TW-CK11 現場總線過程控制實驗裝置
一、概述：
現場總線過程控制實驗裝置是一套基于PCS現場總線控制的實驗設備，它是集自動化儀表技術，計算機技術，通訊技術，自動控制技術為一體的多功能實驗裝置。系統包括流量、溫度、液位等熱工參數，可實現系統參數測定、單回路控制、串級控制、前饋控制、比值控制等多種控制形式。控制系統采用西門子的分布式I/O單元ET200M，監控軟件采用SIMATICWINCC。采用現場總線的液位變送器、壓力變送器、渦輪流量計、變頻器、電動調節閥、溫度變送器以及分布式I/O模塊。該實驗裝置既可作為本科、專科、高職過程控制課程的實驗裝置，也可作為研究生及科研人員在復雜控制系統、*控制系統研究方面提供物理模擬對象和實現手段。同時也可以作為學習現場總線過程控制的一個實驗手段。
現場總線過程控制實驗裝置采用西門子的現場總線過程控制系統，監控軟件采用SIMATIC WINCC。現場總線是基于全集成自動化思想的系統，其集成的核心是統一的過程數據庫和的數據庫管理軟件，所有的系統信息都存儲于一個數據庫中而且只需輸入一次，這樣就大大增強了系統的整體性和信息的準確性。通訊采用符合IEC61131-3國際標準的編程軟件和現場設備庫，提供連續控制、順序控制及高級編程語言。現場設備庫提供大量的常用的現場設備信息及功能塊，可大大簡化組態工作，縮短工程周期。它具有ODBC、OLE等標準接口，并且應用以太網、PROFIBUS現場總線等開放網絡，從而具有很強的開放性，可以很容易地連接上位機管理系統和其它廠商的控制系統。
二、產品結構與特點：
1、設備特點：
（1）、三水箱配置；雙路供水系統。
（2）、實驗柜敞開設計，內部器件全部可視，有利直觀教學和維護。
（3）、人性化設計，配有儲水箱，進排水自控裝置，減輕實驗人員勞動強度。
（4）、裝置的儀表、部件均選用現代化技術工業級產品，智能化程度高。精度好，規格多樣。有利直觀教學和拓寬學生工業現場知識。為以后走上社會打好結實基礎。
（5）、安全度高，系統配有漏電保護，及溫控箱防止無水加溫自動控制等，力求保護人身、設備安全。
（6）、開放度好，在教師指導下，學生可觀察、可自己動手參與操作、可自行編程進行驗證、可根據記錄的實時曲線進行理論分析等。
（7）鍋爐加熱程控保護系統
鍋爐加熱內膽加由水位液位保護裝置，水位不達到一定的高度，控制系統不能控制可控硅調壓器工作。
2、系統水路圖
三、技術參數:
1、供電電源
單相交流電源：220VAC±10%、50Hz±5%、16A，系統必需接地良好。
2、實驗室應有水源和進排水口。進排水口與設備間距離一般要求小于10米
3、系統提供直流線性穩壓電源（朝陽電源產品） 24VDC/1A。
4、上位計算機組態軟件：采用國內市場應用廣泛的WINCC6.0組態軟件。
6、外形尺寸（組合后）：對象:1600mmX750mmX1850mm,
控制柜：830mmX750mmX1900mm。
7、重量：實驗柜，約重200Kg；實驗臺+實驗架，約重250Kg
四、系統配置
名稱 | 單位 | 數量 | 備注 |
不銹鋼磁力泵三相磁力泵 | 臺 | 1 | MP-55RM-380無泄漏，低噪音，三相220vAC，50Hz， |
不銹鋼磁力泵二相磁力泵 | 臺 | 1 | MP-55RM無泄漏，低噪音，三相220vAC，50Hz， |
溫控調壓模塊+散熱器 | 套 | 1 | 全隔離單相交流可控硅調壓模塊；控制信號：4-20mA。 |
加熱環 | 只 | 1 | 功率：1400W，220VAC。 |
Pt100溫度傳感器及溫度變送器 | 只 | 4 | Pt100：；溫度變送器：0.5級精度，0-100℃。 |
智能電動調節閥 | 只 | 1 | Honeywell
控制信號4-20mA |
擴散硅壓力（液位）變送器 | 只 | 2 | 擴散硅隔離探頭，0.5級精度；輸出信號：選4-20mADC（二線制） |
