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LG-GCX03型 高級過(guò)程控制對象系統實(shí)驗裝置
品牌：理工偉業(yè) 咨詢(xún)電話(huà)：010-82827827 82827835
LG-GCX03型過(guò)程控制綜合實(shí)驗裝置能完成《自動(dòng)控制理論》、《過(guò)程控制》、《自動(dòng)化儀表》、《集散控制》、《PLC可編程控制》、《單片機控制》、《計算機控制》等課程所開(kāi)的實(shí)驗項目。集多領(lǐng)域、多學(xué)科技術(shù)于一體，充分體現了實(shí)驗裝置的先進(jìn)性、開(kāi)放性和功能的多樣化。產(chǎn)品吸取國內外教學(xué)儀器的優(yōu)點(diǎn)，并結合我國工業(yè)的現場(chǎng)而設計，具有外形美觀(guān)大方，布局合理，使用方便，適用于多層次實(shí)驗教學(xué)和開(kāi)放性實(shí)驗室的建設。
一、技術(shù)指標及要求
1.工作電源：三相四線(xiàn)（或三相五線(xiàn)）380V±10% 50Hz
2.外形尺寸：183cm×73cm×140cm
3.整機容量：＜5kVA
二、裝置的配備
1. 電源控制屏(鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結構，鋁質(zhì)面板)
(1) 交流電源面板
提供實(shí)驗所需的三相四線(xiàn)～380V、三路單相～220V電源，總電源由三相鑰匙開(kāi)關(guān)控制，電網(wǎng)電壓由三只交流電壓表監示，三相帶燈熔斷器作為斷相指示。設有漏電保護空氣開(kāi)關(guān)、電壓型漏電保護器、電流型漏電保護器。另外，還設有定時(shí)器兼報警記錄儀，為學(xué)生實(shí)驗技能的考核提供一個(gè)統一的標準。
(2) 執行機構及I/O信號接口面板
執行機構有三相可控硅移相調壓裝置、電動(dòng)調節閥、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設備。并將各傳感器檢測及執行器控制信號同面板上的插座相連，便于學(xué)生自己連線(xiàn)組成不同的控制系統。
2.實(shí)驗桌
實(shí)驗桌為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結構，桌面為防火、防水、耐磨高密度板，結構堅固，形狀似長(cháng)方體封閉式結構，造型美觀(guān)大方；設有兩個(gè)大抽屜、柜門(mén)，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(gè)寬敞舒適的工作臺面。電腦桌聯(lián)體設計，造型美觀(guān)大方。
3. 交流變頻控制
4. 控制種類(lèi)
Ø 智能儀表控制
Ø 遠程數據采集控制
Ø DCS分布式過(guò)程控制
Ø S7-300PLC過(guò)程控制
Ø S7-200PLC過(guò)程控制
Ø 單片機控制
Ø 以太網(wǎng)控制
Ø 嵌入式以太網(wǎng)控制
Ø 三菱PLC控制
Ø PCI采集卡控制
5. 系統實(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(shí)MACS V系統組態(tài)軟件、STEP7編程軟件、WinCC組態(tài)軟件及單片機數據采集與控制軟件等，根據硬件配置進(jìn)行配套。
三、實(shí)驗項目
本裝置能完成如下實(shí)驗項目?jì)热荩?br /> 1. 過(guò)程控制系統結構組成的認識實(shí)驗
(1) 過(guò)程控制及檢測裝置硬件結構組成的認識與控制方案的組成及連接實(shí)驗
(2) 智能調節儀表、智能變送儀表等智能儀表的操作及參數設定實(shí)驗
(3) 傳感器的校正(零點(diǎn)遷移與量程調整)
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. 單回路控制系統實(shí)驗
(1) 單回路控制系統的實(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) 鍋爐內膽靜態(tài)水溫的定值控制實(shí)驗
(6) 鍋爐內膽動(dòng)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(dòng)閥支路流量的定值控制實(shí)驗
(9) 變頻調速磁力泵支路流量的定值控制實(shí)驗
4. 溫度位式控制系統實(shí)驗
(1) 鍋爐內膽水溫位式控制實(shí)驗
5. 串級控制系統的實(shí)驗
(1) 串級控制系統的連接實(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(dòng)調節閥流量的串級控制實(shí)驗
(5) 下水箱液位與變頻調速磁力泵支路流量的串級控制實(shí)驗
(6) 鍋爐內膽水溫與鍋爐內膽循環(huán)水流量的串級控制實(shí)驗
(7) 盤(pán)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. 滯后控制系統實(shí)驗
(1) 盤(pán)管出水口溫度的純滯后控制實(shí)驗
