过程控制综合实验装置,过程控制综合实验台:上海硕博公司 -

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2023年10月21日? 过程控制综合实验装置,过程控制综合实验台

SBGC-1过程控制综合实验装置

一、概述：

过程控制综合实验装置（Process Control System,简称PCS）,是模仿现代工业生产过程中常见的物理量,诸如温度、压力、流量、液位等参数,对其进行测量、控制,分析过程参数变化特性,研究过程控制规律(如PID控制)的教学实验设备,过程控制综合实验装置选用智能化的工业用仪器仪表,接近工业实际,使用安全,运行稳定,维护简单,性价比优越。本装置集合多种控制方式,再现实际工业现场使用的控制手段,采用声光报警系统,并提供用户更友好的二次开发接口。

1、功能：

(1)、可满足"自动调节原理","过程控制","控制仪表","自动检测技术与传感器","计算机"及相关课程的教学实验需求；

(2)、DCS和现场总线能够分时使用,互相不干扰。

2、技术支持：

公司依托浙江大学强大的技术支持,拥有过程控制实验装置的自主开发能力。结合控制领域的新理论、新方法,公司将源源不断研制和创新实验设备,开发各种先进控制算法,以适应高校教学实验改革,满足现代化教育发展的需要,促进向更高层次发展。

公司倡导诚信服务,竭力做好客户服务和技术支持工作。通过直观真实的实验,使学生全面系统地了解过程控制系统的特性,学习掌握控制系统的设计与实现方法。

二、产品结构与特点：(以实际生产为准)

1、外形结构：

PLC以态网示意图

4、设备特点：

（1）、分体式设计,模块化组装式结构,可以根据不同的需要选择、PLC控制,仪表控制,DDC控制无线网络组成不同的控制系统。含有常规水箱检测控制装置、锅炉加热装置。设备可以实现多台电脑控制系统,进行远程网络控制.

（2）、三水箱配置；双路供水系统。

（3）、实验柜完全敞开设计,内部器件全部可视,有利直观教学和维护。

（4）、人性化设计,配有储水箱,进排水自控装置,减轻实验人员劳动强度。为实验文明操作提供条件。

（5）、装置的仪表、部件均选用现代化技术工业级产品,智能化程度高。精度好,规格多样。有利直观教学和拓宽学生工业现场知识。为以后走上社会打好结实基础。

（6）、安全度高,系统配有漏电保护,带保护套的专用实验电源连线,及温控箱防止无水加温自动控制等,力求保护人身、设备安全。

（7）、开放度好,在教师指导下,学生可观察、可自己动手参与操作、可自行编程进行验证、可根据记录的实时曲线进行理论分析等。

（8）锅炉加热程控保护系统

A、加热电路加有保险管进行过载保护；

B、锅炉加热内胆加由水位液位保护装置,水位不达到一定的高度,控制系统不能控制可控硅调压器工作。

（9）、电源保护措施

A、加有电流型漏电保护器,防止设备漏电短路造成的设备及人身伤害。

B、各控制电路加有保险管,有效保护器件因过载造成损坏。

（10）、电源启停控制方式；采用启停按钮控制接触器来控制电源的启停。

（11）、漏电保护装置及安全性和安全承诺；

A、各种电源及各种仪表的可靠的保护功能

B、各种电源及各种仪表的强电采用开关控制,学生不自行接线,不存在强弱电混插的问题。

C、实验强电接线插头采用封闭式结构,防止触电事故的发生。

三、技术参数与要求:

1、供电电源

单相交流电源：220VAC±10%、50Hz±5%、16A,系统必需接地良好。

2、实验室应有水源和进排水口。进排水口与设备间距离一般要求小于10米

3、系统仪表的输入、输出信号符合IEC标准

（1）变送器电流源信号：4-20mADC。

（2）仪表采样：1-5V（250Ω）/0.2-1V（50Ω）

4、系统提供直流线性稳压电源（朝阳电源产品）24VDC/1A。

5、上位计算机组态软件

应用MCGS（Monitor and Control Generated System）全中文工控组态软件进行开发的实验系统。运行环境要求,参见MCGS用户指南。可以组成网络,一台老师机可以控制十几台学生机,实现数据共享。

