过程控制实验室装置

TW-CK10 西门子S7-300型PLC过程控制实验装置

      该实验装置包括一组三容有机玻璃水箱，每个水箱均装有液位传感变送器；同时具有两路供水系统，一路由德国循环泵、调节阀、电磁流量计组成，另一路由变频器、德国循环泵、涡轮流量计组成，通过阀门切换，任何一组供水可以到达任何一个水箱。

      另外，该实验装置专门设计了一只常压电加热锅炉，以完成温度控制实验。该电加热锅炉由锅炉、防干烧装置组成。锅炉分内胆和夹套两层，内胆由电加热器提供热源，由一路供水系统提供水源，锅炉内胆装有防干烧装置以确保设备安全；夹套由一路供水系统提供冷却水。通过改变电加热器的加热功率或冷却水/待加热水的流量来影响内胆水温和夹套水温。锅炉内胆和夹套均安装有热电阻测温元件。

      此外，该实验装置还专门设计了一只强制对流换热器，用以完成传热温度控制实验；与此同时，用户可选配纯滞后盘管，用以完成纯滞后补偿控制、内模控制等实验。

一、系统组成

1、控制对象

  不锈钢储水箱

  有机玻璃三容水箱

  不锈钢带夹套电加热锅炉

  强制对流换热器

  纯滞后盘管

2、系统动力设备

  德国循环泵

  电加热管

3、检测传感器

  扩散硅压力液位传感变送器

  涡轮流量计和流量积算仪

  电磁流量计

  Pt100热电阻温度测量变送器

4、执行机构

  单相可控硅调压装置：用于调节电加热管的加热功率；

  电动调节阀：用于调节一路供水的流量；

  变频器：通过调节离心泵的转速以控制另一路供水的流量。

5、控制系统

  学生实验控制台（柜）

  带485通讯数据采集与控制的A/D与D/A转换模块；

  数字仪表控制器： AI818智能调节仪；

  西门子S7-300系列可编程控制器。

6、软件系统

  DDC系统实验软件；

  仪表系统实验软件；

  西门子S7-300PLC系统的组态软件与实验软件；

  MCGS5.5监控与组态软件。

7、设备其他指标

  供电电源：交流电，单相三线220V

  *大功耗：3.0KW

  设备尺寸：1450×700×1900

二、实验系列

1、液位控制系列实验

  三容液位对象特性测试

  三容液位对象的单回路PID控制

  三容液位对象的位式控制

  上下水箱液位的串级控制与抗干扰性测试

  中下水箱液位的串级控制与抗干扰性测试

  上、中、下水箱的三闭环液位串级控制与抗干扰性测试

  上下水箱液位双回路对象特性的获取

  上下水箱液位的双回路控制

  上下水箱液位的解耦控制

2、温度控制系列实验

  锅炉夹套温度与内胆温度双回路对象特性的获取

  锅炉夹套温度与内胆温度的双回路控制

  锅炉夹套温度与内胆温度双回路的解耦控制

  纯滞后盘管出口温度的对象特性测试实验

  纯滞后盘管出口温度的单回路控制实验

  盘管出口温度与锅炉内胆温度的串级控制

  盘管出口温度的单回路SMITH补偿控制

  盘管出口温度与锅炉内胆温度的串级SMITH补偿控制

  盘管出口温度的单回路内模控制

  盘管出口温度与锅炉内胆温度的串级内模控制

3、自主设计开发控制系统实验

    基于MCGS实时数据库，并借助于MCGS脚本程序与中控教仪公司提供的范例程序，师生可自主设计开发具有个人创造性的控制系统，例如神经元控制、专家控制、自适应控制等现代控制方法；

    基于数据采集与控制模块所提供的输入输出实时数据，学生可直接采用Visual Basic或Visual C++自由构造控制系统，使学生体验计算机控制系统的组成与实现方式，并在实际应用中提升其编程与调试能力。