【正文】 實(shí)驗(yàn)一 過程控制系統(tǒng)的組成認(rèn)識實(shí)驗(yàn) 過程控制及檢測裝置硬件結(jié)構(gòu)組成認(rèn)識，控制方案的組成及控制系統(tǒng)連接一、過程控制實(shí)驗(yàn)裝置簡介過程控制是指自動控制系統(tǒng)中被控量為溫度、壓力、流量、液位等變量在工業(yè)生產(chǎn)過程中的自動化控制。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)本著培養(yǎng)工程化、參數(shù)化、現(xiàn)代化、開放性、綜合性人才為出發(fā)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)對象采用當(dāng)今工業(yè)現(xiàn)場常用的對象，如水箱、鍋爐等。儀表采用具有人工智能算法及通訊接口的智能調(diào)節(jié)儀，上位機(jī)監(jiān)控軟件采用MCGS工控組態(tài)軟件。對象系統(tǒng)還留有擴(kuò)展連接口，擴(kuò)展信號接口便于控制系統(tǒng)二次開發(fā)，如PLC控制、DCS控制開發(fā)等。學(xué)生通過對該系統(tǒng)的了解和使用，進(jìn)入企業(yè)后能很快地適應(yīng)環(huán)境并進(jìn)入角色。同時(shí)該系統(tǒng)也為教師和研究生提供一個(gè)高水平的學(xué)習(xí)和研究開發(fā)的平臺。二、過程控制實(shí)驗(yàn)裝置組成本實(shí)驗(yàn)裝置由過程控制實(shí)驗(yàn)對象、智能儀表控制臺及上位機(jī)PC三部分組成。被控對象由上、下二個(gè)有機(jī)玻璃水箱和不銹鋼儲水箱串接，（由不銹鋼鍋爐內(nèi)膽加溫筒和封閉外循環(huán)不銹鋼鍋爐夾套構(gòu)成），壓力容器組成。水箱：包括上、下水箱和儲水箱。上、下水箱采用透明長方體有機(jī)玻璃，堅(jiān)實(shí)耐用，透明度高，有利于學(xué)生直接觀察液位的變化和記錄結(jié)果。水箱結(jié)構(gòu)新穎，內(nèi)有三個(gè)槽，分別是緩沖槽、工作槽、出水槽，還設(shè)有溢流口。二個(gè)水箱可以組成一階、二階單回路液位控制實(shí)驗(yàn)和雙閉環(huán)液位定值控制等實(shí)驗(yàn)。模擬鍋爐：鍋爐采用不銹鋼精致而成，由兩層組成：加熱層（內(nèi)膽）和冷卻層（夾套）。做溫度定值實(shí)驗(yàn)時(shí)，可用冷卻循環(huán)水幫助散熱。加熱層和冷卻層都有溫度傳感器檢測其溫度，可做溫度串級控制、前饋－反饋控制、比值控制、解耦控制等實(shí)驗(yàn)。壓力容器：采用不銹鋼做成，一大一小兩個(gè)連通的容器，可以組成一階、二階單回路壓力控制實(shí)驗(yàn)和雙閉環(huán)串級定值控制等實(shí)驗(yàn)。管道：整個(gè)系統(tǒng)管道采用不銹鋼管連接而成，徹底避免了管道生銹的可能性。為了提高實(shí)驗(yàn)裝置的使用年限，儲水箱換水可用箱底的出水閥進(jìn)行。檢測裝置（液位）差壓變送器：檢測上、下二個(gè)水箱的液位。其型號：FB0803BAEIR，測量范圍：0～，精度：。輸出信號：4～20mA DC。渦輪流量傳感器：測量電動調(diào)節(jié)閥支路的水流量。其型號：LWGY－6A，公稱壓力：，精度：％，輸出信號：4～20mA DC溫度傳感器：本裝置采用了兩個(gè)銅電阻溫度傳感器，分別測量鍋爐內(nèi)膽、鍋爐夾套的溫度。經(jīng)過溫度傳感器，可將溫度信號轉(zhuǎn)換為4～20mA DC電流信號。（氣體）擴(kuò)散硅壓力變送器：用來檢測壓力容器內(nèi)氣體的壓力大小。其型號：DBYG4000A/ST2X1，測量范圍：～，精度：，輸出信號為4～20mA DC。執(zhí)行機(jī)構(gòu)電氣轉(zhuǎn)換器：型號為QZD1000，輸入信號為4～20mA DC，輸出信號：20～100Ka氣壓信號，輸出用來驅(qū)動氣動調(diào)節(jié)閥。氣動薄膜小流量調(diào)節(jié)閥：用來控制壓力回路流量的調(diào)節(jié)。型號為ZMAP－100，輸入信號為4～20mA DC或0～5V DC，反饋信號為4～20mA DC。氣源信號壓力：20~100Kpa，流通能力：。閥門控制精度：％～％，環(huán)境溫度：－4～＋200℃。SCR移相調(diào)壓模塊：采用可控硅移相觸發(fā)裝置，輸入控制信號0～5V DC或4～20mA DC或10K電位器，輸出電壓變化范圍：0～220V AC，用來控制電加熱管加熱。