四、系统配置

执行机构
名称	单位						数量	技术参数		型号	产地
智能电动调节阀	只						1	工作电压220v交流,控制信号4-20ma。反馈信号4-20ma,位置进度±1%,有OLED大屏显示。		CN02T	上海
磁力泵	台						1	本装置采用磁力驱动是泵,流量为30升/分,扬程为8米,功率为180W。泵体完全采用不锈钢材料。本装置采用两只磁力驱动泵,一只为二相380V恒压驱动,另一只为三相变频220V输出驱动。		MP-55R-220 MP-55R-380	上海
交流变频控制	台						1	1、交流变频器电压和功率范围： 2、200-240 V,±10%,单相交流,0.75KW；		MM420	三菱
单相可控硅装置	套						1	1、输入电压为交流220V 50Hz,负载10A。 2、控制输入信号为4-20mADC或0～5VDC可选。通过改变控制信号的输入来控制强电的输出,最终控制加热管加热。 3、移相角范围150°~0°。		DTY-220D25E	杭州
加热环	只						1	功率：1800W,220VAC。		定制	硕博
传感变送器
扩散硅压力（液位）变送器		只				4		4个液位变送器分别用来对三个水箱的液位进行检测,其量程为0～5Kpa,精度为0.5级。工作电压为DC24v,G1/2″外螺纹。采用工业用的扩散硅压力变送器,带不锈钢隔离膜片,同时采用信号隔离技术,对传感器温度漂移跟随补偿。		SB801	硕博
涡轮流量计及流量变送器		套				1		涡轮流量计分别用来对由电动调节阀控制的动力支路、采用标准二线制传输方式,工作时需提供DC24V直流电源。流量范围：0～1.2m3/h；精度：1.0%；输出：4～20mA。		LMGY-10	合肥福斯达
电磁流量计及变送器		套				1		由变频器控制的动力支路及盘管出口处的流量进行检测,（1）量程：选0-800L/h；（2）输出信号：4-20mADC；（3）精度：0.5级。结构小巧精致,安装方便,精度高。		FMCLDE	合肥福斯达
控制单元
DDC		台				1		1、模拟量输入模块分辨率：16位模拟输入范围：±150mV、±500mV、±1V、±5V、±10V、±20mA 通道数：6路差动/2路单端或8路差动采样频率10KHz 2、模拟量输入模块分辨率：14位模拟输入范围：0～20mA、4～20mA通道数：4路D/A通道需外配电源供电 3、网络控制软件：计算机控制技术现场总线,采用工业以太网IEEE802.3协议族,具有良好的开放性,共享总线网络结构,以能够相互共享资源的方式结合起来。计算机网络中的技术具有自治特点,他们以传输数据和控制为目的。一个工程师站,可以控制无限个操作员站,老师可以在任何地方对他进行监控和控制,用密码的形式来实现。		8017,8024	北京集知达
PLC-1200			台			1		CPU 1212CAC/DC/Rly,8输入/6输出,集成2AI, SM1232模拟量输出模块2AO 14位分辩率		PLC-1200T	台
智能仪表控制			台			2		系统采用智能型的AI828AXS仪表,线性电流4～20mA输出,包含人工智能调节算法,模糊PID及参数自整定功能,可组成双闭环控制系统。全球通用的85～246VAC范围开关电源供电；输入采用数字校正系统,内置常用热电偶和热电阻非线性校正表格,测量精确稳定；采用先进的AI人工智能调节算法,无超调,具备自整定功能；先进计算机RS485通讯功能,采用AIBUS通讯协议,同AI系列仪表通讯协议兼容。		AI828P	厦门宇电
