集散控制系統(tǒng)，集散型過(guò)程控制綜合實(shí)驗(yàn)裝置
2026-03-27 09:03
集散型過(guò)程控制綜合實(shí)驗(yàn)裝置（Process Control System，簡(jiǎn)稱PCS）是自動(dòng)化、測(cè)控技術(shù)與儀器、化工自動(dòng)化等相關(guān)專業(yè)銜接理論知識(shí)與工程實(shí)踐的關(guān)鍵實(shí)訓(xùn)載體，其核心是通過(guò)工業(yè)級(jí)實(shí)訓(xùn)設(shè)備，模擬現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中溫度、壓力、流量、液位等關(guān)鍵參數(shù)的測(cè)量與控制過(guò)程，驗(yàn)證過(guò)程控制理論、研究控制規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生掌握集散控制系統(tǒng)（DCS）組態(tài)、參數(shù)檢測(cè)、系統(tǒng)調(diào)試及故障分析的核心技能。實(shí)驗(yàn)裝置的科學(xué)性、專業(yè)性與規(guī)范性，直接決定了實(shí)訓(xùn)教學(xué)的質(zhì)量，不僅還原了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的過(guò)程控制場(chǎng)景，更貼合航空航天、能源動(dòng)力、化工等行業(yè)的崗位技能需求，為學(xué)生搭建了從理論認(rèn)知到實(shí)踐操作、從技能訓(xùn)練到職業(yè)適配的完整平臺(tái)，助力學(xué)生成長(zhǎng)為符合行業(yè)需求的技術(shù)型、應(yīng)用型人才，同時(shí)也可作為企業(yè)技術(shù)人員、儀表操作人員的培訓(xùn)設(shè)備。
集散型過(guò)程控制綜合實(shí)驗(yàn)裝置圍繞“過(guò)程模擬、參數(shù)檢測(cè)、控制調(diào)節(jié)、組態(tài)監(jiān)控”四大核心需求配置，形成了覆蓋工業(yè)過(guò)程模擬、參數(shù)精準(zhǔn)采集、多種控制策略實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)組態(tài)分析的全流程設(shè)備體系，主要分為過(guò)程模擬裝置、參數(shù)檢測(cè)設(shè)備、控制調(diào)節(jié)設(shè)備、組態(tài)監(jiān)控設(shè)備四大類，各類設(shè)備協(xié)同發(fā)力，確保實(shí)訓(xùn)教學(xué)的全面性、專業(yè)性與安全性，適配《自動(dòng)控制原理》《過(guò)程控制》《自動(dòng)化儀表》等相關(guān)課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)需求。
過(guò)程模擬裝置是開(kāi)展實(shí)訓(xùn)教學(xué)的前提，主要用于模擬工業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)的物理過(guò)程，為參數(shù)檢測(cè)與控制調(diào)節(jié)提供真實(shí)的被控對(duì)象，是保障實(shí)訓(xùn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、貼合工業(yè)實(shí)際的基礎(chǔ)，同時(shí)滿足相關(guān)專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的基礎(chǔ)需求。
