本裝置能完成《自動控制理論》,、《過程控制》、《自動化儀表》,、《集散控制》,、《PLC可編程控制》、《單片機(jī)控制》,、《計算機(jī)控制》等課程所開的實(shí)驗項目,。集多領(lǐng)域、多學(xué)科技術(shù)于一體,，充分體現(xiàn)了實(shí)驗裝置的先進(jìn)性,、開放性和功能的多樣化。

產(chǎn)品吸取國內(nèi)外教學(xué)儀器的優(yōu)點(diǎn),，并結(jié)合我國工業(yè)的現(xiàn)場而設(shè)計,，具有外形美觀大方，布局合理,，使用方便,，適用于多層次實(shí)驗教學(xué)和開放性實(shí)驗室的建設(shè)。

1.工作電源：三相四線（或三相五線）380V±10%  50Hz

2.外形尺寸：183cm×73cm×140cm

3.整機(jī)容量：＜5kVA

1. SG01電源控制屏(鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu),，鋁質(zhì)面板)

(1) 交流電源面板

提供實(shí)驗所需的三相四線～380V,、三路單相～220V電源，總電源由三相鑰匙開關(guān)控制,，電網(wǎng)電壓由三只交流電壓表監(jiān)示,，三相帶燈熔斷器作為斷相指示,。設(shè)有漏電保護(hù)空氣開關(guān)、電壓型漏電保護(hù)器,、電流型漏電保護(hù)器,。另外，還設(shè)有定時器兼報警記錄儀,，為學(xué)生實(shí)驗技能的考核提供一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),。

(2) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)及I/O信號接口面板

執(zhí)行機(jī)構(gòu)有三相可控硅移相調(diào)壓裝置、電動調(diào)節(jié)閥,、三相不銹鋼磁力泵,、電磁閥、三菱變頻器及三相電加熱管組成,，另外電加熱鍋爐帶有防干燒保護(hù)設(shè)備,。并將各傳感器檢測及執(zhí)行器控制信號同面板上的插座相連，便于學(xué)生自己連線組成不同的控制系統(tǒng),。

2. SG02實(shí)驗桌

實(shí)驗桌為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu),，桌面為防火、防水,、耐磨高密度板,，結(jié)構(gòu)堅固，形狀似長方體封閉式結(jié)構(gòu),，造型美觀大方,；設(shè)有兩個大抽屜、柜門,，用于放置工具,、存放掛件及資料等。桌面用于安裝電源控制屏并提供一個寬敞舒適的工作臺面,。電腦桌聯(lián)體設(shè)計,，造型美觀大方。

3. SG-11 交流變頻控制

4. 控制種類

(1)  智能儀表控制

(2)  遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集控制

(3)  DCS分布式過程控制

(4) S7-300PLC過程控制

(5)  S7-200PLC過程控制

(6)  單片機(jī)控制

(7)  以太網(wǎng)控制

(8)  嵌入式以太網(wǎng)控制

(9)  三菱PLC控制

(10)  PCI采集卡控制

5. 系統(tǒng)實(shí)驗教學(xué)軟件：包括MCGS工控組態(tài)軟件,、組態(tài)王組態(tài)軟件,、和利時MACS V系統(tǒng)組態(tài)軟件、

STEP7編程軟件,、WinCC組態(tài)軟件及單片機(jī)數(shù)據(jù)采集與控制軟件等,，根據(jù)硬件配置進(jìn)行配套。

本裝置能完成如下實(shí)驗項目內(nèi)容：

1. 過程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成的認(rèn)識實(shí)驗

(1) 過程控制及檢測裝置硬件結(jié)構(gòu)組成的認(rèn)識與控制方案的組成及連接實(shí)驗

(2) 智能調(diào)節(jié)儀表,、智能變送儀表等智能儀表的操作及參數(shù)設(shè)定實(shí)驗

(3) 傳感器的校正(零點(diǎn)遷移與量程調(diào)整)

