SBGC-1過程控制綜合實驗裝置
一、概述:
過程控制綜合實驗裝置(Process Control System,簡稱PCS),是模仿現(xiàn)代工業(yè)生產過程中常見的物理量,諸如溫度、壓力、流量、液位等參數(shù),對其進行測量、控制,分析過程參數(shù)變化特性,研究過程控制規(guī)律(如PID控制)的教學實驗設備,過程控制綜合實驗裝置選用智能化的工業(yè)用儀器儀表,接近工業(yè)實際,使用安全,運行穩(wěn)定,維護簡單,性價比優(yōu)越。本裝置集合多種控制方式,再現(xiàn)實際工業(yè)現(xiàn)場使用的控制手段,采用聲光報警系統(tǒng),并提供用戶更友好的二次開發(fā)接口。
1、功能:
(1)、可滿足"自動調節(jié)原理","過程控制","控制儀表","自動檢測技術與傳感器","計算機"及相關課程的教學實驗需求;
(2)、DCS和過程控制分時使用,互相不干擾。
2、技術支持:
公司依托浙江大學強大的技術支持,擁有過程控制實驗裝置的自主開發(fā)能力。結合控制領域的新理論、新方法,公司將源源不斷研制和創(chuàng)新實驗設備,開發(fā)各種先進控制算法,以適應高校教學實驗改革,滿足現(xiàn)代化教育發(fā)展的需要,促進向更高層次發(fā)展。
公司倡導誠信服務,竭力做好客戶服務和技術支持工作。通過直觀真實的實驗,使學生全面系統(tǒng)地了解過程控制系統(tǒng)的特性,學習掌握控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)方法。
二、產品結構與特點:(以實際生產為準)
1、外形結構:
計算機網(wǎng)絡網(wǎng)絡示意圖
4、設備特點:
(1)、分體式設計,模塊化組裝式結構,可以根據(jù)不同的需要選擇、PLC控制,儀表控制,DDC控制無線網(wǎng)絡組成不同的控制系統(tǒng)。含有常規(guī)水箱檢測控制裝置、鍋爐加熱裝置。設備可以實現(xiàn)多臺電腦控制系統(tǒng),進行遠程網(wǎng)絡控制.
(2)、三水箱配置;雙路供水系統(tǒng)。
(3)、實驗柜完全敞開設計,內部器件全部可視,有利直觀教學和維護。
(4)、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。為實驗文明操作提供條件。
(5)、裝置的儀表、部件均選用現(xiàn)代化技術工業(yè)級產品,智能化程度高。精度好,規(guī)格多樣。有利直觀教學和拓寬學生工業(yè)現(xiàn)場知識。為以后走上社會打好結實基礎。
(6)、安全度高,系統(tǒng)配有漏電保護,帶保護套的專用實驗電源連線,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。
(7)、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(jù)記錄的實時曲線進行理論分析等。
(8)鍋爐加熱程控保護系統(tǒng)
A、加熱電路加有保險管進行過載保護;
B、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(tǒng)不能控制可控硅調壓器工作。
(9)、電源保護措施
A、加有電流型漏電保護器,防止設備漏電短路造成的設備及人身傷害。
B、各控制電路加有保險管,有效保護器件因過載造成損壞。
(10)、電源啟?刂品绞;采用啟停按鈕控制接觸器來控制電源的啟停。
(11)、漏電保護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功能
B、各種電源及各種儀表的強電采用開關控制,學生不自行接線,不存在強弱電混插的問題。
C、實驗強電接線插頭采用封閉式結構,防止觸電事故的發(fā)生。
三、技術參數(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(tǒng)儀表的輸入、輸出信號符合IEC標準
(1)變送器電流源信號:4-20mADC。
(2)儀表采樣:1-5V(250Ω)/0.2-1V(50Ω)
4、系統(tǒng)提供直流線性穩(wěn)壓電源(朝陽電源產品) 24VDC/1A。
5、上位計算機組態(tài)軟件
應用MCGS(Monitor and Control Generated System)全中文工控組態(tài)軟件進行開發(fā)的實驗系統(tǒng)。運行環(huán)境要求,參見MCGS用戶指南?梢越M成網(wǎng)絡,一臺老師機可以控制十幾臺學生機,實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
四、系統(tǒng)配置
執(zhí) 行 機 構 |
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名稱 |
單位 |
數(shù)量 |
技術參數(shù) |
型號 |
產地 |
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智能電動調節(jié)閥 |