實(shí)訓(xùn)操作臺(tái)（實(shí)驗(yàn)柜）是過(guò)程模擬與設(shè)備集成的核心載體，多采用工業(yè)級(jí)全鋼或鋁合金組合式結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)柜采用完全敞開(kāi)設(shè)計(jì)，內(nèi)部器件全部可視，便于直觀教學(xué)和維護(hù)，整體尺寸常見(jiàn)為1600mm×850mm×1900mm或800mm×600mm×1700mm，組合后尺寸可達(dá)2200mm×1900mm×700mm，重量約200-250Kg。操作臺(tái)分為多層設(shè)計(jì)，第一層可放置各類檢測(cè)儀表、控制模塊，第二層用于固定過(guò)程模擬單元與連接管路，頂部通常配備照明和散熱設(shè)備，部分操作臺(tái)還設(shè)有抽屜、收納槽和實(shí)驗(yàn)專用線掛線架，便于工具、配件及實(shí)驗(yàn)線路的收納與管理，底部安裝帶剎車的萬(wàn)向輪，便于移動(dòng)和固定。操作臺(tái)表面配備防刮耐磨面板，預(yù)留管路穿線孔，同時(shí)配置帶過(guò)載保護(hù)的電源分配單元和信息插座，工作電源采用單相交流220VAC±10%、50Hz±5%、16A，系統(tǒng)需接地良好，保障實(shí)訓(xùn)操作的安全性與便捷性。
核心模擬單元是過(guò)程模擬的核心設(shè)備，主要包括流體過(guò)程模擬與熱工過(guò)程模擬兩大模塊。流體過(guò)程模擬模塊通常配置三水箱系統(tǒng)和雙路供水系統(tǒng)，包含不銹鋼儲(chǔ)水箱、三個(gè)串接有機(jī)玻璃圓筒型水箱，可實(shí)現(xiàn)單容、雙容、三容液位的模擬控制，部分裝置還配備磁力驅(qū)動(dòng)泵、循環(huán)泵等供水設(shè)備，實(shí)現(xiàn)進(jìn)排水自控，減輕實(shí)驗(yàn)人員勞動(dòng)強(qiáng)度；熱工過(guò)程模擬模塊主要由三相4.5kW電加熱鍋爐、鋁塑盤管等組成，可模擬工業(yè)生產(chǎn)中的溫度控制過(guò)程，鍋爐加熱內(nèi)膽配備水位液位保護(hù)裝置，水位未達(dá)到規(guī)定高度時(shí)，控制系統(tǒng)無(wú)法控制可控硅調(diào)壓器工作，保障實(shí)訓(xùn)安全。此外，系統(tǒng)還配備管路系統(tǒng)，采用耐腐蝕、密封性好的管路及封閉式強(qiáng)電接線插頭，防止觸電事故和管路泄漏，同時(shí)設(shè)置流量調(diào)節(jié)支路，可實(shí)現(xiàn)流量的靈活調(diào)節(jié)，模擬工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的流體輸送過(guò)程。
輔助模擬設(shè)備包括儲(chǔ)水箱、進(jìn)排水自控裝置、管路固定支架等，儲(chǔ)水箱用于穩(wěn)定供水，進(jìn)排水自控裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化補(bǔ)水與排水，減少人工操作；管路固定支架用于固定各類管路，防止管路晃動(dòng)，保障實(shí)訓(xùn)安全；部分裝置還配備鍋爐加熱程控保護(hù)系統(tǒng)，電加熱管電源控制開(kāi)關(guān)采用鑰匙開(kāi)關(guān)，由教師統(tǒng)一管理，避免無(wú)關(guān)人員誤操作，進(jìn)一步提升實(shí)訓(xùn)安全性。
DB-CG28 集散型過(guò)程控制綜合實(shí)驗(yàn)裝置
一、概述：
集散型過(guò)程控制綜合實(shí)驗(yàn)裝置（Process Control System，簡(jiǎn)稱PCS），是模仿現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中常見(jiàn)的物理量，諸如溫度、壓力、流量、液位等參數(shù)，對(duì)其進(jìn)行測(cè)量、控制，分析過(guò)程參數(shù)變化特性，研究過(guò)程控制規(guī)律的教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，過(guò)程控制綜合實(shí)驗(yàn)裝置選用智能化的工業(yè)用儀器儀表，接近工業(yè)實(shí)際，使用安全，運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)簡(jiǎn)單，性價(jià)比優(yōu)越。本裝置集合多種控制方式，再現(xiàn)實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用的控制手段，并提供用戶更友好的開(kāi)發(fā)接口。
1、功能：