其它设备
实验用淡蓝色透明有机玻璃水箱	只			3			1、采用淡蓝色优质有机玻璃由几部分组成,工作槽需要稳定； 2、水箱底部均接有扩散硅压力变送器,对水箱的压力和液位进行检测和变送。水箱上部全部带开口,方便清洗。上水箱半径：11cm,高度30cm；下水箱半径:12.5cm,高度30cm。			SBCD-1	硕博
不锈钢温控实验箱	只			1			由加热箱、加热环、Pt100、温度变送器组成,加热箱内无水断电保护装置,也防止温度干烧。			SBCD-2	硕博
不锈钢储水箱	只			1			内有独特的结构设计和不锈钢过滤网,拆洗方便,采用1.5厚304不锈钢板制成,容量为150L以上,储水箱内部有过滤网罩,如果要清洗水箱内部的污垢可以把过滤网罩卸下来,以防杂物进入水泵和管道。水箱的上部和底部装须有注水不锈钢阀门和不锈钢排水阀门,方便实验用水的更换。			SBCD-3	硕博
电磁阀	套			1			电磁阀安装在电动调节阀的旁路,电磁阀工作压力：最小压力为0kg/cm2,最大压力为10kg/cm2；工作温度：－5～60℃。工作电压交流220v。			2W系列	德力西
接触器	只			2			220V交流接触器			CJX2-09	正泰
盘管	只			1			模拟工业现场的管道输送和滞后环节,在盘管上有三个不同的温度检测点,它们的滞后时间常数不同,在实验过程中可根据不同的实验需要选择不同的温度检测点。盘管的长度为20米,直径为DN15.盘管的出水通过手动阀门的切换既可以流入锅炉内胆。			SBCD-4	杭州硕博
阀门	只			15			整个系统管道由敷塑不锈钢管连接而成,其中储水箱底部装有出水阀,当水箱需要更换水时,把出水阀打开将水直接排出。			DN15	永德信不锈钢球阀
实验对象：不锈钢支架	套			1			1、304不锈钢管焊接而成； 2、尺寸：1.8×0.8×1.8（m）,承重250kg,结构为全不锈钢焊接框架结构。1800mm（高）×2000mm（长）×800mm（宽）；采用全开放式设计,美观大方,操作维护方便。			SBCD-5	硕博
锅炉	套			1			需有1800w二相电加热管加热的常压加热炉,容量为1升。包括加热层（锅炉内胆）和冷却层（锅炉夹套）,均由304不锈钢精制而成,主要完成相关的温度实验。做温度实验时,冷却层的循环水可以使加热层的热量快速散发,使加热层的温度快速下降。冷却层和加热层都装有温度传感器检测其温度,可完成温度的定值控制、串级控制,前馈-反馈控制,解耦控制等实验。控制精度在误差5%以内。			SBCD-6	硕博
控制系统实验平台	套			1			标准工业控制柜：采用标准工业控制柜,上置大功率通风扇,下有防水进风凹槽,前置高强度透明玻璃,其整体做前门,在不用打开柜门的情况下即可观看整柜仪表运行情况,前后门均加工业控制柜专业用锁,整柜体内外全喷塑防触电结构,另有接地装置,控制系统在控制柜中可分层摆挂,前置大面板装有各种标准件及控制仪表模块等。并配学生电脑桌。整体尺寸0.8M0.6M1.8M,1.2mm厚度铁皮组成。			SBCD-7	硕博
软件系统
MCGS组态软件（200点）					只			1	MCGS通用版	昆仑通态
DDC系统实验软件					套			1	RemoDAQ-8000 Utility	北京集智达
PLC编程软件					套			1	step 7 MicroWIN	西门子
网络控制软件					套			1	MCGS网络版	昆仑通态
仪表控制软件					套			1