(2) 盤(pán)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-反饋控制系統實(shí)驗
(1) 鍋爐內膽水溫的前饋-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(shí)數據庫組態(tài)實(shí)驗
(2) 圖形動(dòng)畫(huà)、報表、曲線(xiàn)、報警組態(tài)實(shí)驗
(3) 設備通訊組態(tài)實(shí)驗
(4) 腳本程序應用組態(tài)實(shí)驗
四、智能儀表控制
1. LG-12 智能調節儀（三件）
系統采用智能型的AI-818儀表（3只），線(xiàn)性電流4～20mA電流輸出，包含人工智能調節算法，模糊PID及參數自整定功能，可組成三閉環(huán)控制系統。
2. LG-13 智能位式調節儀
系統采用智能型的AI-708儀表，帶有計算機RS485通訊功能，采用繼電器位式輸出、位式控制算法，掛箱內部裝有接觸器位式控制裝置，儀表可根據設定值、回差來(lái)控制繼電器的動(dòng)作，完成溫度位式控制。
3. LG-14 比值器、前饋反饋補償器、解耦裝置
采用硬件前饋反饋補償器、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(guò)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(guò)前饋反饋補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(guò)解耦裝置可完成液位與溫度以及鍋爐夾套與內膽的溫度解耦實(shí)驗。
五、遠程數據采集控制
1. 遠程數據采集控制系統硬件組件
(1) LG-21 遠程數據采集熱電阻輸入模塊
(2) LG-22 遠程數據采集模擬量輸出模塊
(3) LG-23 遠程數據采集模擬量輸入模塊
(4) RS232/485通訊轉換器
2. 遠程數據采集控制系統軟件組成
上位PC機中安裝MCGS工控組態(tài)軟件及模塊測試軟件，實(shí)驗控制通過(guò)MCGS工控組態(tài)軟件編寫(xiě)上位機控制軟件的運行算法，并可進(jìn)行通訊參數的修改及設定控制算法的參數，被控參數的實(shí)時(shí)曲線(xiàn)、歷史曲線(xiàn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，此外，還能對實(shí)驗流程圖和本實(shí)驗相關(guān)的被控參數的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行顯示。
3. 系統特點(diǎn)
該上位機控制系統實(shí)際上屬于計算機DDC控制系統，它是將模擬量輸入AI模塊和模擬量輸出AO模塊，開(kāi)關(guān)量輸入/輸出DI/DO模塊置于計算機之外，計算機通過(guò)RS232/485通訊轉換裝置同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標準信號通過(guò)AD轉換送入計算機，計算機同時(shí)也將通過(guò)控制運算發(fā)出的控制信號通過(guò)DA轉換發(fā)給執行機構（如：調節閥、變頻器、可控硅移相調壓裝置）。整個(gè)控制系統的控制算法及監控功能都在上位PC機中實(shí)現。
4.現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統結構圖如下：
六、DCS分布式過(guò)程控制
1. DCS系統硬件組件
(1) LG-31 FM148 8路模擬量輸入（電流型〈4～20mA〉/電壓型〈0～5V/1～5V〉）現場(chǎng)總線(xiàn)I/O模塊
(2) LG-32 FM143 8路熱電阻（Pt100）輸入現場(chǎng)總線(xiàn)I/O模塊
(3) LG-33 FM151 8路模擬量輸出（電流型〈4～20mA〉/電壓型〈0～5V/1～5V〉）現場(chǎng)總線(xiàn)I/O模塊
(4) LG-34 MACS控制系統網(wǎng)絡(luò )示意圖
2. DCS配套系統硬件單元
(1) MCU主控單元（帶PROFIBUS-DP總線(xiàn)通訊接口卡）
(2) 24V直流電源模塊
(3) 以太網(wǎng)卡（Realtek8139 100M自適應以太網(wǎng)卡1張）
(4) 數據交換機（8端口10/100M雙速交換機1只）
3. DCS系統軟件提供MACS V組態(tài)軟件，具體分為：
(1) 數據庫總控組態(tài)軟件
(2) 設備組態(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(xiàn)監控軟件
(6) 服務(wù)器軟件
4. 系統特點(diǎn)
DCS過(guò)程控制系統硬件部分完全采用“和利時(shí)”的MACS V系統，它能直觀(guān)清晰的將集散控制系統I/O模塊、現場(chǎng)控制站等展現給學(xué)生，讓學(xué)生對DCS現場(chǎng)控制站的組成有一個(gè)充分的認識。軟件部分完全采用“和利時(shí)”的算法組態(tài)控制軟件和操作員站上位機監控軟件，該軟件功能強大，中文界面簡(jiǎn)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)現場(chǎng)常用的檢測控制裝置。學(xué)生通過(guò)對該系統的了解和使用，一旦進(jìn)入企業(yè)后就能夠很快適應工作環(huán)境。同時(shí)該系統也為教師和研究生提供了一個(gè)高水平的學(xué)習場(chǎng)所和科研開(kāi)發(fā)平臺。