(1)、集散型過(guò)程控制綜合實(shí)驗(yàn)裝置可滿足“自動(dòng)調(diào)節(jié)原理”，“過(guò)程控制”，“控制儀表”，“自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與傳感器”,“計(jì)算機(jī)”及相關(guān)課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)需求；
(2)、集散型過(guò)程控制綜合實(shí)驗(yàn)裝置可作為有關(guān)企業(yè)技術(shù)人員、儀表操作人員、系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控人員的實(shí)習(xí)、培訓(xùn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
2、技術(shù)支持：
公司依托浙江大學(xué)強(qiáng)大的技術(shù)支持，擁有過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置的自主開(kāi)發(fā)能力。結(jié)合控制領(lǐng)域的新理論、新方法，公司將源源不斷研制和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)備，開(kāi)發(fā)各種先進(jìn)控制算法，以適應(yīng)高校教學(xué)實(shí)驗(yàn)改革，滿足現(xiàn)代化教育發(fā)展的需要，促進(jìn)向更高層次發(fā)展。
公司倡導(dǎo)誠(chéng)信服務(wù)，竭力做好客戶服務(wù)和技術(shù)支持工作。通過(guò)直觀真實(shí)的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生全面系統(tǒng)地了解過(guò)程控制系統(tǒng)的特性，學(xué)習(xí)掌握控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。
二、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)：
1、外形結(jié)構(gòu)：
（1）、三水箱配置；雙路供水系統(tǒng)。
（2）、實(shí)驗(yàn)柜完全敞開(kāi)設(shè)計(jì)，內(nèi)部器件全部可視，有利直觀教學(xué)和維護(hù)。
（3）、人性化設(shè)計(jì)，配有儲(chǔ)水箱，進(jìn)排水自控裝置，減輕實(shí)驗(yàn)人員勞動(dòng)強(qiáng)度。配有實(shí)驗(yàn)專用線的掛線架，取線掛線方便、整潔、美觀。為實(shí)驗(yàn)文明操作提供條件。
（4）、裝置的儀表、部件均選用現(xiàn)代化技術(shù)工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，智能化程度高。精度好，規(guī)格多樣。有利直觀教學(xué)和拓寬學(xué)生工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)知識(shí)。為以后走上社會(huì)打好結(jié)實(shí)基礎(chǔ)。
（5）、安全度高，系統(tǒng)配有漏電保護(hù)，帶保護(hù)套的專用實(shí)驗(yàn)電源連線，及溫控箱防止無(wú)水加溫自動(dòng)控制等，力求保護(hù)人身、設(shè)備安全。
（6）、開(kāi)放度好，在教師指導(dǎo)下，學(xué)生可觀察、可自己動(dòng)手參與操作、可自行編程進(jìn)行驗(yàn)證、可根據(jù)記錄的實(shí)時(shí)曲線進(jìn)行理論分析等。
（7）鍋爐加熱程控保護(hù)系統(tǒng)
A、鍋爐加熱內(nèi)膽加由水位液位保護(hù)裝置，水位不達(dá)到一定的高度，控制系統(tǒng)不能控制可控硅調(diào)壓器工作。
B、電加熱管電源控制開(kāi)關(guān)采用鑰匙開(kāi)關(guān)，不實(shí)驗(yàn)時(shí)，由教師保護(hù)放置鑰匙，避免無(wú)關(guān)人員誤操作。
（8）、電源保護(hù)措施
A、加有電流型漏電保護(hù)器。
B、三相電源加有保險(xiǎn)管，防止斷路。