增强型功能

1	主机监测单元	（以下功能需求需提供真实的投标产品视频演示,演示功能不能完全满足采购需求或没有提供演示视频的,按一项负偏离处理）：采用超薄可折叠导电材料技术,实时检测主机多路运行状况（4路以上）,并且带液晶显示和报警设置显示,主机检测单元可反复折叠不损坏电路,支持手机无线采集数据,并可用手机APP采集数据。主机监测单元功能要求：（1）利用手机APP采集传感器输出电压。（2）在主机检测单元上面可以显示每个通道采集的电压。（3）可以在主机检测单元上面设置超限电压,且能输出报警,不得少于4通道测量。	整个实验室配1套
2	过程控制传感器3D仿真软件	（以下功能需求需提供手机APP真实的投标产品视频演示,演示功能不能完全满足采购需求或没有提供演示视频的,按一项负偏离处理）： 1、提供以下7种传感器的网络教学资源包,内容至少包括产品说明、零件展示、装配演示、应用展示四个方面。（1）音轮式转速传感器（2）电容式油量传感器（3）浮子式油量传感器（4）动态扭矩传感器（5）差动变压器式位移传感器（6）浮子液位电阻式传感器（7）电容式液位传感器 2、可在3D虚拟仿真环境下进行理论学习与功能性验证实验。支持手机APP动态三维视图包括锁定轴向的平移、缩放及旋转。包括3D环境下的系统设备的认知、原理结构认知、系统的认知；学生可以在任何地方进行访问和控制。	整个实验室配1套
3	Python 数据采集卡（支持labview二次开发）	数据采集卡采用工业级的解决方案,采用USB接口,具体功能指标要求：（1）具有8路模拟量输入：8路电压输入。ADC分辨率：14位,最大采样速率：100K/S。（2）2路模拟量输出：12位,0-10V,100Ksa/s （3）2路1MHz计数、PWM测量输入,2路1MHzPWM、脉冲发生器。（4）具有多种采样方式：定时采样,定长采样,单步采样,实时采样。（5）具有输入低通滤波,过压保护功能。（6）具有12路数字量输入输出：6路输入,6路输出。（7）支持波形输出：正弦波,方波,三角波,锯齿波任意波形,上位机软件可采集可调节。（8）波形频率可调：范围0-10000HZ,上位机软件显示控制。	1套
4	物联网控制系统	配有二种无线通讯模块：Zigbee通讯模块、WiFi通讯模块。可以根据需要搭设不同的无线通讯传感网。物联网控制系统主要由以下几部分组成：AD转换、触摸屏和STM单片机,WiFi通信模块,ZigBee模块和上位机组成。 1、AD转换部分：（8路模拟量输入（A/D）输入0-5v,0.01v分辨率。4路模拟量输出（D/A）输出0-5v,0.01v分辨率,8路数字量输入（DI）,4路数字量输出（DO）。 2、触摸屏和STM单片机CORTEX-M3为内核的STM32F103VET6主芯片及其外围电路,3.5寸带触摸显示屏,各无线模块接口等；15系列单片机STC15L2K60S2及其外围电路,蓝牙和ZIGBEE模块接口等等。各无线数据传输模块均已接入到二者上面,包括主控单元模块上面的WIFI模块（本WIFI模块只与路由器连接）。数据采集单元模块上模块（从机）,ZIGBEE模块（B端）,分别可以和主控单元模块上ZIGBEE模块（B端）通信,主控单元的模块与数据采集单元的模块通过交互通信实现数据交换,最终结果可通过WIFI发送到电脑终端。 3、WiFi通信模块：最高传输速率230400bps,TCP连接最大连接数>20UDP连接最大连接数>20串口波特率50~230400bps。 4、ZigBee模块：CC2530F256,无线频率：2.4 GHz工作电压：2 V~3.6 V,输出功率：4.5 dBm。模块使用STM32F103作为主控制器,完成传感器数据的采集与处理,利用WiFi模块可以将传感器数据上传到移动安卓等网络设备上,利用有线网、无线网等可以远程访问传感器数据。 ZIGBEE组网实验（触摸屏的组网图）截图电脑PID参数调节与控制	整个实验室配1套
5	云服务平台	每套传感器实验设备通过数据采集每个实验课内容与学生手机进行绑定,实现过程控制参数的在线采集与云服务平台的数据上传,完成实验后可自动生成WORD文档、自动生成实验数据记录表格、自动生成实验曲线；教师机通过云服务平台检查实验内容,并具有批改作业功能以及PPT共享等功能。	1套