5.對象系統總貌圖
七、S7-300 PLC過(guò)程控制
1. S7-300系統硬件組件
LG-41A S7-300可編程控制器（包含主機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其它系統硬件
(1) CP5611通訊網(wǎng)卡
(2) DP通訊專(zhuān)用電纜
3. S7-300系統編程軟件
下位S7-300 PLC控制系統運行程序采用STEP7軟件編譯，并下裝到CPU315-2DP主機模塊中。系統控制運算主要由下位的S7-300PLC執行。上位PC機中監控軟件采用WINCC V6.0人機界面軟件編寫(xiě)，上位PC監控軟件可進(jìn)行控制算法參數設定，被控參數實(shí)時(shí)曲線(xiàn)、歷史曲線(xiàn)、動(dòng)態(tài)顯示，實(shí)驗流程圖的顯示及本實(shí)驗相關(guān)的被控參數動(dòng)態(tài)數據顯示。
4. SIMATIC WinCC—視窗控制中心軟件
目前，在PC基礎上的操作員監控系統已經(jīng)迅速地發(fā)展起來(lái)，SIMATIC WinCC在使用*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(huà)說(shuō)，它在Windows標準環(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(kāi)放，它可以方便地結合標準和用戶(hù)程序生成人機界面，準確地滿(mǎn)足實(shí)際要求。WinCC既可以用來(lái)完成小規模的，簡(jiǎn)單的過(guò)程控制和監控，也可以用來(lái)完成復雜的應用。在任何情況下WinCC都可以生成漂亮的人機對話(huà)接口，保證生產(chǎn)過(guò)程的安全，使操作員能夠優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程。WinCC使用所配置的人機接口，可以清晰地管理和優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程的事件。此外，WinCC還提供了有效、安全的過(guò)程操作功能。
八、S7-200 PLC過(guò)程控制
1. S7-200系統硬件組件
西門(mén)子S7-200主機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(guò)帶有PC/PPI通訊電纜線(xiàn)可將開(kāi)發(fā)好的程序下裝至PLC主機中，可完成所有多通道輸出、多通道輸入控制實(shí)驗，實(shí)驗開(kāi)放性好。其運行安全可靠，穩定性高，也是工業(yè)現場(chǎng)*常用的控制器。
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(guò)PC/PPI通訊電纜線(xiàn)使PLC與計算機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(xiě)好的程序進(jìn)行下裝，對已運行程序進(jìn)行在線(xiàn)編程或監控等。
九、單片機過(guò)程控制
1. 單片機硬件組件
單片機控制系統掛箱擁有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，另外一種是結合上位PC機的相關(guān)通訊監控軟件實(shí)現更為先進(jìn)和開(kāi)放的計算機控制。單片機硬件上可以同時(shí)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PID控制程序，所以可以不與計算機通訊的情況下實(shí)現獨立控制器功能。
2. 單片機控制軟件
在單片機控制系統中，PC機安裝有單片機上位機監控軟件和MATLAB軟件，通過(guò)單片機軟件，可完成壓力、流量、液位、溫度四大熱工參數的單閉環(huán)控制，還可完成模糊控制和神經(jīng)元控制等先進(jìn)算法；另外本套單片機控制系統還可在MATLAB中自行編輯算法，完成后放入相應的目錄，本單片機上位機監控軟件可啟動(dòng)預先編好的MATLAB算法，并對算法進(jìn)行驗證性的操作，真正來(lái)控制本套系統，所以本套系統可完成開(kāi)放性的算法開(kāi)發(fā)實(shí)驗。
十、以太網(wǎng)控制
1. 硬件組成
(1) LG-61 研華ADAM-6015 6路以太網(wǎng)分布式熱電阻模塊 1只
(2) LG-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(kāi)關(guān)量入/2路開(kāi)關(guān)量出) 1只
(3) LG-64 8口集線(xiàn)器 1只；網(wǎng)卡 1張
2. 系統軟件