（9）、電源啟�？刂品绞�；
采用啟停按鈕控制接觸器來(lái)控制電源的啟停。
（10）、漏電保護(hù)裝置及安全性和安全承諾；
A、各種電源及各種儀表的可靠的保護(hù)功能
B、各種電源及各種儀表的強(qiáng)電采用開(kāi)關(guān)控制，學(xué)生不自行接線，不存在強(qiáng)弱電混插的問(wèn)題。
C、實(shí)驗(yàn)強(qiáng)電接線插頭采用封閉式結(jié)構(gòu)，防止觸電事故的發(fā)生。
(11)、系統(tǒng)水路圖
三、技術(shù)參數(shù)與要求:
1、供電電源
單相交流電源：220VAC±10%、50Hz±5%、16A，系統(tǒng)必需接地良好。
2、實(shí)驗(yàn)室應(yīng)有水源和進(jìn)排水口。進(jìn)排水口與設(shè)備間距離一般要求小于10米
3、上位計(jì)算機(jī)組態(tài)軟件
(1)、SCKEY 系統(tǒng)組態(tài)軟件
(2)、實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件圖形化組態(tài)軟件
4、外形尺寸（組合后）：2200mmX1900mmX700mm。
5、重量：實(shí)驗(yàn)柜，約重200Kg；實(shí)驗(yàn)臺(tái)+實(shí)驗(yàn)架，約重250Kg
四、系統(tǒng)配置
| 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) | ||||
| 名稱 | 單位 | 數(shù)量 | 備注 | 特點(diǎn) |
| 智能電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 | 只 | 1 | 等百分比特性內(nèi)置侍服放大器,稀土永磁同步電機(jī),體積小,力矩大.工作電壓 24VAC，輸入電流4-20mADC(美國(guó)) | 等百分比特性內(nèi)置侍服放大器,稀土永磁同步電機(jī),體積小,力矩大,比普通的電動(dòng)閥貴 |
| 二相磁力泵 | 臺(tái) | 1 | 靜音，工作電源：220VAC，50Hz，120W | 聲音比較小,有利于實(shí)驗(yàn)室保持安靜,工作的穩(wěn)定性非常好 |
| 三相磁力泵 | 臺(tái) | 1 | 無(wú)泄漏，低噪音，三相220VAC，250W。 | |
| 三菱變頻器 | 只 | 1 |
輸入電源：220VAC，50Hz；輸出：三相220VAC0.4Kw； 輸出頻率變化范圍：0-250Hz，實(shí)際應(yīng)用設(shè)定為50/60Hz； 信號(hào)輸入：4-20mADC。 |
|
| 溫控調(diào)壓模塊+散熱器 | 套 | 1 | 全隔離單相交流可控硅調(diào)壓模塊；控制信號(hào)：4-20mADC。 | 自行設(shè)計(jì)性能可靠安全 |
| 加熱環(huán) | 只 | 1 | 功率：1600W，220VAC。 | |
| 傳 感 變 送 器 | ||||
| 擴(kuò)散硅壓力（液位）變送器 | 只 | 3 | 選用美國(guó)NovaSensor原裝進(jìn)口的擴(kuò)散硅隔離探頭。0.5級(jí)精度；輸出信號(hào)：選4-20mADC（二線制）；接頭及外殼材料：不銹鋼（1Cri18Ni9Ti）。 | 不銹鋼隔離膜片,適用范圍廣,高精度,高溫定性,高可靠性,結(jié)構(gòu)精巧安裝方便,零點(diǎn)漂移小,它的價(jià)格是普通的傳感器的兩倍 |
| 壓力變送器 | 只 | 1 | 選用美國(guó)NovaSensor原裝進(jìn)口的擴(kuò)散硅隔離探頭。0.5級(jí)精度；輸出信號(hào)：選4-20mADC（二線制）；接頭及外殼材料：不銹鋼（1Cri18Ni9Ti）。 | |
| Pt100溫度傳感器及溫度變送器 | 套 | 4 | Pt100：A級(jí)；溫度變送器：0.5級(jí)精度，0-100℃。 | |
| 渦輪流量計(jì)及流量變送器 | 套 | 1 | （1）量程：選0-800L/h；（2）輸出信號(hào)：4-20mADC；（3）精度：0.2級(jí)。 | 結(jié)構(gòu)小巧精致,安裝方便,精度高 |
| FMCLDE電磁流量計(jì) | 套 | 1 | （1）量程：選0-800L/h；（2）輸出信號(hào)：4-20mADC；（3）精度：0.2級(jí)。 | |
