【正文】 課程設計的目的及基本內(nèi)容通過模擬設計和整定一個簡單的化工過程控制系統(tǒng)，了解化工行業(yè)背景知識，認知化工對象的特性及其所需的傳感器和執(zhí)行器，鞏固我們所學的專業(yè)基礎知識和專業(yè)知識，并培養(yǎng)將其應用到石油化工等實際工業(yè)過程的實踐能力。同時，培養(yǎng)我們綜合運用本門課程及有關課程的基本知識去解決某一實際問題，加深對該課程知識的理解。鍛煉學生獨立思考問題的能力和查看資料來解決問題的能力。1) 熟悉A3000系統(tǒng)組成、功能、使用2) 對各設計項目工藝流程、工藝要求的理解3) 控制系統(tǒng)流程圖、控制系統(tǒng)框圖設計4) 雙容水箱對象特性測定5) 控制系統(tǒng)方案設計：被控量、控制量的選擇；檢測裝置選擇；執(zhí)行器選擇；控制器選擇繪制電氣連接圖（用Protel繪制）6) 編寫監(jiān)控軟件（組態(tài)）簡介7) 控制系統(tǒng)運行及參數(shù)整定8) 撰寫設計報告實驗裝置介紹 A3000系統(tǒng)介紹A3000現(xiàn)場系統(tǒng)(A3000FS和A3000FBS)包括三水箱，一個鍋爐，一個強制換熱器，兩個水泵，兩個流量計，一個電動調(diào)節(jié)閥。其他還包括加熱管，大水箱。A3000控制系統(tǒng)(A3000CS)包括了傳感器執(zhí)行器I/O連接板、三個可換的子控制系統(tǒng)板，第三方控制系統(tǒng)接口板。整個部分設計在一個工業(yè)機柜中，開放性極強。一個前門，保證了設備防塵、散熱等需要。內(nèi)部結構設計合理，布線完全按照工業(yè)要求，整齊、可靠。A3000特點為：1)現(xiàn)場系統(tǒng)通過一個現(xiàn)場控制箱，集成供電系統(tǒng)、變頻器、移相調(diào)壓器、以及現(xiàn)場繼電器，所有驅動電力由現(xiàn)場系統(tǒng)提供。它僅需通過標準接線端子接收標準控制信號即能完成所有實驗功能。從而實現(xiàn)了現(xiàn)場系統(tǒng)與控制系統(tǒng)完全獨立的模塊化設計。2)現(xiàn)場控制箱側面是工業(yè)標準接線端子盒。這種標準信號接口可以使現(xiàn)場系統(tǒng)與用戶自行選定的DCS系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)、DDC系統(tǒng)方便連接，甚至用戶自己用單片機組成的系統(tǒng)都可以對現(xiàn)場系統(tǒng)進行控制。3)現(xiàn)場系統(tǒng)的設計另外的優(yōu)勢是保證動力線與控制線的電磁干擾隔離。4)現(xiàn)場系統(tǒng)的設計保證了控制系統(tǒng)只需要直流低壓就可以了，使得系統(tǒng)設計更模塊化，更安全、具有更大的擴展性。 雙容水箱雙容水箱是本設計系統(tǒng)的控制對象，是本系統(tǒng)最重要的部分之一。本設計中的雙容水箱控制系統(tǒng)采用沈飛公司的SACJXGK小型過程控制裝置。該裝置充分模擬工業(yè)現(xiàn)場小巧精致，功能比較齊全，可以實現(xiàn)單回路控制、串級控制、比值控制、分程控制以及帶干擾等多種控制方式，且性能價格比高。，雙容水箱液位控制實驗儀主要由2個柱形水箱，1個蓄水箱，2個抽水泵，2個出水口和5個比例控制閥門組成，其中柱形水箱分別設有進水和出水閥門，并且2水箱之間有連接閥。 蓄水箱中有2個出水口，分別與水泵相連。在實驗過程中，蓄水箱中的水被泵抽出后分別經(jīng)過比例閥比例閥2進入柱形水箱1和柱形水箱2 ,然后分別通過各自的出水閥門流回蓄水箱中。2個柱形水箱的進水流量和出水流量可分別由4個比例閥門進行調(diào)節(jié)。特別地，2個柱形水箱之間設有比例連接閥，通過調(diào)節(jié)連接閥的開度大小可以改變2個柱形水箱之間的水流量。：擾動 擾動 閥2閥4閥1LT調(diào)節(jié)器變頻器電機泵圖 雙容水箱液位系統(tǒng)結構圖 S7200 PLC本系統(tǒng)中采用SIMATIC S7200 PLC。SIMATIC S7200系列PLC是一類可編程邏輯控制器，適用于各種場合中的檢測、監(jiān)控及自動化控制。由于具有緊湊的設計、良好的擴展性、低廉的價格以及強大的指令，使得S7200可以近乎完美地滿足小規(guī)模的控制要求。S7200 CPU將一個微處理器、一個集成電源和數(shù)字量I/O點集成在一個緊湊的封裝中，從而形成了一個功能強大的微型PLC， 在下載了程序之后，S7200將保留所需的邏輯，用于監(jiān)控應用程序中的輸入輸出設備。S7200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡皆能實現(xiàn)復雜控制功能。因此S7200系列具有極高的性能/價格比。S7200系列PLC的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡都能實現(xiàn)復雜的控制功能，尤其在集散自動化系統(tǒng)中更能充分發(fā)揮其強大的功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復雜的自動化控制。應用領域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關的工業(yè)及民用領域，包括各種機床、機械、電力設施、民用設施、環(huán)境保護設備等等。如：沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠化工機械，中央空調(diào)，電梯控制，運動系統(tǒng)。液位傳感器連接水箱的底部，檢測水箱的液位，同時輸出4～20mA的電流信號。提供給計算機作為液位檢測信號。本套工業(yè)自動化儀表實驗采用掛箱式，組裝靈活，如果從新組裝了液位傳感器（例如改變了液位傳感器在網(wǎng)孔板上的位置或改變了所檢測的水箱），液位傳感器都要從新校正零點和量程。電動調(diào)節(jié)閥為美國霍尼威爾的智能電動調(diào)節(jié)閥，具有精度高、技術先進、體積小、重量輕、推動力大、功能強、控制單元與電動執(zhí)行機構一體化，可靠性高、操作方便，并可與計算機配套使用，組成最佳調(diào)節(jié)回路。該電動調(diào)節(jié)閥具有自反饋系統(tǒng)只需要在外部加4～20mA電流即可控制，4mA為全關狀態(tài)，20mA為全開狀態(tài)，在無輸入信號的情況下電動調(diào)節(jié)閥處于全關狀態(tài)。使用時只需要將調(diào)節(jié)器輸出的4～20mA電流信號輸入到面板上的控制端口上即可。壓力傳感器結構原理和液位傳感器完全相同，其測量范圍為0~100KP，具體調(diào)試方法與液位傳感器調(diào)試方法相同。其調(diào)節(jié)時可以通過變頻器調(diào)節(jié)水泵壓力，通過標準檢測儀表監(jiān)控壓力；壓力傳感器輸出的電流通過智能儀表監(jiān)測顯示，使智能儀表顯示數(shù)據(jù)