上位機采用組態(tài)王組態(tài)軟件，該組態(tài)軟件是一套基于Windows平臺的，用于快速構造和生成上位機監控系統的組態(tài)軟件系統，可運行于Microsoft Windows 98/NT/2000/XP等操作系統。組態(tài)王采用了多線(xiàn)程、COM+組件等新技術(shù)，能實(shí)現實(shí)時(shí)多任務(wù)，運行穩定可靠。所有實(shí)驗均包括組態(tài)王實(shí)時(shí)數據庫組態(tài)、圖形動(dòng)畫(huà)、報表、曲線(xiàn)、報警組態(tài)、設備通訊組態(tài)等實(shí)驗。
3. 實(shí)驗內容
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預估控制
(2) 內?？刂?br /> (3) 二維模糊控制
(4) 單神經(jīng)元控制
十一、嵌入式以太網(wǎng)控制
1. 系統硬件
(1) LG-61 研華ADAM-6015 6路以太網(wǎng)分布式熱電阻模塊 1只
(2) LG-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(kāi)關(guān)量入/2路開(kāi)關(guān)量出) 1只
(3) LG-63 研華ADAM-6500 嵌入式以太網(wǎng)分布式通信控制模塊 1只
(4) LG-64 8口集線(xiàn)器 1只；網(wǎng)卡 1張
十二、三菱PLC控制
1. 三菱系統硬件組件
三菱PLC控制裝置（包含FX2N-48MR主機、FX2N-4AD 4路模擬量輸入模塊（配兩塊）、FX2N-4DA 4路模擬量輸出模塊及FX2N-4AD-PT 4路鉑電阻輸入模塊）。
2. GX系統編程軟件
下位三菱PLC控制系統的運行程序采用GX軟件編譯，并下載到FX2N-48MR主機模塊中。系統控制運算主要由下位三菱PLC執行。上位PC機中監控軟件采用MCGS組態(tài)軟件，上位PC監控軟件可進(jìn)行控制算法參數設定，被控參數的實(shí)時(shí)曲線(xiàn)、歷史曲線(xiàn)、動(dòng)態(tài)顯示，實(shí)驗流程圖的顯示及本實(shí)驗相關(guān)的被控參數動(dòng)態(tài)數據顯示。
十三、PCI采集卡控制
1. LG-81 PCI數據采集卡，采用美國NI公司PCI-6024數據采集卡，主用來(lái)進(jìn)行 MATLAB實(shí)時(shí)仿真，
以實(shí)現MATLAB的快速原型化。
2. LG-82 PCI數據采集卡，采用臺灣研華公司PCI-1711數據采集卡，MCGS組態(tài)軟件直接支持該板卡，
另配備兩只LG-12 智能儀表掛箱作溫度變送后，可完成所有實(shí)驗項目。研華PCI-1711數據采集卡是功能強大的多功能PCI總線(xiàn)數據卡，完全符合PCI規格Rev2.1標準，支持即插即用，MCGS直接支持研華PCI-1711數據采集卡，采樣時(shí)可完成多路選通開(kāi)關(guān)的控制，可根據每個(gè)通道不同的輸入電壓類(lèi)型，來(lái)進(jìn)行輸入范圍的確定。其配備了16路單端模擬量輸入，12位A/D轉換器，采樣速率可達100k，每個(gè)輸入通道的增益可編程，具有自動(dòng)通道/增益掃描功能，卡上有1k的采樣FI/FO緩沖器，兩路12位模擬量輸出，16路數字量輸入，16路數字量輸出，給學(xué)生做設計性實(shí)驗提供了前提和基礎。
十四、配置清單(可選配)
1.工作電源：三相四線(xiàn)（或三相五線(xiàn)）380V±10% 50Hz
2.外形尺寸：183cm×73cm×140cm
3.整機容量：＜5kVA
二、裝置的配備
1. 電源控制屏(鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結構，鋁質(zhì)面板)
(1) 交流電源面板
提供實(shí)驗所需的三相四線(xiàn)～380V、三路單相～220V電源，總電源由三相鑰匙開(kāi)關(guān)控制，電網(wǎng)電壓由三只交流電壓表監示，三相帶燈熔斷器作為斷相指示。設有漏電保護空氣開(kāi)關(guān)、電壓型漏電保護器、電流型漏電保護器。另外，還設有定時(shí)器兼報警記錄儀，為學(xué)生實(shí)驗技能的考核提供一個(gè)統一的標準。
(2) 執行機構及I/O信號接口面板
執行機構有三相可控硅移相調壓裝置、電動(dòng)調節閥、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設備。并將各傳感器檢測及執行器控制信號同面板上的插座相連，便于學(xué)生自己連線(xiàn)組成不同的控制系統。
2.實(shí)驗桌
實(shí)驗桌為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結構，桌面為防火、防水、耐磨高密度板，結構堅固，形狀似長(cháng)方體封閉式結構，造型美觀(guān)大方；設有兩個(gè)大抽屜、柜門(mén)，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(gè)寬敞舒適的工作臺面。電腦桌聯(lián)體設計，造型美觀(guān)大方。
3. 交流變頻控制
4. 控制種類(lèi)
Ø 智能儀表控制
Ø 遠程數據采集控制
Ø DCS分布式過(guò)程控制
Ø S7-300PLC過(guò)程控制
Ø S7-200PLC過(guò)程控制