只 |
1 |
電動調節(jié)閥是新一代超小型電子式一體化直行程電動調節(jié)閥。采用精小型電動執(zhí)行器伺服放大器,它以220V交流電源為驅動電源,輸入標準的4~20mADC控制信號,經(jīng)伺服放大器控制,使電機帶動減速器運行而產生軸向推力,使閥芯移動,改變閥門的開度,達到對液位,流量等工藝參數(shù)的調節(jié),從而實現(xiàn)自動控制的目的。超小型直行程單座電動調節(jié)閥。廣泛應用于電力、暖通中央空調、冶金、輕工等行業(yè)的自動化控制系統(tǒng),更適用于高校教學和科研設備。 閥體為鑄鐵材質,閥芯為不銹鋼材質,國標法蘭安裝,DC4~20mA電流信號控制,工稱通徑DN15。該調節(jié)閥為直行程氣動控制調節(jié)閥,具有精度高、技術先進、體積小、重量輕、推動力大、耗氣量少、可靠性高、操作方便等優(yōu)點。由控制器直接發(fā)送模擬信號控制閥門定位器,閥門定位器驅動執(zhí)行機構動作,使用和校正都非常方便;進口閥門定位器帶HART通信功能,可與HART手持操作器進行通訊。電源為單相220V,控制信號為4~20mADC或1~5VDC,輸出為4~20mADC的閥位信號,使用和校正非常方便。 |
QSTP-16K |
上海江浪 |
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磁力泵 |
臺 |
1 |
本裝置采用磁力驅動是泵,流量為30升/分,揚程為8米,功率為180W。泵體完全采用不銹鋼材料。本裝置采用兩只磁力驅動泵,一只為二相380V恒壓驅動,另一只為三相變頻220V輸出驅動。 |
上海西山MP-55R-220 上海西山MP-55R-380 |
上海 |
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交流變頻控制 |
臺 |
1 |
1、交流變頻器電壓和功率范圍: 2、200-240 V,± 10%,單相交流,0.75KW;
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FR-D720S-0.4Kw-CHR |
三菱 |
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單相可控硅裝置 |
套 |
1 |
1、輸入電壓為交流220V 50Hz,負載10A。 2、控制輸入信號為4-20mADC或0~5VDC可選。通過改變控制信號的輸入來控制強電的輸出,最終控制加熱管加熱。 3、移相角范圍 150°~0°。 |
DTY-220D25E |
杭州 |
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加熱環(huán) |
只 |
1 |
功率:1800W,220VAC。 |
定制 |
碩博 |
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傳 感 變 送 器 |
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擴散硅壓力(液位)變送器 |
只 |
4 |
4個液位變送器分別用來對三個水箱的液位進行檢測,其量程為0~5Kpa,精度為0.5級。工作電壓為DC24v,G1/2″外螺紋。采用工業(yè)用的擴散硅壓力變送器,帶不銹鋼隔離膜片,同時采用信號隔離技術,對傳感器溫度漂移跟隨補償。 |
YC801 |
碩博 |
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渦輪流量計及流量變送器 |
套 |
1 |
渦輪流量計分別用來對由電動調節(jié)閥控制的動力支路、采用標準二線制傳輸方式,工作時需提供DC24V直流電源。流量范圍:0~1.2m3/h;精度:1.0%;輸出:4~20mA。 |
LMGY-10 |
合肥福斯達 |
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電磁流量計及變送器 |
套 |
1 |
由變頻器控制的動力支路及盤管出口處的流量進行檢測, (1)量程:選0-800L/h;(2)輸出信號:4-20mADC;(3)精度:0.5級。結構小巧精致,安裝方便,精度高。 |
FMCLDE |
合肥福斯達 |
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控 制 單元 |
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▲DDC |
臺 |
1 |
