三容水箱對象系統(tǒng)實驗裝置,過程控制實驗裝置

來源：    作者：    發(fā)布時間：2020-1-2 19:33:16

TRYGC-05三容水箱對象系統(tǒng)實驗裝置

一、三容水箱對象系統(tǒng)實驗裝置簡介

TRYGC-05三容水箱對象系統(tǒng)實驗裝置是由三只互相聯(lián)通的水箱組成，這是一臺具有多個輸入和多個輸出的非線性耦合被控物理模型。它的出現(xiàn)為大專院校，科研院所從事自動控制理論和過程控制研究的教師和科研人員提供了一個具體的復(fù)雜的被控對象。三個水箱的液位之間存在一定的非線性耦合關(guān)系。在這個系統(tǒng)中，既可以進(jìn)行單個水箱的液位單回路控制，也可以對相鄰兩個水箱的液位進(jìn)行解耦控制，更可以對三個水箱的液位進(jìn)行多變量的控制。另外，可以通過閥門的切換將三容水箱控制系統(tǒng)簡化雙容液位控制系統(tǒng)。

“三容水箱對象系統(tǒng)實驗裝置”是模擬現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中對液位進(jìn)行測量、控制，觀察其變化特性，研究過程控制規(guī)律的教學(xué)產(chǎn)品。它具有過程控制動態(tài)過程的一般特點（大慣量、大延時、非線性），是控制理論與控制工程、過程控制理論教學(xué)、實驗和研究的理想實驗平臺。通過水箱液位的控制系統(tǒng)實驗，用戶除了掌握過程控制理論、計算機(jī)、儀器儀表知識和現(xiàn)代控制技術(shù)之外，還可以熟悉生產(chǎn)過程的工藝流程，從控制的角度理解它的靜態(tài)和動態(tài)的工作特性。（注：控制系統(tǒng)由用戶自行配套或選購本公司生產(chǎn)的三容水箱綜合控制系統(tǒng)實驗平臺”，常規(guī)配置采用遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊作為控制系統(tǒng)。）

二、三容水箱對象系統(tǒng)實驗裝置實驗內(nèi)容（常規(guī)配置）

TRYGC-11過程控制實驗裝置

一、過程控制實驗裝置簡介

TRYGC-11過程控制實驗裝置是本企業(yè)根據(jù)自動化專業(yè)及其相關(guān)專業(yè)教學(xué)的特點，吸收了國內(nèi)外同類實驗裝置的特點和長處，經(jīng)過精心設(shè)計、多次實驗和反復(fù)論證，研發(fā)的一套全新的實驗裝置。它采用多種常用的控制方式和理論，除了常見的PID算法及其改進(jìn)算法外，還增加了模糊控制、人工神經(jīng)元控制等國內(nèi)外先進(jìn)的控制策略。此外，本裝置還嵌入了上流行的MATLAB（數(shù)學(xué)軟件）軟件平臺，使老師和學(xué)生能輕松方便地進(jìn)行算法編制。

本裝置可滿足《自動控制理論》、《過程控制》、《自動化儀表》以及《傳感器檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)》等課程的實驗教學(xué)，除了能滿足本、?？茖W(xué)生不同層次的實驗教學(xué)要求，還能為研究生、相關(guān)專業(yè)老師和工程技術(shù)人員進(jìn)行復(fù)雜控制系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)等方面的研究，提供了實驗對象和實現(xiàn)的途徑。

二、過程控制實驗裝置特點

1.本裝置的各種功能均綜合在一個實驗臺上，采用積木式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、造型美觀大方、便于運輸及實驗室的多臺布局。