Ø 單片機控制
Ø 以太網(wǎng)控制
Ø 嵌入式以太網(wǎng)控制
Ø 三菱PLC控制
Ø PCI采集卡控制
5. 系統實(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(shí)MACS V系統組態(tài)軟件、STEP7編程軟件、WinCC組態(tài)軟件及單片機數據采集與控制軟件等，根據硬件配置進(jìn)行配套。
三、實(shí)驗項目
本裝置能完成如下實(shí)驗項目?jì)热荩?br /> 1. 過(guò)程控制系統結構組成的認識實(shí)驗
(1) 過(guò)程控制及檢測裝置硬件結構組成的認識與控制方案的組成及連接實(shí)驗
(2) 智能調節儀表、智能變送儀表等智能儀表的操作及參數設定實(shí)驗
(3) 傳感器的校正(零點(diǎn)遷移與量程調整)
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. 單回路控制系統實(shí)驗
(1) 單回路控制系統的實(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) 鍋爐內膽靜態(tài)水溫的定值控制實(shí)驗
(6) 鍋爐內膽動(dòng)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(dòng)閥支路流量的定值控制實(shí)驗
(9) 變頻調速磁力泵支路流量的定值控制實(shí)驗
4. 溫度位式控制系統實(shí)驗
(1) 鍋爐內膽水溫位式控制實(shí)驗
5. 串級控制系統的實(shí)驗
(1) 串級控制系統的連接實(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(dòng)調節閥流量的串級控制實(shí)驗
(5) 下水箱液位與變頻調速磁力泵支路流量的串級控制實(shí)驗
(6) 鍋爐內膽水溫與鍋爐內膽循環(huán)水流量的串級控制實(shí)驗
(7) 盤(pán)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. 滯后控制系統實(shí)驗
(1) 盤(pán)管出水口溫度的純滯后控制實(shí)驗
(2) 盤(pán)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-反饋控制系統實(shí)驗
(1) 鍋爐內膽水溫的前饋-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(shí)數據庫組態(tài)實(shí)驗
(2) 圖形動(dòng)畫(huà)、報表、曲線(xiàn)、報警組態(tài)實(shí)驗
(3) 設備通訊組態(tài)實(shí)驗
(4) 腳本程序應用組態(tài)實(shí)驗
四、智能儀表控制
1. LG-12 智能調節儀（三件）
系統采用智能型的AI-818儀表（3只），線(xiàn)性電流4～20mA電流輸出，包含人工智能調節算法，模糊PID及參數自整定功能，可組成三閉環(huán)控制系統。
2. LG-13 智能位式調節儀
系統采用智能型的AI-708儀表，帶有計算機RS485通訊功能，采用繼電器位式輸出、位式控制算法，掛箱內部裝有接觸器位式控制裝置，儀表可根據設定值、回差來(lái)控制繼電器的動(dòng)作，完成溫度位式控制。
3. LG-14 比值器、前饋反饋補償器、解耦裝置
采用硬件前饋反饋補償器、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(guò)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(guò)前饋反饋補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(guò)解耦裝置可完成液位與溫度以及鍋爐夾套與內膽的溫度解耦實(shí)驗。
五、遠程數據采集控制
1. 遠程數據采集控制系統硬件組件
(1) LG-21 遠程數據采集熱電阻輸入模塊
(2) LG-22 遠程數據采集模擬量輸出模塊
(3) LG-23 遠程數據采集模擬量輸入模塊
(4) RS232/485通訊轉換器
2. 遠程數據采集控制系統軟件組成
上位PC機中安裝MCGS工控組態(tài)軟件及模塊測試軟件，實(shí)驗控制通過(guò)MCGS工控組態(tài)軟件編寫(xiě)上位機控制軟件的運行算法，并可進(jìn)行通訊參數的修改及設定控制算法的參數，被控參數的實(shí)時(shí)曲線(xiàn)、歷史曲線(xiàn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，此外，還能對實(shí)驗流程圖和本實(shí)驗相關(guān)的被控參數的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行顯示。
3. 系統特點(diǎn)
該上位機控制系統實(shí)際上屬于計算機DDC控制系統，它是將模擬量輸入AI模塊和模擬量輸出AO模塊，開(kāi)關(guān)量輸入/輸出DI/DO模塊置于計算機之外，計算機通過(guò)RS232/485通訊轉換裝置同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標準信號通過(guò)AD轉換送入計算機，計算機同時(shí)也將通過(guò)控制運算發(fā)出的控制信號通過(guò)DA轉換發(fā)給執行機構（如：調節閥、變頻器、可控硅移相調壓裝置）。整個(gè)控制系統的控制算法及監控功能都在上位PC機中實(shí)現。