1、模擬量輸入模塊 分辨率:16位模擬輸入范圍:±150mV、±500mV、±1V、±5V、±10V、±20mA 通道數(shù):6路差動/2路單端或8路差動采樣頻率10KHz 2、模擬量輸入模塊 分辨率:14位模擬輸入范圍:0~20mA、4~20mA通道數(shù):4路D/A通道需外配電源供電 3、網(wǎng)絡控制軟件:計算機控制技術現(xiàn)場總線,采用工業(yè)以太網(wǎng)IEEE802.3協(xié)議族,具有良好的開放性,共享總線網(wǎng)絡結構,以能夠相互共享資源的方式結合起來。計算機網(wǎng)絡中的技術具有自治特點,他們以傳輸數(shù)據(jù)和控制為目的。一個工程師站,可以控制無限個操作員站,老師可以在任何地方對他進行監(jiān)控和控制,用密碼的形式來實現(xiàn)。 |
8017,8024 |
北京集知達 |
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PLC-200SMART |
臺 |
1 |
SMARTPLCSR20AC/DC/RLY,繼電器型,12輸入/8輸出,EM AM06,4入2出模擬量。 |
PLC-200SMART |
臺 |
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智能儀表控制 |
臺 |
2 |
智能數(shù)字調節(jié)記錄儀:集信號采集、運算、控制、顯示記錄、通信、數(shù)據(jù)轉存、分析統(tǒng)計報表、配置、報警為一體的智能儀表,采用32M NAND Flash 作為歷史數(shù)據(jù)的存儲介質,還可通過CF 卡將組態(tài)設置和歷史數(shù)據(jù)保存在計算機或其他設備中,將所需要的數(shù)據(jù)永久保存。具有8路模擬量輸入、4路模擬量輸出、4路報警輸出,支持電流輸入,電壓輸入,熱電阻及熱電偶信號輸入。 |
AI808P |
廈門宇電 |
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▲智能制造的遠程信息化系統(tǒng) |
套 |
1 |
4路模擬量以上采集通道,多路開關量輸入和輸出。支持TCP/UDP工作方式,設備均可與PLC、組態(tài)軟件、組態(tài)屏等進行通信,將現(xiàn)場的大量不同區(qū)域工業(yè)設備的數(shù)據(jù),傳輸?shù)竭h端的數(shù)據(jù)中心,實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控,設備診斷、程序維護和故障報警等功能,為用戶提供一種簡單可靠的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)遠程傳輸方案。支持通過電腦客戶端、手機 APP 和網(wǎng)頁遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控; 支持歷史數(shù)據(jù)記錄,采集和記錄登記的監(jiān)控點的數(shù)據(jù),并支持列表曲線的數(shù)據(jù)展示和常用的統(tǒng)計分析; 接口開放,用戶可自行組態(tài);同時開放 HTTP 接口和 SDK 接口, 用戶可自行編程。 |
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▲主機監(jiān)測單元 |
套 |
1 |
電路部分采用超薄可折疊導電材料技術,實時檢測主機多路運行狀況(4路以上),并且?guī)б壕э@示和報警顯示,主機檢測單元可反復折疊不損壞電路,支持手機無線采集數(shù)據(jù)。不推薦手機數(shù)據(jù)線導入數(shù)據(jù)模式、不推薦WIFI及藍牙等手機數(shù)據(jù)接受模式。 |
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碩博 |
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▲過程控制仿真實驗箱 |
套 |
1 |
要求采用牛頓遠程數(shù)據(jù)采集模塊,D/A8024模塊4路模擬輸出4~20mA電流,A/D8017模塊8路模擬輸入1~5V。采用智能調節(jié)器(精度:0.2級 輸出:4~20mA)。(1)仿真系統(tǒng)模擬工業(yè)生產過程的四大熱工參數(shù),包括液位對象,溫度對象,流量對象,壓力對象,無縫對接“過程控制實驗裝置”的控制系統(tǒng),能夠完成基本對象特性測試、單閉環(huán)控制、串級控制、前饋反饋控制、流量比值控制等實驗,可以替代被控對象。 (2)仿真軟件要求在軟件設計有原理結構圖,具有可開發(fā)性。同時要求可開放源代碼給學校,供學生自己研究和設計,既滿足基本教學同時也可作為研究創(chuàng)新平臺使用。 (3)要求提供流量和液位單回路、比值控制、串級控制系統(tǒng) 3 種實驗的Simulink 控制軟件建模界面和響應曲線。 (4)軟件具有以下界面圖: 1)單容水箱建模界面圖; 2)單容水箱建模響應曲線圖; 3)單容水箱控制界面圖; 4)單容水箱液位控制響應曲線; 5)比值流量實物控制圖; 6)比值流量控制響應曲線; 7)比值流量仿真圖; 8)比值流量仿真響應曲線; 9)上下水箱串級實物控制圖; 10)上下水箱串級液位控制響應曲線; 11)上下水箱液位串級模型仿真圖; 12)上下水箱串級液位仿真響應曲線; 13)上水箱液位流量串級實物控制圖; 14)上水箱液位流量串級試驗曲線; 15)上水箱液位流量串級仿真圖; 16)上水箱液位流量串級仿真響應曲線。 |
