過程控制實驗裝置，過程控制系統(tǒng)實驗平臺
時間：2025-05-10 23:41:19 點擊次數(shù)：
中人教儀廠 過程控制實驗裝置是用來模仿和研究工業(yè)過程中各種控制策略和技術的實驗平臺。這樣的裝置能夠幫助工程學生、研究人員以及工業(yè)界人士理解過程控制的基礎原理，測量試驗新的控制算法，以及培訓實操人員。本文將對一個經(jīng)經(jīng)典型的過程控制實驗裝置實行詳細簡介。
構造構成
過程控制實驗裝置通常由以下幾個主要部分構成：
過程對象：這是被控對象，可以是一個簡便的單線路系統(tǒng)，也可以是一個復雜的多變量交互系統(tǒng)。比如，一個溫度（℃）控制的實驗對象可能是一個加熱爐，而一個流量控制的對象可能是一個帶有調(diào)動閥的管道系統(tǒng)。
傳感器和變送器：這些設備用來檢驗測試過程變量并將其變換成可處置整理的信號。例如，熱電偶或RTD用來測量溫度（℃），壓力變送器用來測量壓力，流量計用來測量流量等。
控制單元：這是過程控制的核心，它接收來自傳感器的信號，實行處置整理，并輸出控制信號以調(diào)動控制閥或其他執(zhí)行機構。控制單元可以是基于plc（可編程邏輯控制器）、DCS（分布式控制系統(tǒng)）或是更先進的PCS（過程控制系統(tǒng)）。
執(zhí)行機構：這些設備直接作用來過程對象，以完成對過程變量的控制。這含有概括控制閥、電機驅動、加熱元件等。
人機界面HMIHMI（HMI）：實操員經(jīng)過HMI與過程控制實驗裝置交互，監(jiān)控過程變量，設定控制功能數(shù)值，以及查看報警和歷史數(shù)值。
實驗功能
過程控制實驗裝置具備多種功能，以適用不一樣的實驗需求：
基礎控制策略學習掌控把握：經(jīng)過簡便的階躍響應實驗，學習掌控把握者可以理解不一樣控制策略（如PID控制、比例控制、積分控制、微分控制）的特別點和調(diào)節(jié)方法。
復雜過程建模：實驗裝置可以模仿多種工業(yè)過程，經(jīng)過對這些過程的深入研究，學習掌控把握者可以建立復雜的動態(tài)模型，為過程控制設計提供依據(jù)。
先進控制技術測量試驗：實驗裝置為研究人員提供了一個理想的環(huán)境來測量試驗和檢驗新的控制算法，如預測控制、智能控制（AI/ML）、魯棒控制等。
實操員培訓：過程控制實驗裝置可以模擬真實工況，為實操員提供培訓機會，提升其應對異?，F(xiàn)象的能力和實操技能。
實驗案例
以一個經(jīng)經(jīng)典型的溫度（℃）控制實驗為例，實驗裝置會含有概括一個加熱爐作為過程對象，溫度（℃）傳感器（如熱電偶）用來測量當前溫度（℃），控制單元按照設定點和實際溫度（℃）計算出控制信號，從而調(diào)動控制閥的開度以改變加熱爐的熱量寫入，最終使得實際溫度（℃）跟蹤設定點。在整個過程中，學生可以經(jīng)過HMI查看到全部相關變量的改變，并對控制功能數(shù)值實行調(diào)節(jié)，以達到最佳的控制效果。
發(fā)展趨勢
隨著技術的發(fā)展，現(xiàn)代過程控制實驗裝置正朝著更加智能化、互聯(lián)網(wǎng)化和包括化的方向發(fā)展。未來的實驗裝置將更加注重與現(xiàn)實工業(yè)環(huán)境的對接，提供更加真實、全面的實踐體驗。同時，虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR）技術也可能被包括到過程控制實驗裝置中，為用戶提供更加直觀和便捷的學習掌控把握和實操體驗。
總之，過程控制實驗裝置是過程控制教育和研究領域的重要工量具，它不僅能夠幫助學生和研究人員掌控把握基礎概念，還能支持高級控制策略的研究和研發(fā)，對于推動過程控制領域的進步設定有重要意義。
--CG21 過程控制儀表工實驗裝置
一、系統(tǒng)總體基礎簡介
過程控制綜合實驗裝置（Process Control System，簡稱PCS），是模仿現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中常見的物理量，諸如溫度（℃）、壓力、流量、液位等功能數(shù)值，對其實行測量、控制，解析過程功能數(shù)值改變特性，研究過程控制規(guī)律(如PID控制)的教學實驗設備，過程控制綜合實驗裝置選用智能化的工業(yè)用儀表器具儀表，接近工業(yè)實際，使用安全，運行平穩(wěn)，維護簡便，性價比優(yōu)越。過程控制儀表工實驗裝置集合多種控制方法，再現(xiàn)實際工業(yè)現(xiàn)場使用的控制手段，應用聲光報警系統(tǒng)，并提供用戶更友好的二次研發(fā)連接口。
1、功能：
(1)、過程控制儀表工實驗裝置可適用"自動調(diào)動原理"，"過程控制"，"控制儀表"，"自動檢驗測試技術與傳感器","計算機數(shù)值數(shù)值"及相關課程的教學實驗需求；
(2)、過程控制儀表工實驗裝置可作為有關企業(yè)技術人員、儀表實操人員、系統(tǒng)運行監(jiān)控人員的實習、培訓實驗設備。
二、設備構造與特別點：
1、外觀構造：
2、設備特別點：
