GC-105D过程控制综合实验装置

GC-105D过程控制综合实验装置

⼀、概述：

该设备要求满⾜⾼校《过程控制⼯程》、《过程⾃动化仪表》等课程实验功能，⼜可以进⾏⾃动化专业的

⼯程项⽬和⾃动化仪表选型训练，同时还可以为本科教学提供⾃动控制的⼯程实训环节。过程控制综合实验装置要求由⼀个实验屏和模块化的仪器、执⾏部件、被控对象等组成。

该设备采⽤电⽓部分和控制对象部分分开的结构模式，要求系统有电流型漏电保护器，确保学⽣的⼈身安全。要求加温筒内设有缺⽔告警系统，防⽌电热丝烧坏；要求设有满⽔溢流保护，要求储⽔箱有液位报警系统等。

⼆、技术参数：

1、电源：AC220V±5%/50Hz，装置容量：≤3Kva、

2、被控对象尺⼨：≤190cm×75cm×200cm；

3、控制屏实验桌带主机架尺⼨：≤800cm×75cm×160cm 控制重量：≤300kg；

三、控制对象：

1、控制对象柜框架部分主体：

为钢体结构，要求设有上位⽔箱、中位⽔箱、下位⽔箱、储⽔槽、隔套加温圆筒、纯滞后盘管以及⽔泵、电动调节阀、电磁流量计、液位变送器、温度传感器、变频器等模块。要求布置在同⼀个的⽴⾯上。要求设备的正⾯和侧⾯均安装⽆框钢化透明玻璃⻔，将整个实验装置封闭在内部。

2、储⽔箱：

采⽤不锈钢，要求安装在实验屏下⽅，可储实验⽤⽔不⼩于 100 升，要求设有液位报警系统， 要求在储⽔箱上⽅盖有不锈钢⽹罩，可防⽌异物进⼊⽔箱。

3、采⽤恒压供⽔系统设计：

能完成电动调节阀的特性实验，还能应实验的要求改变供⽔的压⼒。  要求实验⽤⽔经过恒压供⽔调节后分为两路，⼀路经过电动调节阀I 和流量计I 后分别向上⽔箱、中位⽔箱、下⽔箱、隔套加温圆筒、纯滞后盘管供⽔；另⼀路经过电磁流量计 II 和电磁阀后也分别向上⽔箱、中位⽔ 箱、下⽔箱和隔套加温圆筒、纯滞后盘管供⽔。要求整个管路系统可以通过⼿动球阀的开关⽽组合成不同 的实验回路。

4、实验⽔箱：

上、中、下三个⽔箱采⽤ 8mm 厚的有机玻璃⽅形⽔箱，要求每个⽔箱均采⽤三槽式结构， 分为进⽔⽔箱单元、出⽔⽔箱单元和实验⽔箱单元三部分。主⽔箱（实验⽔箱）容积可以隔断、可以组合， 其容积可变化，可符合不同实验的要求。

5、实验锅炉：

锅炉要求共有三个同⼼不锈钢圆筒：内层设有电热丝加温装置，第⼆层为冷却层，第三层为溢流层，要求由不锈钢精制⽽成，要求可进⾏温度实验。

6、纯滞后盘管：

要求采⽤优质红⾊铝塑管，要求⽔流⽅向⾃下⽽上。要求由可控硅移相控温，要求功率最低达 2KW。

7、扩散硅压⼒变送器：

4-20mA 标准信号输出，0.5 级测量精度。

8、电磁流量计：

可⽤于测量封闭管道中导电流体的体积流量。

9、电动调节阀：

可以对系统中回路Ⅰ的流量进⾏等百分⽐流量调节。要求调节阀的执⾏器采⽤进⼝器   件，阀体⼝径 DN15，要求采⽤等百分⽐特性控制。

10、变频器：

4-20mA 信号输⼊，具有 RS485 接⼝，功率不⼩于 0.37kW，可对流量或压⼒进⾏控制。

11、温度变送器：

利⽤铜电阻的阻值随温度改变的特性将温度变化转变为电压的变化，再经直流隔离变换，得到与输⼊（温度传感器）完全隔离的对应于被测点温度的直流电压或直流电流输出；采⽤三线式铜电阻测量电路，输出信号为 4－20mA。

12、交流固体继电器：

采⽤双向可控硅移相触发单元，输⼊控制信号为 4－20mA 标准电流信号，其移相触发⻆与输⼊控制电流成正⽐。输出交流电压来控制加热器的端电压，从⽽控制锅炉的温度。输⼊4mA 电流时，加热器端电压为 0V，输⼊ 20mA 电流时，加热器端电压为 220V。模块本身提供 DC5V 电压。

13、三相磁⼒⽔泵：

泵接触液体部分选⽤耐腐蚀、⾼强度的⼯程塑料、刚⽟陶瓷、不锈钢等抗化学材料制造，要求具有良好的抗腐蚀性和防锈性。要求电压：380V、功率：370W、 转速：2800r/min、扬程⾼:12 ⽶。

