工業儀表實（shí）訓室功能介紹及主要的實訓目的
2022-09-13 08:18工業儀表實訓室是基於（yú）工業過程物理模擬對象，集自動化儀表技術、計（jì）算機技術、通訊技術、自動控製技術為一體。係統包（bāo）括流量、壓力、溫度、液位等熱工參數，可實（shí）現多種控製形（xíng）式。既能滿足本科教學要求，又可作為教師、學生的科研平台。本（běn）實驗室麵向自動化、電氣工程及其自動化、化學工（gōng）程與工藝、應用電子（zǐ）技（jì）術等（děng）專業學（xué）生（shēng），服（fú）務於（yú）《過程控製工程》、《自動檢測技術與（yǔ）儀表》、《集散控製（zhì）係統》、《化工儀表及自動（dòng）化》、《電（diàn）器與PLC控製技術（shù）》、《現場總（zǒng）線》、《工業計算機網絡與通（tōng）信》、《智能儀器》等課程。
本專業培（péi）養具有工業生產自動控製的知識和操作技能的應用型人才。主要（yào）麵向石油、化工、電子、輕工（gōng）、紡織、冶金等相（xiàng）關行業，能從事工業生產所（suǒ）需主流工控製產品（pǐn）（如傳感器、智（zhì）能儀表、觸摸屏、變頻器、可編程控（kòng）製器（qì）、單片機）的使用、銷（xiāo）售以及（jí）自動控製係統的安裝調試、維修維護（hù）、運行（háng）管理等工作（zuò）。
一、工業儀表實訓室,過程控製綜合實驗（yàn）係統,多功能過程與控製實訓台實（shí）訓（xùn）室主要功能：
二（èr）、工業儀表實訓室,過程（chéng）控製綜合實（shí）驗係統,多功能過程與控製實訓台實訓室主要設備：
MYG-74 過程控製綜合（hé）實（shí）驗係統
過程控（kòng）製（zhì）綜合實驗（yàn）係統整套係統分為：上位（wèi）控製層係統，實驗對象層，檢測傳感、變送、執行設備，上位控製軟件四部分。係統特點:整套係統安放（fàng）在可移動的試驗台桌上，小巧且試驗裝置占地麵積（jī）小。
1、上位（wèi）控製層係統：①、智能儀表控（kòng）製模塊；②、PLC控製係統；③DDC控製係統。
2、實驗對象層（céng）係統：
控製對象：由鋁型材安裝框架、不鏽（xiù）鋼（gāng）儲水箱、有機玻璃雙容串（chuàn）接水（shuǐ）箱、帶夾套不鏽鋼（gāng）常壓鍋爐容器（qì）、鋁塑複合管路等組（zǔ）成。
2、實驗台（tái）桌：實驗台桌上安放控製對象（xiàng）;
3、外置不鏽鋼儲水（shuǐ）箱及（jí）水泵安裝在帶可移動（dòng）腳輪的框架上作為一體。水泵出水口帶快插接頭，水泵同控製對象管路係統相連便可實驗。采用（yòng）304優質不鏽鋼，具有不生（shēng）鏽鏡麵美觀大方。
4、有機玻璃雙容串接水箱：
①有機玻璃雙容串接水箱：由進口有機（jī）玻璃製作，上水箱(長200×寬200×高（gāo）400mm)、下水箱(長200×寬（kuān）200×高400mm)、上下水箱雙容串接安裝，每個水箱帶溢流管及下排水管及（jí）閥門，壓力液位傳感器接口。水箱容積大於17.5*10-3m3。
5、帶夾套的不鏽鋼常壓加熱鍋爐容器：
利用電加熱管加（jiā）熱的常壓鍋爐，包括加熱層（鍋爐內膽）和冷卻（què）層（鍋爐夾套），均由不鏽鋼精製而成，設置防幹燒裝置，可利用它進（jìn）行溫度實驗。內（nèi）膽Φ100×500（通動態被加熱水），帶單相1.5KW電加（jiā）熱管，夾套（tào）Φ150×400，內（nèi）膽安裝Pt100溫度傳感器。
6、管道流（liú）量壓力對象係統
整個係統管（guǎn）道由鋁塑管連接而成，不漏水。所有的手動閥門均采用優質球閥，流量計和壓力傳感器安裝在官（guān）道上（shàng）以測量管道流（liú）量和水（shuǐ）泵出水口壓力，其中儲水箱底部裝有出水閥，水箱（xiāng）需要更換水時，把出水閥打開將水直接排出。
係統動力（lì）：功率（lǜ）可調的不鏽鋼循環（huán）水泵:可（kě）組成不鏽鋼泵＋電動調節閥＋渦輪流（liú）量計的動力流（liú）量調節係統，也可組成不鏽鋼泵＋變頻器＋渦輪流量計的動力流量調節係（xì）統。單相可控矽移相調壓裝置、單相電加熱管組成鍋爐加熱動力係統。
檢測傳感器、執行機構：