（1）、分體式設計，模型塊化組裝式構造，可以按照不一樣的需要選用、PLC控制，儀表控制, ,DDC計算機數(shù)值數(shù)值直接控制構成不一樣的控制系統(tǒng)。含有常規(guī)水箱檢驗測試控制裝置、鍋爐加熱裝置。設備可以完成多臺電腦控制系統(tǒng)，實行遠程互聯(lián)網(wǎng)控制。
（2）、二水箱配備；雙路供水系統(tǒng)。
（3）、實驗儲物儲物柜完全敞開設計，內(nèi)部器件全部可視，有利直觀教學和維護。
（4）、人性化設計，配備有儲水箱，進排水自控裝置，減輕實驗人員勞動強度。為實驗文明實操提供條件。
（5）、裝置的儀表、部位件均選用現(xiàn)代化技術工業(yè)級設備，智能化程度高。精確度好，規(guī)格多樣。有利直觀教學和拓寬學生工業(yè)現(xiàn)場知識。為以后走上社會打好結實基礎。
（6）、安全度高，系統(tǒng)配備有漏電保護，帶保護套的專用實驗電源連線，及溫控箱防止無水加溫自動控制等，力求保護人身、設備安全。
（7）、開放度好，在教師指導下，學生可查看、可自己動手參與實操、可自行編程實行檢驗、可按照記錄的就地實時彎彎曲線實行課程課程理論解析等。
（8）鍋爐加熱程控保護系統(tǒng)：
A、加熱電子回路加有保險管實行過載保護，并設定有防干燒保護功能；
B、鍋爐加熱內(nèi)膽加由水位液位保護裝置，水位不達到一定的高度，控制系統(tǒng)不能控制可控硅調(diào)壓器作業(yè)。
（9）、人生安全及設備的保護措施：
A、加有電流（A）型漏電保護器，防止設備漏電短路造成的設備及人身傷害。
B、各控制電子回路加有保險管，有效保護器件因過載造成損壞。
（10）、電源啟?？刂品椒ǎ粦脝⑼０粹o控制接觸器來控制電源的啟停。
（11）、漏電保護裝置及安全性和安全承諾：
A、各種電源及各種儀表設定有可靠的保護功能
B、各種電源及各種儀表的強電應用開關控制，學生不自行接線，不存在強弱電混插的問題。
C、實驗強電接線插頭應用封閉式構造，防止觸電事故的發(fā)生。
三、系統(tǒng)技術功能數(shù)值:
（1）一相三線AC～220V±10% 50Hz。
（2）作業(yè)環(huán)境：溫度（℃）-10℃～+40℃相對濕度＜85%。
（3）裝置容量（KV）：＜6KVA。
（4）電源有內(nèi)、外電壓（V）型漏電保護裝置和電流（A）型漏電保護裝置。
（5）各測量儀表均要有保護功能。
（6）控制信號：電壓（V）1～5V，電流（A）4～20mA。
（7）上位計算機數(shù)值數(shù)值組態(tài)系統(tǒng)組態(tài)王,全中文工控組態(tài)系統(tǒng)實行研發(fā)的實驗系統(tǒng)。運行環(huán)境要求,可以構成互聯(lián)網(wǎng),一臺老師機可以控制十幾臺學生機,完成數(shù)值共享。
（8）可以同時對三個功能數(shù)值實行收集，比如，一組測流量，一組測溫度（℃），一組測壓力；
（9）重量（kg）：實驗臺+實驗架，約重250Kg
（10）動力系統(tǒng)：功率（W）可調(diào)的不銹鋼循環(huán)水泵:可構成不銹鋼泵＋電動調(diào)動閥＋渦輪流量計的動力流量調(diào)動系統(tǒng)，也可構成不銹鋼泵＋變頻器＋渦輪流量計的動力流量調(diào)動系統(tǒng)。一相可控硅移相調(diào)壓裝置、一相電加熱管構成鍋爐加熱動力系統(tǒng)。
（11）不銹鋼框體結構及不銹鋼裝配底層基板：不銹鋼框體結構裝配備有機玻璃雙容串接水箱、帶夾套不銹鋼常壓鍋爐容器。不銹鋼裝配底層基板裝配固定不銹鋼支撐框體結構、檢驗測試傳感執(zhí)行裝置、管路等。
（12）水泵出水口帶快插接頭。
（13）有機玻璃串接水箱，每個水箱帶溢流管及下排水管及閥門，壓力液位傳感器連接口。
（14）電源控制屏
總電源帶漏電保護的空氣開關控制，另控制屏內(nèi)部設定有電壓（V）型漏電保護器、電流（A）型漏電保護器，配備有漏電報警指示燈和警報復位按鈕，安全性符合國際標準。實驗裝置需提供電網(wǎng)電壓（V）指示。經(jīng)過鑰匙開關和啟?？刂瓢粹o。并設定有執(zhí)行元件寫入輸出連接口、模仿量信號寫入輸出連接口。
對象模仿板：測繪制作有控制對象的管路連接原理圖，圖上元件的布置與實際被控對象的元件分布相對應，實驗時直觀。
四、系統(tǒng)主要配備及功能簡介（以下為單套配備表單）
1、系統(tǒng)執(zhí)行機構配備表單
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序號 |
名 稱 |
規(guī)格、功能數(shù)值 |
特 點 |
數(shù)量 |
|
1 |
智能電動調(diào)動閥
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等百分比特性內(nèi)置侍服放大器,稀土永磁同步電機,體積小,力矩大.作業(yè)電壓（V） 24VAC，寫入電流（A）4-20mADC |
等百分比特性內(nèi)置侍服放大器,稀土永磁同步電機,體積小,力矩大,比普通的電動閥貴 |
1只 |
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2 |