四、控制屏桌要求

1、控制屏实验桌要求带主机架，要求⽤于安装 PLC 控制模块、单⽚机控制模块、RTW 控制模块、仪表控制模块、计算机控制模块等多种控制⽅式的控制器。

控制系统要求

2、智能调节器

提供⼀块AI708 ⼈⼯智能仪表和两块AI818 ⼈⼯智能仪表，要求仪表具有 0.2 级精度，要求采⽤先进的⼈⼯智能算法，⽆超调，具备⾃整定功能，线性输出 4－20mA；通过设置参数即可选择输⼊类型，并具有通讯功能；要求该挂箱可完成简单单回路实验、串极实验、流量⽐值实验和前馈－反馈实验，并配有通讯端⼝，通过上位机的组态软件对控制过程进⾏监控，更有助于实验⼈员进⾏曲线分析。

3、远程数据模块:

该挂箱⽤于计算机控制，要求设有通讯端⼝，完全模拟⼯业现场环境；要求装有⼀块远程数据采集模块，为 8 通道模拟量输⼊模块，输⼊量为 1－5V，输出信号为 4－20mA；安装有远程数据采集模块，可进⾏计算机直接数字控制（DDC）。

4、PLC 控制系统

采⽤S7—1200 PLC（不少于 8 路数字量输⼊，6 路数字量输出），信号采集稳定，可靠性⾼，组态灵活。要求⽀持以太⽹等多种通信⽅式。配置 SM1234 模块，模拟量输⼊输出模块（四路输⼊、路输出）

5、单⽚机控制模块

采⽤ 51 系列 12 位单⽚机芯⽚ ADUC812 设计，可以与计算机通信，并通过 MATLAB 软件编程来进⾏控制的，也可以构成单闭环单独控制，要求具有 6 路模拟量输⼊通道，2 路模拟量输出通道。

6、软件：

配备基于 Windows 环境下的驱动程序以及连接的通讯程序，要求可实现对硬件底层的I/O 操作。

7、实验台控制智能模块

本模块可控制整机工作环境，确定系统的工作稳定，可保护学生的实训时的稳定和安全，关键时可切断总电源。：

1)、智能模块模块可检测、监控装置系统的交流电源的电压，在测量过压时，设备过载保护、能够采集被监控设备交流电源的电流值，在测量过流值时，设备过载保护、能够采集被监控设备交流用功功率温度、在测量过温时，设备过载保护

2）、软件平台：

电流、电压温度、并通过CAN /GSM通讯上传到监控主机或监控云平台，监控主机或云平台可以判断被监控电源的运行状态，如电压，电流，电流和温度。

3）、工作电源 额定电压AC220V、功耗 正常监视状态≤2W 报警状态≤2.5W、

4）监控报警过压（115%）、欠压（80%）过流、电流（50~1000mA）。

5）、温度：50-120度、漏电报警：50-1000MA连续可调、漏电报警通道：1路、温度报警：4路。

6）电流检测通道：1路、电压检测通道：3路。

7）报警方式：APP远程报警触点容量AC 220V/3A ，DC 30V/3A、

8）通讯接口   通讯/GPRS通讯(选配)有效通讯距离≤1km.

9)、通过手机可下载APP软件控制系统，或者电脑通过软件监控，

10)、传感器:电流互感器及电流互感器：使用2000:1。如果实际使用互感器和产品配,置不同，多咯温度传感器使用的是100K特性的热敏电阻.

11）功能显示：可显示电压、电流、功率

12）、界软件面

13）、无线传感器:电压：3.6V。待机电流：20MA.报警电流产250MA、低压报警：30天、通信方式：GSM、接收灵敏度：-129dBm、无线标准

   14）、内置无线网络信号发射，可连接4G网络，不再需要另外增加通信成本

现场需对功能逐一演示，提供有效、权威的证明文件，证实该产品的可靠、安全、先进性。

10、投标至少要提安监部门供检测报告文件以下几条内容

1）提供可供现场查询检测报告编号：

2）提供防触电保护，检测报告页面图

3）提供接地保护措施测试电流 (A): 1.5倍额定电流，但不小于25A，检测报告页面图

4）提供电气强度和绝缘电阻，检测报告页面图

5）提供机械强度，检测报告页面图

6、提供耐热、耐燃和耐漏电起痕，检测报告页面图

五、实验项⽬：

1、过程控制仪表实验

2、压⼒变送器的认识和校验；

3、调节器的认识实验；

4、热电阻的认识和校验；

5、电动调节阀的认识和校验；

6、电磁流量计的认识和校验；

7、变频器的认识实验；

8、、对象特性测试试验

9、上⽔箱特性测试实验；

10、下⽔箱特性测试实验；

11、⼆阶液位对象特性测试实验；

12、三阶液位对象特性测试实验；

13、锅炉温度对象特性测试实验；

14、电动调节阀流量特性测试实验；

15、单回路控制系统实验

16、压⼒单回路控制实验；

17、温度单回路控制实验；

18、液位单回路控制实验；

19、流量单回路控制实验；

20、双容液位控制实验；

21、串级控制系统实验

22、上⽔箱液位和流量组成的串级控制实验；

23、下⽔箱液位和上⽔箱液位组成的串级控制实验；

24、、流量⽐值控制实验

25、、温度解耦控制实验

26、、下⽔箱液位解耦控制实验

27、、前馈-反馈控制实验

28、、温度纯滞后预估（Smith）控制实验

29、、汽包⽔位的三冲量半实物仿真系统实验

30、汽包⽔位的动态特性实验