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其 它 設 備 |
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實驗用淡藍色透明有機玻璃水箱 |
只 |
3 |
1、采用淡藍色優(yōu)質有機玻璃由幾部分組成,工作槽需要穩(wěn)定; 2、水箱底部均接有擴散硅壓力變送器,對水箱的壓力和液位進行檢測和變送。水箱上部全部帶開口,方便清洗。上水箱半徑:11cm,高度30cm;下水箱半徑:12.5cm,高度30cm。 |
YCCD-1 |
碩博 |
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不銹鋼溫控實驗箱 |
只 |
1 |
由加熱箱、加熱環(huán)、Pt100、溫度變送器組成,加熱箱內無水斷電保護裝置,也防止溫度干燒。 |
YCCD-2 |
碩博 |
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不銹鋼儲水箱 |
只 |
1 |
內有獨特的結構設計和不銹鋼過濾網(wǎng),拆洗方便,采用1.5厚304不銹鋼板制成,容量為150L以上,儲水箱內部有過濾網(wǎng)罩,如果要清洗水箱內部的污垢可以把過濾網(wǎng)罩卸下來,以防雜物進入水泵和管道。水箱的上部和底部裝須有注水不銹鋼閥門和不銹鋼排水閥門,方便實驗用水的更換。 |
YCCD-3 |
碩博 |
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電磁閥 |
套 |
1 |
電磁閥安裝在電動調節(jié)閥的旁路,電磁閥工作壓力:最小壓力為0kg/cm2,最大壓力為10kg/cm2;工作溫度:-5~60℃。工作電壓交流220v。 |
2W系列 |
溫州德力西 |
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接觸器 |
只 |
2 |
220V交流接觸器 |
CJX2-09 |
正泰 |
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盤管 |
只 |
1 |
模擬工業(yè)現(xiàn)場的管道輸送和滯后環(huán)節(jié),在盤管上有三個不同的溫度檢測點,它們的滯后時間常數(shù)不同,在實驗過程中可根據(jù)不同的實驗需要選擇不同的溫度檢測點。盤管的長度為20米,直徑為DN15.盤管的出水通過手動閥門的切換既可以流入鍋爐內膽。 |
YCCD-4 |
碩博 |
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閥門 |
只 |
15 |
整個系統(tǒng)管道由敷塑不銹鋼管連接而成,其中儲水箱底部裝有出水閥,當水箱需要更換水時,把出水閥打開將水直接排出。 |
DN15 |
永德信不銹鋼球閥 |
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實驗對象:不銹鋼支架 |
套 |
1 |
1、304不銹鋼管焊接而成; 2、尺寸:1.8×0.8×1.8(m),承重250kg,結構為全不銹鋼焊接框架結構。1800mm(高)×2000mm(長)×800mm(寬);采用全開放式設計,美觀大方,操作維護方便。 |
YCCD-5 |
碩博 |
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鍋爐 |
套 |
1 |
需有1800w二相電加熱管加熱的常壓加熱爐,容量為1升。包括加熱層(鍋爐內膽)和冷卻層(鍋爐夾套),均由304不銹鋼精制而成,主要完成相關的溫度實驗。做溫度實驗時,冷卻層的循環(huán)水可以使加熱層的熱量快速散發(fā),使加熱層的溫度快速下降。冷卻層和加熱層都裝有溫度傳感器檢測其溫度,可完成溫度的定值控制、串級控制,前饋-反饋控制,解耦控制等實驗?刂凭仍谡`差5%以內。 |
YCCD-6 |
碩博 |
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控制系統(tǒng)實驗平臺 |
套 |
1 |