2. 被控對象特性測試實(shí)驗

(1) 單容水箱特性測試實(shí)驗

(2) 雙容水箱特性測試實(shí)驗

3. 單回路控制系統(tǒng)實(shí)驗

(1) 單回路控制系統(tǒng)的實(shí)踐

(2) 上水箱（或中水箱或下水箱）液位定值控制實(shí)驗

(3) 雙容水箱液位的定值控制實(shí)驗

(4) 三容水箱液位的定值控制實(shí)驗

(5) 鍋爐內(nèi)膽靜態(tài)水溫的定值控制實(shí)驗

(6) 鍋爐內(nèi)膽動態(tài)水溫的定值控制實(shí)驗

(7) 鍋爐夾套水溫的定值控制實(shí)驗

(8) 電動閥支路流量的定值控制實(shí)驗

(9) 變頻調(diào)速磁力泵支路流量的定值控制實(shí)驗

4. 溫度位式控制系統(tǒng)實(shí)驗

(1) 鍋爐內(nèi)膽水溫位式控制實(shí)驗

5. 串級控制系統(tǒng)的實(shí)驗

(1) 串級控制系統(tǒng)的連接實(shí)踐

(2) 水箱液位串級控制實(shí)驗

(3) 三閉環(huán)液位控制實(shí)驗

(4) 下水箱液位與電動調(diào)節(jié)閥流量的串級控制實(shí)驗

(5) 下水箱液位與變頻調(diào)速磁力泵支路流量的串級控制實(shí)驗

(6) 鍋爐內(nèi)膽水溫與鍋爐內(nèi)膽循環(huán)水流量的串級控制實(shí)驗

(7) 盤管出水口水溫與熱水流量的串級控制實(shí)驗

6. 比值控制系統(tǒng)實(shí)驗

(1) 單閉環(huán)流量的比值控制實(shí)驗

(2) 雙閉環(huán)流量的比值控制實(shí)驗

7. 滯后控制系統(tǒng)實(shí)驗

(1) 盤管出水口溫度的純滯后控制實(shí)驗

(2) 盤管出水口溫度的滯后控制實(shí)驗

(3) 流量純滯后控制實(shí)驗

8. 前饋-反饋控制系統(tǒng)實(shí)驗

(1) 鍋爐內(nèi)膽水溫的前饋-反饋控制實(shí)驗

(2) 下水箱液位的前饋-反饋控制實(shí)驗

9. 解耦控制系統(tǒng)實(shí)驗

(1) 上水箱水溫與液位的解耦控制實(shí)驗

(2) 鍋爐夾套水溫與鍋爐內(nèi)膽水溫的解耦控制實(shí)驗

10. 工控組態(tài)軟件組態(tài)控制實(shí)驗

(1) 實(shí)時數(shù)據(jù)庫組態(tài)實(shí)驗

(2) 圖形動畫、報表,、曲線,、報警組態(tài)實(shí)驗

(3) 設(shè)備通訊組態(tài)實(shí)驗

(4) 腳本程序應(yīng)用組態(tài)實(shí)驗

1. SG-12 智能調(diào)節(jié)儀（三件）

系統(tǒng)采用智能型的AI-818儀表（3只），線性電流4～20mA電流輸出,，包含人工智能調(diào)節(jié)算法,，模糊PID及參數(shù)自整定功能，可組成三閉環(huán)控制系統(tǒng),。

2. SG-13 智能位式調(diào)節(jié)儀

系統(tǒng)采用智能型的AI-708儀表,，帶有計算機(jī)RS485通訊功能，采用繼電器位式輸出,、位式控制算法,，掛箱內(nèi)部裝有接觸器位式控制裝置，儀表可根據(jù)設(shè)定值,、回差來控制繼電器的動作,，完成溫度位式控制。

3. SG-14 比值器、前饋反饋補(bǔ)償器、解耦裝置

采用硬件前饋反饋補(bǔ)償器,、比值器和解耦裝置，完成前饋反饋,、比值、解耦控制實(shí)驗,，其中通過比值器可完成流量單閉環(huán)與雙閉環(huán)比值控制實(shí)驗,；通過前饋反饋補(bǔ)償器可以完成液位與流量以及溫度與流量的前饋反饋控制實(shí)驗；通過解耦裝置可完成液位與溫度以及鍋爐夾套與內(nèi)膽的溫度解耦實(shí)驗,。

1. 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)硬件組件

(1) SG-21 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集熱電阻輸入模塊

(2) SG-22 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模擬量輸出模塊

(3) SG-23 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模擬量輸入模塊

(4) RS232/485通訊轉(zhuǎn)換器

2. 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)軟件組成

上位PC機(jī)中安裝MCGS工控組態(tài)軟件及模塊測試軟件，實(shí)驗控制通過MCGS工控組態(tài)軟件編寫上位機(jī)控制軟件的運(yùn)行算法,，并可進(jìn)行通訊參數(shù)的修改及設(shè)定控制算法的參數(shù),，被控參數(shù)的實(shí)時曲線、歷史曲線進(jìn)行動態(tài)顯示,，此外,，還能對實(shí)驗流程圖和本實(shí)驗相關(guān)的被控參數(shù)的動態(tài)變化進(jìn)行顯示。

3. 系統(tǒng)特點(diǎn)