4.現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統結構圖如下：
1. DCS系統硬件組件
(1) LG-31 FM148 8路模擬量輸入（電流型〈4～20mA〉/電壓型〈0～5V/1～5V〉）現場(chǎng)總線(xiàn)I/O模塊
(2) LG-32 FM143 8路熱電阻（Pt100）輸入現場(chǎng)總線(xiàn)I/O模塊
(3) LG-33 FM151 8路模擬量輸出（電流型〈4～20mA〉/電壓型〈0～5V/1～5V〉）現場(chǎng)總線(xiàn)I/O模塊
(4) LG-34 MACS控制系統網(wǎng)絡(luò )示意圖
2. DCS配套系統硬件單元
(1) MCU主控單元（帶PROFIBUS-DP總線(xiàn)通訊接口卡）
(2) 24V直流電源模塊
(3) 以太網(wǎng)卡（Realtek8139 100M自適應以太網(wǎng)卡1張）
(4) 數據交換機（8端口10/100M雙速交換機1只）
3. DCS系統軟件提供MACS V組態(tài)軟件，具體分為：
(1) 數據庫總控組態(tài)軟件
(2) 設備組態(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(xiàn)監控軟件
(6) 服務(wù)器軟件
4. 系統特點(diǎn)
DCS過(guò)程控制系統硬件部分完全采用“和利時(shí)”的MACS V系統，它能直觀(guān)清晰的將集散控制系統I/O模塊、現場(chǎng)控制站等展現給學(xué)生，讓學(xué)生對DCS現場(chǎng)控制站的組成有一個(gè)充分的認識。軟件部分完全采用“和利時(shí)”的算法組態(tài)控制軟件和操作員站上位機監控軟件，該軟件功能強大，中文界面簡(jiǎn)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)現場(chǎng)常用的檢測控制裝置。學(xué)生通過(guò)對該系統的了解和使用，一旦進(jìn)入企業(yè)后就能夠很快適應工作環(huán)境。同時(shí)該系統也為教師和研究生提供了一個(gè)高水平的學(xué)習場(chǎng)所和科研開(kāi)發(fā)平臺。
5.對象系統總貌圖
1. S7-300系統硬件組件
LG-41A S7-300可編程控制器（包含主機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其它系統硬件
(1) CP5611通訊網(wǎng)卡
(2) DP通訊專(zhuān)用電纜
3. S7-300系統編程軟件
下位S7-300 PLC控制系統運行程序采用STEP7軟件編譯，并下裝到CPU315-2DP主機模塊中。系統控制運算主要由下位的S7-300PLC執行。上位PC機中監控軟件采用WINCC V6.0人機界面軟件編寫(xiě)，上位PC監控軟件可進(jìn)行控制算法參數設定，被控參數實(shí)時(shí)曲線(xiàn)、歷史曲線(xiàn)、動(dòng)態(tài)顯示，實(shí)驗流程圖的顯示及本實(shí)驗相關(guān)的被控參數動(dòng)態(tài)數據顯示。
4. SIMATIC WinCC—視窗控制中心軟件
目前，在PC基礎上的操作員監控系統已經(jīng)迅速地發(fā)展起來(lái)，SIMATIC WinCC在使用*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(huà)說(shuō)，它在Windows標準環(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(kāi)放，它可以方便地結合標準和用戶(hù)程序生成人機界面，準確地滿(mǎn)足實(shí)際要求。WinCC既可以用來(lái)完成小規模的，簡(jiǎn)單的過(guò)程控制和監控，也可以用來(lái)完成復雜的應用。在任何情況下WinCC都可以生成漂亮的人機對話(huà)接口，保證生產(chǎn)過(guò)程的安全，使操作員能夠優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程。WinCC使用所配置的人機接口，可以清晰地管理和優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程的事件。此外，WinCC還提供了有效、安全的過(guò)程操作功能。
八、S7-200 PLC過(guò)程控制
1. S7-200系統硬件組件
西門(mén)子S7-200主機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(guò)帶有PC/PPI通訊電纜線(xiàn)可將開(kāi)發(fā)好的程序下裝至PLC主機中，可完成所有多通道輸出、多通道輸入控制實(shí)驗，實(shí)驗開(kāi)放性好。其運行安全可靠，穩定性高，也是工業(yè)現場(chǎng)*常用的控制器。