2.對象小型化、適應(yīng)性強、綜合性強，控制對象模型由不銹鋼和有機(jī)玻璃水箱組成，實驗水箱在屏右邊能清楚看見，管道流程直觀、清晰。

3.參數(shù)全面，涵蓋了液位、流量、壓力、溫度四大典型過程控制參數(shù)。

4.小型（小功率）執(zhí)行元件，它們是二個磁力驅(qū)動泵和一個電加熱器，使整體結(jié)構(gòu)更為緊湊、小型化。

5.系統(tǒng)控制方式多樣性

主要有位式控制、連續(xù)控制、模擬PID控制、智能儀表控制、PLC控制、單片機(jī)控制、計算機(jī)控制、兩套磁力泵交流變頻調(diào)速控制和單相移相調(diào)壓控制等，并可組成不同的控制方式。

6.安全保護(hù)齊全

設(shè)有電壓型漏電保護(hù)器和電流型漏電保護(hù)器各一組；強電連接線及插座均采用全封閉結(jié)構(gòu)，使用安全、可靠、防觸電；強、弱電連接及插座分開，不會混插，避免錯接線而損壞設(shè)備。

三、過程控制實驗裝置組成

本裝置集多參數(shù)控制為一體，由過程控制對象、傳感器、變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、顯示器和計算機(jī)（用戶自配）等組成。

1.控制對象的模型由上、中、下三個水箱及一個儲水箱組成，上、中、下水箱由兩臺磁力泵供水。上、中兩個水箱各裝有一個擴(kuò)散硅壓力變送器來檢測壓力和液位；下水箱是一個復(fù)合式水箱，其中內(nèi)筒不銹鋼水箱中裝有500W電加熱器和PT100溫度傳感器。主管道上裝有小型渦輪流量計（定做）、小型閥門和兩臺磁力驅(qū)動泵。水箱中的水位、壓力、水溫以及供水的流量都可以用于構(gòu)成控制系統(tǒng)的被控參量。兩臺磁力泵中的任一臺都可作為調(diào)節(jié)通道或干擾通道，模擬現(xiàn)場產(chǎn)生的干擾信號，以驗證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性能。

2.實驗掛箱

本裝置共提供九個實驗掛箱，分別是傳感器輸出與顯示；單片機(jī)控制；模擬PID實驗掛箱（配兩個）；位式、連續(xù)控制掛箱；面板流程圖；交流變頻器（日本三菱）掛箱（配兩個）；PLC控制器（西門子S7－200）掛箱。

3.專用編程電纜線

4.485通訊轉(zhuǎn)換器

5.豪華型電腦桌

6.計算機(jī)（用戶自備）

7.上位機(jī)軟件

PLC編程環(huán)境軟件為它可以對S7-200的所有功能進(jìn)行編程。上位機(jī)具有二種監(jiān)控軟件：

工控組態(tài)軟件：利用PC/PPI電纜線組成PLC與工控組態(tài)軟件監(jiān)控系統(tǒng)，以及利用RS232/485轉(zhuǎn)換器組成智能調(diào)節(jié)儀與工控組態(tài)軟件監(jiān)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)對被控對象過渡過程的數(shù)據(jù)采集和存儲，數(shù)據(jù)曲線的動態(tài)顯示和監(jiān)控。工控組態(tài)軟件還可以對控制對象的圖形任意組態(tài)，動態(tài)顯示，編制控制策略，輸出實時曲線、歷史曲線、實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)，打印工程報表，操作菜單設(shè)計等一系列強大的功能。

(2)單片機(jī)數(shù)據(jù)采集與算法控制軟件：利用RS232通信接口，配合單片機(jī)控制與計算機(jī)算法控制軟件，實現(xiàn)各種數(shù)字式PID運算控制和各種先進(jìn)的智能控制，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時采集作圖。而且可使用數(shù)學(xué)軟件編制各種新型的、先進(jìn)的控制算法。另外單片機(jī)還可作為獨立的控制器對系統(tǒng)進(jìn)行控制。

四、過程控制實驗裝置技術(shù)指標(biāo)

1.供電電源：單相三線220V±10%50Hz

2.整機(jī)最大功耗：＜1kVA

3.整機(jī)尺寸：172cm×73cm×160cm

五、過程控制實驗裝置基本實驗項目