五、控制实验

特性实验

1、水箱单容特性实验

2、水箱双容特性实验

3、上下水箱双容特性实验

4、电动阀流量特性实验

5、变频器流量特性实验

6、温度特性实验

7、压力特性实验

8、箱液位数学模型的测定实验

单回路控制实验

1、电动调节阀支路单容液位控制实验

2、变频器支路单容液位控制实验

3、上水箱双容液位控制实验

4、上下水箱双容液位控制实验

5、三容液位控制实验

6、电动调节阀支路流量控制实验

7、变频器支路流量控制实验

8、锅炉内胆温度控制实验

9、锅炉内胆温度位式控制

串级控制实验

1、上水箱双容串级控制实验

2、上水箱液位与电动阀支路流量串级控制实验

3、上水箱液位与变频器支路流量串级控制实验

4、三闭环三容液位串级控制实验

5、温度流量串级控制实验

比值控制实验

1、单闭环比值流量控制实验

2、随动流量比值控制实验

解耦控制实验

1、上水箱双容液位解耦控制实验

滞后控制实验

1．Smith预估控制实验

6、无线网络控制实验

（1）ZIGBEE通讯实验

（2）ZIGBEE组网实验

（3）WiFi通讯实验与电脑通信（投标文件需提供满足该实验需求的软件界面截图,界面截图不能完全满足实验需求或没有提供界面截图的,按一项负偏离处理）

（4）PID参数调节与控制

（5）触摸屏显示功能

（6）手机APP显示与控制（投标文件需提供满足该实验需求的软件界面截图,界面截图不能完全满足实验需求或没有提供界面截图的,按一项负偏离处理）

（7）开关量控制实验

7、Python实验

（1）基于Python界面设计应用

（2）基于Python界面与逻辑分离应用

（3）基于Python串口通信应用

（4）基于Python通信与显示应用

（5）基于Python多线程串口通信应用

（6）基于Python模拟量单通道读取应用

（7）基于Python模拟量多通道读取应用

（8）基于Python模拟量动态采样读取应用

（9）基于Python控制模拟量输出应用

（10）基于Python模拟量定时读取应用

（11）基于Python开关量频率读取应用

（12）基于Python波形发生器应用（投标文件需提供满足该实验需求的软件界面截图,界面截图不能完全满足实验需求或没有提供界面截图的,按一项负偏离处理）

（13）基于Python模拟量PID控制应用（投标文件需提供满足该实验需求的软件界面截图,界面截图不能完全满足实验需求或没有提供界面截图的,按一项负偏离处理）

（14）基于Python的传感器数据采集应用

五、其他要求：

1、培训：原厂工程师上门培训,不少于2次,每次时间不少于2天；

2、售后服务：免费保修≧2年（上门服务）,终身维护；

3、投标文件提供制造商针对本项目的售后服务承诺书扫描件。

4、为保护软件知识产权和方便后期维护升级,投标人需提供正版软件。投标文件提供传感器3D仿真软件的软件著作权证书扫描件。

5、为保护软件知识产权和方便后期维护升级,投标人需提供正版软件。投标文件提供python数据采集软件平台的软件著作权证书扫描件。

6、为保护软件知识产权和方便后期维护升级,投标人需提供正版软件。投标文件提供过程控制仿真软件的软件著作权证书扫描件。

品目2：半实物过程控制模拟对象仿真系统

参考图片

一、基本要求和功能：

1、仿真系统基于mcgs主流组态软件和Matlab/RTW实时控制模式,按照实际的过程控制系统中各个对象的传递函数,将其变换为差分方程,再通过C语言编写,能够模拟实际对象的特性,并能将控制计算机中的数据转换成模拟信号供外部控制系统使用。

2、系统能够模拟工业生产过程的四大热工参数,包括液位对象,温度对象,流量对象,压力对象,无缝对接"过程控制实验装置"的控制系统,能够完成基本对象特性测试、单闭环控制、串级控制、前馈反馈控制、流量比值控制等实验,可以替代被控对象。

3、系统含有计算机仿真系统组态软件、数据采集和输出模块、智能调节器、整个系统模拟布局图、输出采集、反馈输入控制六部分。面板模拟布局图图中各器件的位置与配套软件界面图中的位置、接线端子一一对应。

二、系统主要技术参数：

系统由硬件实验箱和软件二部分组成。

1、硬件部分功能要求：

（1）仿真系统中的硬件部分为手提箱式结构。

（2）采用远程数据采集模块,D/A模块4路模拟输出4~20mA电流的ADAM-4017? 4只,A/D模块8路模拟输入1~5V的研华ADAM-4024?? 2只。采用智能调节器3只（精度：0.2级输出：4～20mA）。全开放的内部参数设定；具备自整定功能。

（3）变送电流信号显示：要求组态软件界面中含有液位变送电流3个、流量计电流不少于2个、压力变送电流至少1个、温度计变送电流不少于5个；显示框显示实时国家标准电流信号的数据。

2、软件部分主要功能要求：

（1）基于工控软件软件和Matlab/RTW开发,能够模拟实际对象的特性,并且能将控制计算机中的数据转换成模拟信号供外部控制系统使用。

（2）系统须采用软件与硬件结合的控制方式来完成实验,能够实现硬件设置某一给定值后,最终通过软件的实时动态显示,并达到硬件的最初设置给定值,从而达到最终的控制要求,要求真实准确,能通过具体实验验证。

（3）通过界面观察各个模块的数据,并能通过软件查看控制过程中的实时曲线。

（4）动画显示及刻度显示：要求组态软件界面中各管路液体的流向必须具有动态的动画显示,各水箱液位、储水箱液位具有明显的刻度显示。

（5）要求提供单容液位控制、比值控制、串级控制3种实验的Simulink控制软件建模界面、建模响应曲线、控制响应曲线（投标文件需提供满足以上采购需求的实验软件界面截图不少于9张,界面截图不能完全满足采购需求或没有提供界面截图的,按一项负偏离处理）。