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(guò)PC/PPI通訊電纜線(xiàn)使PLC與計算機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(xiě)好的程序進(jìn)行下裝，對已運行程序進(jìn)行在線(xiàn)編程或監控等。
九、單片機過(guò)程控制
1. 單片機硬件組件
單片機控制系統掛箱擁有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，另外一種是結合上位PC機的相關(guān)通訊監控軟件實(shí)現更為先進(jìn)和開(kāi)放的計算機控制。單片機硬件上可以同時(shí)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PID控制程序，所以可以不與計算機通訊的情況下實(shí)現獨立控制器功能。
2. 單片機控制軟件
在單片機控制系統中，PC機安裝有單片機上位機監控軟件和MATLAB軟件，通過(guò)單片機軟件，可完成壓力、流量、液位、溫度四大熱工參數的單閉環(huán)控制，還可完成模糊控制和神經(jīng)元控制等先進(jìn)算法；另外本套單片機控制系統還可在MATLAB中自行編輯算法，完成后放入相應的目錄，本單片機上位機監控軟件可啟動(dòng)預先編好的MATLAB算法，并對算法進(jìn)行驗證性的操作，真正來(lái)控制本套系統，所以本套系統可完成開(kāi)放性的算法開(kāi)發(fā)實(shí)驗。
十、以太網(wǎng)控制
1. 硬件組成
(1) LG-61 研華ADAM-6015 6路以太網(wǎng)分布式熱電阻模塊 1只
(2) LG-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(kāi)關(guān)量入/2路開(kāi)關(guān)量出) 1只
(3) LG-64 8口集線(xiàn)器 1只；網(wǎng)卡 1張
2. 系統軟件
上位機采用組態(tài)王組態(tài)軟件，該組態(tài)軟件是一套基于Windows平臺的，用于快速構造和生成上位機監控系統的組態(tài)軟件系統，可運行于Microsoft Windows 98/NT/2000/XP等操作系統。組態(tài)王采用了多線(xiàn)程、COM+組件等新技術(shù)，能實(shí)現實(shí)時(shí)多任務(wù)，運行穩定可靠。所有實(shí)驗均包括組態(tài)王實(shí)時(shí)數據庫組態(tài)、圖形動(dòng)畫(huà)、報表、曲線(xiàn)、報警組態(tài)、設備通訊組態(tài)等實(shí)驗。
3. 實(shí)驗內容
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預估控制
(2) 內?？刂?br /> (3) 二維模糊控制
(4) 單神經(jīng)元控制
十一、嵌入式以太網(wǎng)控制
1. 系統硬件
(1) LG-61 研華ADAM-6015 6路以太網(wǎng)分布式熱電阻模塊 1只
(2) LG-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(kāi)關(guān)量入/2路開(kāi)關(guān)量出) 1只
(3) LG-63 研華ADAM-6500 嵌入式以太網(wǎng)分布式通信控制模塊 1只
(4) LG-64 8口集線(xiàn)器 1只；網(wǎng)卡 1張
十二、三菱PLC控制
1. 三菱系統硬件組件
三菱PLC控制裝置（包含FX2N-48MR主機、FX2N-4AD 4路模擬量輸入模塊（配兩塊）、FX2N-4DA 4路模擬量輸出模塊及FX2N-4AD-PT 4路鉑電阻輸入模塊）。
2. GX系統編程軟件
下位三菱PLC控制系統的運行程序采用GX軟件編譯，并下載到FX2N-48MR主機模塊中。系統控制運算主要由下位三菱PLC執行。上位PC機中監控軟件采用MCGS組態(tài)軟件，上位PC監控軟件可進(jìn)行控制算法參數設定，被控參數的實(shí)時(shí)曲線(xiàn)、歷史曲線(xiàn)、動(dòng)態(tài)顯示，實(shí)驗流程圖的顯示及本實(shí)驗相關(guān)的被控參數動(dòng)態(tài)數據顯示。
十三、PCI采集卡控制
1. LG-81 PCI數據采集卡，采用美國NI公司PCI-6024數據采集卡，主用來(lái)進(jìn)行 MATLAB實(shí)時(shí)仿真，
以實(shí)現MATLAB的快速原型化。
2. LG-82 PCI數據采集卡，采用臺灣研華公司PCI-1711數據采集卡，MCGS組態(tài)軟件直接支持該板卡，
另配備兩只LG-12 智能儀表掛箱作溫度變送后，可完成所有實(shí)驗項目。研華PCI-1711數據采集卡是功能強大的多功能PCI總線(xiàn)數據卡，完全符合PCI規格Rev2.1標準，支持即插即用，MCGS直接支持研華PCI-1711數據采集卡，采樣時(shí)可完成多路選通開(kāi)關(guān)的控制，可根據每個(gè)通道不同的輸入電壓類(lèi)型，來(lái)進(jìn)行輸入范圍的確定。其配備了16路單端模擬量輸入，12位A/D轉換器，采樣速率可達100k，每個(gè)輸入通道的增益可編程，具有自動(dòng)通道/增益掃描功能，卡上有1k的采樣FI/FO緩沖器，兩路12位模擬量輸出，16路數字量輸入，16路數字量輸出，給學(xué)生做設計性實(shí)驗提供了前提和基礎。