水泵：型號為UPA90，流量為30升／分，揚(yáng)程為8米，功率為180W。控制器本實(shí)驗(yàn)裝置配備有智能調(diào)節(jié)儀、計(jì)算機(jī)控制、PLC控制及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制。智能調(diào)節(jié)儀:本裝置選用PID自整定數(shù)字/光柱智能調(diào)節(jié)儀，型號為SWPS80。具備位式調(diào)節(jié)和人工智能調(diào)節(jié)功能，手動調(diào)節(jié)、手動自整定及位置比例輸出功能，多種報(bào)警模式及變送、通訊等功能。比值器：與智能儀表一起使用，可以實(shí)現(xiàn)流量的單閉環(huán)比值、液位與流量、溫度與流量雙閉環(huán)比值控制實(shí)驗(yàn)。三、儀表控制臺（三部分組成）電源控制屏面板：我公司的實(shí)驗(yàn)臺采取了如下保護(hù)措施：控制屏電源由交流接觸器通過起、停按鈕進(jìn)行控制；進(jìn)線電源首先經(jīng)過符合國家標(biāo)準(zhǔn)的電流型漏電保護(hù)器，漏電流小于30mA；高壓接線柱和高壓導(dǎo)線均采用特殊設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)。除了人身安全保護(hù)，為了保護(hù)實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行，電源、儀表、儀器、實(shí)驗(yàn)中需要的各種元器件都采取了有效的保護(hù)措施。為解決實(shí)驗(yàn)中高壓交流電源發(fā)生短路，我們采取了如下措施：在高壓交流電源的輸出端接入小型斷路器（即過流保護(hù)器），一旦發(fā)生過流或短路，小型斷路器立即動作，切斷主電源，避免燒毀調(diào)壓器。儀表面板：智能調(diào)節(jié)儀面板、比值器，裝置外線端子通過面板上插孔引出。I/O信號接口面板：該面板的主要作用是將各傳感器檢測及執(zhí)行器控制信號同面板上插口相連，在與被控對象相連，有利于學(xué)生進(jìn)行各種控制實(shí)驗(yàn)。四、系統(tǒng)特點(diǎn)系統(tǒng)采用分體式設(shè)計(jì)，模塊化組裝結(jié)構(gòu)?？刂茖ο笾邪嬲膲毫刂茖ο?，可以完成壓力控制實(shí)驗(yàn)?？刂茖ο蟛捎镁W(wǎng)絡(luò)版MCGS全中文工控組態(tài)軟件，可以容納多組學(xué)生實(shí)驗(yàn)。系統(tǒng)具有多元化的控制參數(shù)和控制方案。該系統(tǒng)通過管路上的閥門切換和對信號接線板上的信號的連接組合來實(shí)現(xiàn)的。采用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)自動化儀表和柔性化工藝設(shè)備，使得該裝置具有開放性、兼容性、和可升級性。采用雙容水箱系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)液位控制的多樣性。實(shí)驗(yàn)對象部分采用不銹鋼結(jié)構(gòu)，工作過程可見，有利于教學(xué)和維護(hù)。系統(tǒng)開放性較好。對象系統(tǒng)留有擴(kuò)展連接口，以便進(jìn)行DCS控制。五、MCGS組態(tài)軟件特點(diǎn)MCGS（Monitor and Control Generated System，通用監(jiān)控系統(tǒng)）是一套用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于Microsoft（各種32位Windows平臺上）運(yùn)行，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以動畫顯示、報(bào)警處理、流程控制、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線和報(bào)表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問題的方案。六．思考題1．掌握實(shí)驗(yàn)裝置的組成及系統(tǒng)過程回路的信號流向，畫出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，標(biāo)明信號量。2．了解系統(tǒng)各組成部分的功能及工作原理，各器件的輸入輸出之間的關(guān)系。1）被控對象是指生產(chǎn)過程被控制的工藝或裝置2）傳感器和變送器