一相磁力泵 |
無泄漏，低噪音，一相220VAC，90W。 |
聲音對比小,有利于實驗室保持安靜,作業(yè)的平穩(wěn)性非常好 |
1臺 |
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3 |
三相磁力泵 |
無泄漏，低噪音，三相220VAC，180W，揚程8米。 |
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1臺 |
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4 |
交流ACAC變頻控制（日本三菱） |
應用日本三菱公司的FR-D720S-0.4K-CH型變頻器，控制信號寫入為4～20mADC或0～5VDC，交流ACAC220V變頻輸出用來驅動三相磁力驅動泵。 |
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1臺 |
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5 |
溫控調(diào)壓模型塊+散熱器 |
全隔離一相交流ACAC可控硅調(diào)壓模型塊；控制信號：4-20mADC。 |
自行設計功能可靠安全 |
1套 |
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6 |
加熱環(huán) |
功率（W）：1800W，220VAC。 |
設定有防干燒保護功能 |
1只 |
2、傳感變送器表單
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序號 |
名 稱 |
規(guī)格、功能數(shù)值 |
特 點 |
數(shù)量 |
|
1 |
擴散硅壓力變送器（液位） |
選用美國NovaSensor原裝進口的擴散硅隔離探頭。0.5級精確度；輸出信號：選4-20mADC（二線制）；接頭及外殼材料：不銹鋼（1Cri18Ni9Ti）。 |
不銹鋼隔離膜片,適用界限廣,高精確度,高溫定性,高可靠性,構造精巧裝配便利,零點漂移小,它的價格是普通的傳感器的兩倍 |
2只 |
|
2 |
壓力變送器 |
選用美國NovaSensor原裝進口的擴散硅隔離探頭。0.5級精確度；輸出信號：選4-20mADC（二線制）；接頭及外殼材料：不銹鋼（1Cri18Ni9Ti）。 |
1只 |
|
3 |
Pt100溫度（℃）傳感器及溫度（℃）變送器 |
Pt100：A級；溫度（℃）變送器：0.5級精確度，0-100℃。 |
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1套 |
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4 |
渦輪流量計及流量變送器 |
（1）測量范圍：選0-1200L/h；（2）輸出信號：4-20mADC；（3）精確度：0.5級。 |
整個系統(tǒng)管道由鋁塑管和不銹鋼管連接而成，不會產(chǎn)生漏水現(xiàn)象。全部的手動閥門均應用優(yōu)質球閥，流量計和壓力傳感器裝配在官道上以測量管道流量和水泵出水口壓力。 |
2套 |
3、控制系統(tǒng)配備表單
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序號 |
名 稱 |
規(guī)格、功能數(shù)值 |
品 牌 |
數(shù)量 |
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1 |
智能儀表控制系統(tǒng) |
AI 808P智能儀表 |
廈門宇電 |
2臺 |
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2 |
PLC控制系統(tǒng)
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應用西門子S7-200 SMART主機CPU SR20(自帶以太網(wǎng)通訊口)，配備一個4入/2出模仿量模型塊EM AM06，可完成全部單通道輸出、多通道寫入控制實驗。 |
德國西門子 |
1套 |
4、系統(tǒng)系統(tǒng)配備表單
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序號 |
名 稱 |
規(guī)格、功能數(shù)值 |
品 牌 |
數(shù)量 |
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1 |
PLC編程系統(tǒng) |
step 7 MicroWIN |
西門子 |
1套 |
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2 |
PLC應用系統(tǒng) |
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1套 |