流量計及流量變送器 | 套 | 2 | （1）量程：選0-800L/h；（2）輸出信號：4-20mADC；（3）精度：0.5級。 |
● 西 門 子 300 控 制 單 元
CPU | 塊 | 1 | CPU-315-2DP
6ES7315-2AG10-0AB0 |
CPU電源 | 塊 | 1 | 6ES7 307-1BA00-0AA0 |
MMC | 塊 | 1 | 存儲卡128KB
6ES7 953-8LG11-0AA0 |
變頻器主體 | 塊 | 1 | 6SE6 420-2AB13-7AA1 |
變頻器通訊板 | 塊 | 1 | 6SE6 400-1PB00-0AA0 |
變頻器器操作面板 | 塊 | 1 | 6SE6 400-0BP00-0AA0 |
ET 200M | 塊 | 1 | 6ES7 153-1AA03-0XB0 |
SM331 | 塊 | 1 | 8 AI
6ES7 331-7KF02-0AB0 |
SM332 | 塊 | 1 | 4 AO
6ES7332-5HD01-0AB0 |
DP/PA耦合器（IM157） | 塊 | 1 | 為DP子站將PA設備連入PROFIBUS-DP，與現場總線型對象互聯時選用 |
Profibus-PA溫度總線儀表 | 塊 | 1 | 溫度測量帶PA輸出7NG3213-0NN00 |
Profibus-PA液位總線儀表 | 塊 | 1 | 液位測量帶PA輸出7MF4634-1DD2-3AF6 |
通訊卡 | 塊 | 1 | C P / 5611通訊卡
6GK1 561-1AA01 |
電纜編程 | 套 | 1 | 6ES7-901-0BF00-0AA0 |
導軌 | 塊 | 833mm | DIN專用導軌
6ES7 390-1AJ30-0AA0 |
連接器 | 套 | 5 | 20腳前連接器
6ES7 392-1AJ00-0AA0 |
WinCC6.0 | 套 | 1 |
|
STEP7 v5.4 | 套 | 1 | 編程軟件 |
T型頭 |
| 3 |
|
終端電阻 |
| 1 |
|
DP專用電纜 |
| 5米 | 6XV1830-0EH10 |
●其它設備
實驗用淡藍色透明有機玻璃水箱 | 只 | 3 | 三個圓型有機玻璃水箱 |
不銹鋼溫控實驗箱 |
只
| 1 | 由加熱箱、冷卻箱、加熱環、Pt100、溫度變送器組成，并帶有加熱箱內無水斷電保護裝置 |
純滯后實驗裝置 | 只 | 1 | 完成滯后實驗 |
不銹鋼儲水箱 | 只 | 1 | 內有的結構設計和不銹鋼過濾網，拆洗方便 |
電磁閥 | 只 | 2 | 寧波余姚三力信 |
接觸器 | 只 | 4 | 正泰 |
繼電器 | 只 | 4 | 正泰 |
液面探頭 | 只 | 2 | 自制 |
全部不銹鋼管及配件，增加設備的使用壽命。 | 套 | 1 | 外加工 |
實驗臺及實驗架 | 套 | 1 | 外加工 |
五、實驗項目
（一）特性實驗
1、 水箱單容特性實驗
2、 水箱雙容特性實驗
3、 上下水箱雙容特性實驗
4、 電動閥流量特性實驗
5、 變頻器流量特性實驗
6、 溫度度特性實驗
7、三容實驗特性實驗
（二）單回路控制實驗
1、 電動調節閥支路單容液位控制實驗
2、 變頻器支路單容液位控制實驗
3、 上水箱雙容液位控制實驗
4、 上下水箱雙容液位控制實驗
5、 三容液位控制實驗
6、 電動調節閥支路流量控制實驗
7、 變頻器支路流量控制實驗
8、鍋爐內膽溫度控制實驗
（三）串級控制實驗
1、雙容串級控制實驗
2、上水箱液位與電動閥支路流量串級控制實驗
3、上水箱液位與變頻器支路流量串級控制實驗
4、三閉環三容液位串級控制實驗
（四）比值控制實驗
1、 單閉環比值流量控制實驗
2、 隨動流量比值控制實驗
（五）前饋反饋控制實驗
1、上水箱液位流量前饋反饋控制實驗
（六）解耦控制實驗
1、 上水箱雙容液位解耦控制實驗