十四、配置清單(可選配)
| 序號 | 編 號 | 名 稱(chēng) | 數量 |
| 1 | LG-01 | 電源控制屏 | 1 件 |
| LG-02 | 實(shí)驗桌 | 1 張 | |
| 2 | LG-11 | 交流變頻控制（日本三菱） | 1 件 |
| 3 | LG-12 | 智能調節儀控制（按實(shí)驗要求需配3件） | 3 件 |
| LG-13 | 智能位式調節儀 | 1 件 | |
| LG-14 | 比值/前饋-反饋補償器、解耦裝置 | 1 件 | |
| 配套實(shí)驗教學(xué)軟件 | 1 套 | ||
| 4 | LG-21 | 遠程數據采集熱電阻輸入模塊 | 1 件 |
| LG-22 | 遠程數據采集模擬量輸出模塊 | 1 件 | |
| LG-23 | 遠程數據采集模擬量輸入模塊 | 1 件 | |
| 配套實(shí)驗教學(xué)軟件 | 1 套 | ||
| 5 | LG-31 | FM148 現場(chǎng)總線(xiàn)遠程I/O模塊（8路模擬量輸入） | 1 件 |
| LG-32 | FM143 現場(chǎng)總線(xiàn)遠程I/O模塊（8路熱電阻輸入） | 1 件 | |
| LG-33 | FM151 現場(chǎng)總線(xiàn)遠程I/O模塊（8路模擬量輸出） | 1 臺 | |
| LG-34 | MACS控制系統網(wǎng)絡(luò )示意圖 | 1 件 | |
| LG-35 | MCU主控單元（帶PROFIBUS-DP總線(xiàn)通訊接口卡） | 1 套 | |
| “和利時(shí)”MACS V組態(tài)軟件 | 1 套 | ||
| 配套實(shí)驗教學(xué)軟件 | 1 套 | ||
| 6 | LG-41A | S7-300 PLC可編程控制器（含CPU315-2DP模塊、SM331 8路模擬量輸入模塊、SM332 4路模擬量輸出模塊） | 1 件 |
| LG-43 | S7-300控制系統網(wǎng)絡(luò )示意圖 | 1 件 | |
| STEP7 5.2編程軟件 | 1 套 | ||
| WinCC 6.0組態(tài)軟件 | 1 套 | ||
| 7 | LG-44 | S7-200 PLC可編程控制器（西門(mén)子S7－200<主機CPU224，集成24點(diǎn)開(kāi)關(guān)量，14點(diǎn)輸入/10點(diǎn)輸出>，模擬量模塊EM235） | 1 件 |
| 配套實(shí)驗教學(xué)軟件 | 1 套 | ||
| 8 | CP5611專(zhuān)業(yè)網(wǎng)卡及通訊電纜 | 1 件 | |
| 9 | MCGS工控組態(tài)軟件（200點(diǎn)） | 1 套 | |
| 10 | 組態(tài)王軟件（256點(diǎn)） | 1 套 | |
| 11 | LG-51 | 單片機控制（利用RS232通信接口，配合單片機控制與計算機算法控制軟件<著(zhù)名MATLAB軟件>，可實(shí)現各種數字式PID運算控制和各種先進(jìn)的智能控制，并實(shí)現數據實(shí)時(shí)采集作圖） | 1 件 |
| 配套實(shí)驗教學(xué)軟件 | 1 套 | ||
| 12 | LG-61 | ADAM-6015 6路熱電阻模塊 | 1 件 |
| LG-62 | ADAM-6024 多功能模塊 | 1 件 | |
| LG-64 | HUB以太網(wǎng)交換機 | 1 件 | |
| 配套實(shí)驗教學(xué)軟件 | 1 套 | ||
| 13 | LG-63 | ADAM-6500通信控制模塊 | 1 件 |
| 配套實(shí)驗教學(xué)軟件 | 1 套 | ||
| 14 | LG-71 | 可編程控制器系統（包含FX2N-48MR主機<主機集成48點(diǎn)開(kāi)關(guān)量>、FX2N-4AD 8路模擬量輸入模塊、FX2N-4DA 4路模擬量輸出模塊及FX2N-4AD-PT 4路鉑電阻輸入模塊） | 1 件 |
| 配套實(shí)驗教學(xué)軟件 | 1 套 | ||
| 15 | LG-81 | PCI數據采集卡(采用美國NI公司PCI-6024數據采集卡，主要用來(lái)進(jìn)行MATLAB實(shí)時(shí)仿真，以實(shí)現MATLAB的快速原型化) | 1 件 |
| LG-82 | PCI數據采集卡(采用臺灣研華公司PCI-1711數據采集卡，MCGS組態(tài)軟件直接支持該板卡，通過(guò)兩只智能溫度儀表變送后，可完成所有實(shí)驗項目) | 1 件 | |
| 16 | LG-91 | 采用研華ADAM5510/KW控制器，配置ADAM5017模擬量輸入模塊、ADAM5024模擬量輸出模塊及ADAM5050開(kāi)關(guān)量輸入/輸出模塊，配套實(shí)驗教學(xué)軟件 | 1 件 |
| 17 | LG-03 | 高可靠護套結構手槍插實(shí)驗連接線(xiàn)、航空連接電纜及實(shí)驗配件 | 1 套 |
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