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3 |
提供實驗指導書，實驗教學PPT,等相關技術圖紙文檔實驗指導書 |
5、其他設備
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序號 |
名 稱 |
規(guī)格、功能數(shù)值 |
數(shù)量 |
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1 |
實驗用淡藍色透明有機玻璃水箱 |
含有概括上水箱、下水箱和儲水箱。上、下水箱應用優(yōu)質有機玻璃，水箱容積17.5*10-3m3應用優(yōu)質有機玻璃，水箱下部均接有壓力傳感器。儲水箱由不銹鐵板制成 |
2只 |
|
2 |
不銹鋼溫控實驗箱 |
帶夾套的不銹鋼常壓加熱鍋爐容器：內(nèi)膽容積>=Φ10×50（通動態(tài)被加熱水），帶一相不小于1.5KVA電加熱管，夾套>=Φ15×40（帶保溫棉），加熱鍋爐容器做成全封閉式，內(nèi)膽裝配Pt100溫度（℃）傳感器。。 |
1只 |
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3 |
不銹鋼儲水箱 |
內(nèi)有單獨特的構造設計和不銹鋼過濾網(wǎng)，拆洗便利 |
1只 |
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4 |
儲水箱自動進、排水裝置 |
其中儲水箱下部裝備有出水閥，水箱需要更換水時，把出水閥打開將水直接排出。 |
1套 |
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5 |
繼電器 |
小型繼電器 |
1只 |
|
6 |
電磁閥 |
電磁閥作為電動調(diào)動閥的旁路，可以完成階躍和脈沖干擾，經(jīng)過手動閥開度可調(diào)動階躍和脈沖干擾的大小。 |
1只 |
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7 |
液面探頭 |
自制 |
2只 |
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8 |
配備有24v直線DC穩(wěn)壓電源 |
提供直線DC24V電源 |
1只 |
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9 |
全部不銹鋼管及備品備件，多加設備的使用壽命。 |
外加工 |
1套 |
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10 |
電腦桌 |
型材和鈑金構造，用來放置計算機數(shù)值數(shù)值，下方裝備有萬能轉向輪。 |
1臺 |
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11 |
帶護套手槍式連接實驗連接線及備品備件 |
應用高可靠護套構造手槍插連接線，里面應用無氧銅抽絲而成頭發(fā)絲般細的多股線，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，插頭應用實芯銅質件外套鈹輕銅彈片。 |
1套 |
五、系統(tǒng)能完成的實驗項目
（一）特性實驗
1、水箱單容特性實驗
2、水箱雙容特性實驗
3、上下水箱雙容特性實驗
4、電動閥流量特性實驗
5、變頻器流量特性實驗
6、溫度（℃）特性實驗
7、鍋爐內(nèi)膽水溫測量試驗
（二）單線路控制實驗
1、單容液位定制控制實驗
2、變頻器支路單容液位控制實驗
3、上下水箱雙容液位定制控制實驗
4、鍋爐內(nèi)膽壓力定值控制實驗
5、電動調(diào)動閥支路單閉環(huán)流量控制實驗
6、變頻器支路單閉環(huán)流量控制實驗
7、鍋爐內(nèi)膽溫度（℃）控制實驗
（三）串級控制實驗
1、水箱液位串級控制實驗
（四）串級控制實驗
1、比值控制實驗
常見問題：
1、如果我要購買過程控制實驗裝置，過程控制系統(tǒng)實驗平臺，是否有安裝、培訓服務呢？
答：我們的設備如果沒有特別注明“不含安裝”“裸機價”“出廠”等字樣的，都是提供安裝、培訓服務的。
2、你們的過程控制實驗裝置，過程控制系統(tǒng)實驗平臺是否能開增值稅專用發(fā)票？
答：可以的，我們是正規(guī)企業(yè)，并且已經(jīng)升級到一般納稅人，可以開具增值稅專用發(fā)票，如果您需要開過程控制實驗裝置，過程控制系統(tǒng)實驗平臺的發(fā)票，您需要提供開票資料。
3、你們的過程控制實驗裝置，過程控制系統(tǒng)實驗平臺都是自己生產(chǎn)的嗎？都有什么產(chǎn)品資質？
答：我們公司是專業(yè)生產(chǎn)教學設備的企業(yè)，完全自主生產(chǎn)，并通過了最新版ISO9001認證，擁有多項專利與著作權。
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