DCS控制站硬件
| 序號(hào) | 名稱 | 型號(hào) | 單位 |
| 1 | 機(jī)柜 | XP201S | 1個(gè) |
| 2 | I/O機(jī)籠 | XP211 | 1個(gè) |
| 3 | 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡 | XP233 | 1塊 |
| 4 | 主控制卡 | XP243 | 1塊 |
| 5 | 電源（5V,24V)150W | XP251-1 | 1個(gè) |
| 6 | 電源箱機(jī)籠 | XP251 | 1個(gè) |
| 7 | AC配電箱 | XP256 | 1個(gè) |
| 8 | 6路電流信號(hào)輸入卡 | XP313 | 2塊 |
| 9 | 4路模擬量輸出卡 | XP322 | 1塊 |
| 10 | 8路晶體管觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)量輸出卡 | XP362 | 1塊 |
| 11 | 通訊接口卡 | XP244 | 1塊 |
| 12 | 電源指示卡 | XP221 | 1塊 |
| 13 | 端子板轉(zhuǎn)接模塊 | XP521 | 3塊 |
| 14 | 交流開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸入端子板（110VAC） | XP563-110V | 2塊 |
| 15 | 交流開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸入端子板（220VAC） | XP563-220V | 2塊 |
操作站軟件
| 序號(hào) | 名稱 | 型號(hào) | 單位 |
| 1 | 實(shí)時(shí)監(jiān)控 | XP111 | 2套 |
| 2 | 工程師站組態(tài)軟件 | XP135 | 1套 |
| 3 | OPC軟件 | OPC綜合版 | 1套 |
| 4 | 中文Windows 2000 | 授權(quán)標(biāo)準(zhǔn)版 | 1套 |
| 5 | 空開(kāi) | C65N-2P-D/10A | 1個(gè) |
| 6 | 端子 | SAK2.5EN | 1只 |
PLC控制系統(tǒng)：
| 中央處理單元 | 1500系列6ES71511-1PN | 套 | 1 |
配DI、DO、AI、AO及CM、底座，背板 CPU 1511-1 PN，150 KB 程序，1 MB 數(shù)據(jù)；60 ns；集成 2x PN 接口 |
|
| 擴(kuò)展模塊 | 存儲(chǔ)卡 | 存儲(chǔ)卡4M | 套 | 1 | |
| 電源模塊 | PS：60 W，額定輸入電壓 AC/DC 120/230 V | 套 | 1 | ||
| 模擬量輸出模塊 | AQ 4：模擬量輸出模塊，AQ 4x U/I ST, 35mm模塊， | 套 | 1 | ||
| 模擬量輸入模塊 | AI 8：模擬量輸入模塊，高速，AI 8x U/I HS, 35mm模塊， | 套 | 2 | ||
| 開(kāi)關(guān)量輸入輸出 | DI16/DQ16：數(shù)字量輸入/輸出模塊，16x 24VDC/16x 24VDC/ 0.5A BA, 25mm模塊， | 套 | 1 |
故障設(shè)置箱（1套）
1、智能調(diào)節(jié)閥輸入故障
2、壓力變送器故障
3、渦輪流量計(jì)故障
也可以在設(shè)備硬件上拆裝傳感器和管道，設(shè)置傳感器安裝及管路鋪設(shè)故障，并作計(jì)時(shí)考核
| 其 它 設(shè) 備 | |||
| 實(shí)驗(yàn)用淡藍(lán)色透明有機(jī)玻璃水箱 | 只 | 3 | 三個(gè)圓型有機(jī)玻璃水箱 |
| 銹鋼溫控實(shí)驗(yàn)箱 | 只 | 1 | 由加熱箱、冷卻箱、溢流箱、加熱環(huán)、Pt100、溫度變送器組成，加熱箱內(nèi)無(wú)水?dāng)嚯姳Ｗo(hù)裝置，也防止溫度干燒。 |
| 不銹鋼儲(chǔ)水箱 | 只 | 1 | 內(nèi)有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和不銹鋼過(guò)濾網(wǎng)，拆洗方便 |