該上位機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)際上屬于計算機(jī)DDC控制系統(tǒng),，它是將模擬量輸入AI模塊和模擬量輸出AO模塊,，開關(guān)量輸入/輸出DI/DO模塊置于計算機(jī)之外，計算機(jī)通過RS232/485通訊轉(zhuǎn)換裝置同DDC模塊（自帶RS485通訊接口）通訊,。

DDC采集模塊的作用是將傳感器檢測到的被控參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)信號通過AD轉(zhuǎn)換送入計算機(jī),，計算機(jī)同時也將通過控制運(yùn)算發(fā)出的控制信號通過DA轉(zhuǎn)換發(fā)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如：調(diào)節(jié)閥、變頻器,、可控硅移相調(diào)壓裝置）,。整個控制系統(tǒng)的控制算法及監(jiān)控功能都在上位PC機(jī)中實(shí)現(xiàn)。

1. DCS系統(tǒng)硬件組件

(1) SG-31 FM148 8路模擬量輸入（電流型<4～20mA>/電壓型<0～5V/1～5V>）現(xiàn)場總線I/O模塊

(2) SG-32 FM143 8路熱電阻（Pt100）輸入現(xiàn)場總線I/O模塊

(3) SG-33 FM151 8路模擬量輸出（電流型<4～20mA>/電壓型<0～5V/1～5V>）現(xiàn)場總線I/O模塊

(4) SG-34 MACS控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)示意圖

2. DCS配套系統(tǒng)硬件單元

(1) MCU主控單元（帶PROFIBUS-DP總線通訊接口卡）

(2) 24V直流電源模塊

(3) 以太網(wǎng)卡（Realtek8139 100M自適應(yīng)以太網(wǎng)卡1張）

(4) 數(shù)據(jù)交換機(jī)（8端口10/100M雙速交換機(jī)1只）

3. DCS系統(tǒng)軟件提供MACS V組態(tài)軟件,，具體分為：

(1) 數(shù)據(jù)庫總控組態(tài)軟件

(2) 設(shè)備組態(tài)軟件

(3) 算法組態(tài)軟件

(4) 圖形組態(tài)軟件

(5) 操作員站在線監(jiān)控軟件

(6) 服務(wù)器軟件

4. 系統(tǒng)特點(diǎn)

DCS過程控制系統(tǒng)硬件部分采用“和利時"的MACS V系統(tǒng)，它能直觀清晰的將集散控制系統(tǒng)I/O模塊,、現(xiàn)場控制站等展現(xiàn)給學(xué)生,，讓學(xué)生對DCS現(xiàn)場控制站的組成有一個充分的認(rèn)識。軟件部分采用“和利時"的算法組態(tài)控制軟件和操作員站上位機(jī)監(jiān)控軟件,，該軟件功能強(qiáng)大,，中文界面簡單易學(xué)，學(xué)生可在操作員站和工程師站上進(jìn)行DCS組態(tài)控制實(shí)驗,。實(shí)驗對象采用了很多工業(yè)現(xiàn)場常用的檢測控制裝置,。學(xué)生通過對該系統(tǒng)的了解和使用，一旦進(jìn)入企業(yè)后就能夠很快適應(yīng)工作環(huán)境,。同時該系統(tǒng)也為教師和研究生提供了一個高水平的學(xué)習(xí)場所和科研開發(fā)平臺,。

1. S7-300系統(tǒng)硬件組件

SG-41A  S7-300可編程控制器（包含主機(jī)CPU315-2DP,、MMC卡,、SM331 8路模擬量輸入模塊、SM332 4路模擬量輸出模塊）

2. S7-300其它系統(tǒng)硬件

(1) CP5611通訊網(wǎng)卡

(2) DP通訊專用電纜

3. S7-300系統(tǒng)編程軟件

下位S7-300 PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行程序采用STEP7軟件編譯,，并下裝到CPU315-2DP主機(jī)模塊中,。系統(tǒng)控制運(yùn)算主要由下位的S7-300PLC執(zhí)行。上位PC機(jī)中監(jiān)控軟件采用WINCC V6.0人機(jī)界面軟件編寫,，上位PC監(jiān)控軟件可進(jìn)行控制算法參數(shù)設(shè)定,，被控參數(shù)實(shí)時曲線、歷史曲線,、動態(tài)顯示,，實(shí)驗流程圖的顯示及本實(shí)驗相關(guān)的被控參數(shù)動態(tài)數(shù)據(jù)顯示。