實訓操作臺架:外型尺寸為1730mm×730mm×1650mm(長*寬*高),實訓操作臺架為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構,操作面具有防火、防水、耐磨高密度板, 尺寸為于1730×380mm(長*寬),結構堅固;臺架下半部設有兩個大抽屜、柜門。操作面中不低于1250mm×300mm(長*寬)面積用于安裝電源控制屏。臺架底部設有4—6個萬向輪。 (3)提供執(zhí)行機構及I/O信號接口面板:所有信號采用國際標準的IEC信號。提供執(zhí)行機構接口有三相可控硅移相調壓裝置1只、提供電動調節(jié)閥1只、提供三相不銹鋼磁力泵2只(變頻泵1只、恒壓泵1只)、提供電磁閥標識1只、提供智能電動球閥1只、提供變頻器輸入及輸出接口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、磁力驅動泵防反轉裝置。各傳感器接口有液位變送器3只,提供溫度傳感器6只、提供渦輪流量傳感器2只、提供電磁流量計1只、提供壓力變送器1只。以上提供的各傳感器檢測及執(zhí)行器控制信號在面板上的插座設計體現(xiàn),便于學生自己連線組成不同的控制系統(tǒng)。 |
YCCD-7 |
碩博 |
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軟 件 系 統(tǒng) |
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MCGS組態(tài)軟件 |
只 |
1 |
MCGS 通用版 |
昆侖通態(tài) |
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DDC系統(tǒng)實驗軟件 |
套 |
1 |
RemoDAQ-8000 Utility |
北京集智達 |
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PLC編程軟件 |
套 |
1 |
step 7 MicroWIN |
西門子 |
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★網(wǎng)絡控制軟件 |
套 |
1 |
MCGS 網(wǎng)絡版 上位計算機組態(tài)軟件 應用MCGS(Monitor and Control Generated System)全中文工控組態(tài)軟件進行開發(fā)的實驗系統(tǒng)。運行環(huán)境要求,參見MCGS用戶指南?梢越M成網(wǎng)絡,一臺老師機可以控制十幾臺學生機,實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。 1、工程師站,可以操作網(wǎng)內所有的設備,可以直接監(jiān)控和修改程序; 2、監(jiān)控中心,可以監(jiān)控網(wǎng)內所有設備的運行狀態(tài)和生產數(shù)據(jù); 3、操作員站,可以操作現(xiàn)場設備,支持所有帶網(wǎng)口的觸摸屏; 4、客戶端,網(wǎng)內的所有客戶端都可以訪問監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)。) 投標時帶演示
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昆侖通態(tài) |
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儀表控制軟件 |
套 |
1 |
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五、控制實驗
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、溫度特性實驗
7、壓力特性實驗
8、箱液位數(shù)學模型的測定實驗
單回路控制實驗
1、電動調節(jié)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(jié)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
9、鍋爐內膽溫度位式控制
串級控制實驗
1、上水箱雙容串級控制實驗
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(huán)三容液位串級控制實驗
5、溫度流量串級控制實驗
比值控制實驗
1、單閉環(huán)比值流量控制實驗
2、隨動流量比值控制實驗
解耦控制實驗
★1、雙容解耦控制(提供設備水路圖和說明書)
★2、液位流量解耦控制(提供設備水路圖和說明書)
★3、液位壓力解耦控制(提供設備水路圖和說明書)
滯后控制實驗
1.Smith預估控制實驗
教師機內容
▲1、主機監(jiān)測單元測試
▲2、手機app控制
▲3、手機模擬量和開關量控制實驗
▲4、手機微信端報警設置
過程控制模擬對象仿真實驗
1、上水箱特性測試
2、下水箱特性測試
3、二階液位特性測試
4、溫度加熱器特性測試
5、調節(jié)閥特性測試
6、壓力單閉環(huán)控制系統(tǒng)
7、溫度單閉環(huán)控制系統(tǒng)
8、液位單閉環(huán)控制系統(tǒng)
9、流量單閉環(huán)控制系統(tǒng)
10、二階液位控制系統(tǒng)
11、上水箱液位和流量串級控制系統(tǒng)
12、上、下水箱液位串級控制系統(tǒng)
13、前饋反饋控制系統(tǒng)