| 儲(chǔ)水箱自動(dòng)進(jìn)、排水裝置 | 套 | 1 | 自動(dòng)進(jìn)排水減輕實(shí)驗(yàn)老師工作 |
| 接觸器 | 只 | 4 | 施耐德（德國(guó)） |
| 繼電器 | 只 | 4 | 歐姆龍（日本） |
| 電磁閥 | 只 | 4 | 三力信（國(guó)產(chǎn)） |
| 液面探頭 | 只 | 2 | 自制 |
| 配有24v直流穩(wěn)壓電源 | 只 | 2 | 朝陽(yáng)電源 |
| 全部不銹鋼管及配件，增加設(shè)備的使用壽命。 | 套 | 1 | 外加工 |
| 實(shí)驗(yàn)柜 | 臺(tái) | 1 | 2000mm（高）×1200mm（長(zhǎng)）×700mm（寬）；采用全開(kāi)放式設(shè)計(jì)，美觀大方，操作維護(hù)方便 |
| 實(shí)驗(yàn)臺(tái)及實(shí)驗(yàn)架 | 套 | 1 | 外加工2000mm（高）×1200mm（長(zhǎng)）×700mm（寬） |
| 鍋爐保護(hù)系統(tǒng) | 套 | 1 | 鍋爐加熱防干燒系統(tǒng) |
五、實(shí)驗(yàn)?zāi)夸洠?br style="padding: 0px; margin: 0px;" /> DCS和PLC控制實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
特性實(shí)驗(yàn)
1、 水箱單容特性實(shí)驗(yàn)
2、 水箱雙容特性實(shí)驗(yàn)
3、 上下水箱雙容特性實(shí)驗(yàn)
4、 電動(dòng)閥流量特性實(shí)驗(yàn)
5、 變頻器流量特性實(shí)驗(yàn)
6、 溫度特性實(shí)驗(yàn)
7、 壓力特性實(shí)驗(yàn)
單回路控制實(shí)驗(yàn)
1、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥支路單容液位控制實(shí)驗(yàn)
2、變頻器支路單容液位控制實(shí)驗(yàn)
3、上水箱雙容液位控制實(shí)驗(yàn)
4、上下水箱雙容液位控制實(shí)驗(yàn)
5、三容液位控制實(shí)驗(yàn)
6、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥支路流量控制實(shí)驗(yàn)
7、變頻器支路流量控制實(shí)驗(yàn)
8、鍋爐內(nèi)膽溫度控制實(shí)驗(yàn)
9、鍋爐內(nèi)膽溫度位式控制
串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)
1、上水箱雙容串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)
2、上水箱液位與電動(dòng)閥支路流量串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)
3、上水箱液位與變頻器支路流量串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)
4、三閉環(huán)三容液位串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)
5、溫度串級(jí)實(shí)驗(yàn)
6、溫度流量串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)
7、溫度與溫度的串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)
比值控制實(shí)驗(yàn)
1、單閉環(huán)比值流量控制實(shí)驗(yàn)
2、隨動(dòng)流量比值控制實(shí)驗(yàn)
前饋反饋控制實(shí)驗(yàn)
1、下水箱液位流量前饋反饋控制實(shí)驗(yàn)
2、鍋爐內(nèi)膽溫度流量前饋反饋控制實(shí)驗(yàn)
解耦控制實(shí)驗(yàn)
1、液位溫度解耦控制實(shí)驗(yàn)
2、上水箱雙容液位解耦控制實(shí)驗(yàn)
滯后控制實(shí)驗(yàn)
1． Smith預(yù)估控制實(shí)驗(yàn)