4. SIMATIC  WinCC—視窗控制中心軟件

目前,，在PC基礎(chǔ)上的操作員監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)迅速地發(fā)展起來,，SIMATIC WinCC在使用最新軟件技術(shù)上是潮流的帶頭人，WinCC代表Windows Control Center（視窗控制中心）,，換句話說,，它在Windows標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中的各種便利功能，能夠確保安全可靠的控制生產(chǎn),。WinCC的特性之一是全面開放,，它可以方便地結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)和用戶程序生成人機(jī)界面，準(zhǔn)確地滿足實(shí)際要求,。WinCC既可以用來完成小規(guī)模的,，簡單的過程控制和監(jiān)控,，也可以用來完成復(fù)雜的應(yīng)用。在任何情況下WinCC都可以生成漂亮的人機(jī)對話接口,，保證生產(chǎn)過程的安全,，使操作員能夠優(yōu)化生產(chǎn)過程。WinCC使用所配置的人機(jī)接口,，可以清晰地管理和優(yōu)化生產(chǎn)過程的事件,。此外，WinCC還提供了有效,、安全的過程操作功能,。

1. S7-200系統(tǒng)硬件組件

西門子S7-200主機(jī)CPU224（自帶PPI/MPI通訊口）,，4路模擬量輸入和1路模擬量輸出模塊EM235,，通過帶有PC/PPI通訊電纜線可將開發(fā)好的程序下裝至PLC主機(jī)中，可完成所有多通道輸出,、多通道輸入控制實(shí)驗,，實(shí)驗開放性好。其運(yùn)行安全可靠,，穩(wěn)定性高,，也是工業(yè)現(xiàn)場的控制器。

2. S7-200 PLC可編程控制軟件

S7-200PLC的編程環(huán)境軟件為STEP7-Micro/WIN32,，通過PC/PPI通訊電纜線使PLC與計算機(jī)使用本軟件建立通訊關(guān)系后,，使用本軟件可以對S7-200PLC的所有功能進(jìn)行編程，對編寫好的程序進(jìn)行下裝,，對已運(yùn)行程序進(jìn)行在線編程或監(jiān)控等,。

1. 單片機(jī)硬件組件

單片機(jī)控制系統(tǒng)掛箱擁有5通道模擬量輸入和1通道模擬量輸出功能,，自帶RS232通訊接口,，可完成兩種控制方式：一種是其本身具有的閉環(huán)控制功能，另外一種是結(jié)合上位PC機(jī)的相關(guān)通訊監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)更為先進(jìn)和開放的計算機(jī)控制,。單片機(jī)硬件上可以同時進(jìn)行5路模擬量輸入和1路模擬量輸出,，此外它還具有常規(guī)PID控制程序，所以可以不與計算機(jī)通訊的情況下實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制器功能,。

2. 單片機(jī)控制軟件

在單片機(jī)控制系統(tǒng)中,，PC機(jī)安裝有單片機(jī)上位機(jī)監(jiān)控軟件和MATLAB軟件，通過單片機(jī)軟件,，可完成壓力,、流量、液位、溫度四大熱工參數(shù)的單閉環(huán)控制,，還可完成模糊控制和神經(jīng)元控制等先進(jìn)算法,；另外本套單片機(jī)控制系統(tǒng)還可在MATLAB中自行編輯算法，完成后放入相應(yīng)的目錄,，本單片機(jī)上位機(jī)監(jiān)控軟件可啟動預(yù)先編好的MATLAB算法,，并對算法進(jìn)行驗證性的操作，真正來控制本套系統(tǒng),，所以本套系統(tǒng)可完成開放性的算法開發(fā)實(shí)驗。

1. 硬件組成

(1) SG-61 研華ADAM-6015 6路以太網(wǎng)分布式熱電阻模塊    1只

(2) SG-62 研華ADAM-6024分布式綜合模塊(6路模擬量輸入/2路模擬量輸出,；2路開關(guān)量入/2路開關(guān)量出)  1只

(3) SG-64 8口集線器  1只；網(wǎng)卡  1張

2. 系統(tǒng)軟件

上位機(jī)采用組態(tài)王組態(tài)軟件,，該組態(tài)軟件是一套基于Windows平臺的,，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運(yùn)行于Microsoft Windows 98/NT/2000/XP等操作系統(tǒng),。組態(tài)王采用了多線程,、COM+組件等新技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)實(shí)時多任務(wù),，運(yùn)行穩(wěn)定可靠,。所有實(shí)驗均包括組態(tài)王實(shí)時數(shù)據(jù)庫組態(tài)、圖形動畫,、報表,、曲線、報警組態(tài),、設(shè)備通訊組態(tài)等實(shí)驗,。

3. 實(shí)驗內(nèi)容

除了能完成“第三大項"中的所有實(shí)驗外，還能夠完成如下實(shí)驗：

(1) Smith預(yù)估控制

(2) 內(nèi)?？刂?/div>