不銹鋼框架	1	套
2	有機玻璃水桶	3	只
3	不銹鋼下水箱	1	只
4	不銹鋼復合加熱桶	1	只
5	380V磁力驅動泵	1	只
6	220V循環(huán)泵	1	只
7	SIEMENS CPU 1214C	1	只
8	明緯電源模塊	1	只
9	模擬量輸入模SM1231	2	只
10	模擬量輸出模SM1232	1	只
11	SIEMES變頻器V20	1	只
12	擴散硅壓力變送器	1	只
13	擴散硅壓力變送器	2	只
14	渦輪流量計	3	只
15	PT100熱電阻傳感器	6	只
16	電磁閥	1	只
17	空氣開關	1	只
18	旋鈕	4	只
19	中間繼電器	若干	只
20	DC24V開關電源	1	只
21	電動調節(jié)閥	1	只
22	可控硅調壓器	1	只
23	控制柜	1	臺

六、實驗內容
1.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（DCS）的組成與認識實驗
2.下位機軟件中的硬件組態(tài)和程序編寫
3.上位機軟件中的通信建立和界面組態(tài)
4.一階單容上水箱對象特性測試實驗
5.二階雙容水箱對象特性測試實驗
6.上水箱液位PID整定實驗
7.串接雙容下水箱液位PID整定實驗
8.三容液位定值控制實驗
9.鍋爐內膽水溫PID控制實驗
10.鍋爐夾套水溫PID控制實驗
11.單閉環(huán)流量PID控制實驗
12.鍋爐內膽水溫位式控制實驗
13.水箱液位串級控制實驗
14.三閉環(huán)液位控制實驗
15.鍋爐夾套與內膽水溫串級控制實驗
16.鍋爐內膽水溫與水流量串級控制實驗
17.上水箱液位與進水流量串級控制實驗
18.單閉環(huán)流量比值控制實驗
19.下水箱液位前饋-反饋控制實驗
20.鍋爐內膽水溫前饋-反饋控制實驗
21.溫度純滯后控制實驗
22.流量純滯后控制實驗
23.鍋爐夾套與內膽水溫解耦控制實驗
24.上水箱液位與出口水溫解耦控制實驗

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