流量傳感器：渦輪流量計＋流量變送儀。
液位傳感（gǎn）器：擴散矽液（yè）位傳（chuán）感器二個，分別用於檢測上下兩（liǎng）個水箱的液位。另外加熱鍋爐容器上還加一（yī）個擴散矽壓力傳（chuán）感器，做恒壓供水（shuǐ）實驗時檢測容器壓力（lì）。
溫度傳（chuán）感器：Pt100熱電阻傳感器一個，Pt100熱（rè）電阻溫度變（biàn）送器（qì）一個。用於檢測帶（dài）夾套的不鏽鋼常壓加熱鍋爐的內膽溫度。
壓力傳感器：擴散矽壓力傳（chuán）感器一個。用於檢測加熱鍋爐容器（qì）壓力實驗時的動態壓力。
變頻調速（sù）器：三菱變頻調速器一個。用於調節變頻動力支路的供水壓力及流量。
電動調節閥：全不鏽鋼電動調節閥一個（gè）。用於調節電動調節閥動力支路的供水壓力及流量。
旁路幹（gàn）擾係統：
係統配有電磁（cí）閥作為電動調節閥的旁路，可以實現階躍和脈衝幹擾，通過手動閥開度可調節階躍和脈衝幹擾的大小。
二）上位過程控製係統：
（1）上位控製操作/實驗麵板
GK-1上位控（kòng）製操作/實（shí）驗台同實驗對象裝置一體製作（zuò）安裝。上（shàng）位上位控製操作/實驗台安裝（zhuāng）在鋁合金實驗台桌上方。
（2）上位（wèi）控製操作/實驗麵板
上位控（kòng）製（zhì）操作/實（shí）驗麵板：鋼製噴塑結構。
強電控製麵板：裝有漏電保護空氣開關、電流型漏電保護器，充分考慮人身安全保護；配置（zhì）帶鑰匙的電源啟動控製回路和多（duō）組（zǔ）保（bǎo）險絲，同時（shí）每一組強電輸出（chū）都有旋（xuán）鈕開關控製（zhì），保證設備安全，操作（zuò）控製便（biàn）捷；裝有分相電壓表、指示（shì）燈，直（zhí）觀，強電信息一目了然（rán）；裝有變（biàn）頻器（qì）及（jí）其控製接口麵板，方便變頻（pín）器熟悉、操作和應用。
控製（zhì）器麵板：變頻控製器麵板、智能儀表控製麵（miàn）板。
信號接口麵板：控製對象中的儀表信號和電氣信號轉移到信（xìn）號接線板上，提供（gòng）AI、AO、DO等傳感器檢測及執行器控製信號接口，便於學生自己連線組成不同的控（kòng）製係統（tǒng）。實驗（yàn）者（zhě）通過安全型接插式導線將實驗板與信號板之間進行不同的配線（xiàn），以完成過程控製各類實驗。
三）上位過程控製係統基型配置：
控製係統提供（gòng）PLC控製係統、智（zhì）能儀表控製係統與（yǔ）DDC控製係統三種控製方式，並附帶DCS係（xì）統（tǒng）功能。
(1)S7-200SMART PLC控製係統
隨著科技的發展，PLC即使是Micro PLC，也可以勝任多種控製任務。本產品提供的PLC控製係統主機選用西門子的S7-200SMART係列，主要展示小型（Micro）PLC在（zài）滿足小規模的控製任務中的完美表現，為培養工程化人才提供更（gèng）多（duō）更強（qiáng）的（de）實（shí）驗平台。
(2）智能儀表控製係統
儀表控製係統核心為帶通信功能的各種儀表，儀表內（nèi）集成了各種算法，根據（jù）現場情況整定儀表控製算法的各種參數，達到控製效（xiào）果。同時帶通訊功能的儀表與上位計算機的軟件平台通訊。儀（yí）表各種參數和過程值進入軟件平台（一般為工控組態軟件）的數據庫，再（zài）加上組（zǔ）態的流程畫麵和操作界麵，可以方便在（zài）上（shàng）位計（jì）算機整定參數，對過程值進行（háng）記錄分析。
(3）DDC控製係統
DDC控（kòng）製係統一般有兩種（zhǒng）形式（shì），一種采用（yòng）外部數據采集模塊的（de）形式，其核（hé）心為帶RS485通訊的數據采集模塊和計算機（jī）算（suàn）法軟件；另一種采（cǎi）用工控（kòng）機和ISA或PCI插槽的數據采集板卡。外部數據采集模塊由於安裝方便，同時就地安（ān）裝時采用通訊方式向計算（suàn）機送數據不存在信號衰減，因此本產品采用第一種方式的應（yīng）用。用戶可根據自己學校（xiào）的實際情況（kuàng）選用（yòng）第二種方式的應用（例如研華A/D、D/A、采樣板卡）。
在控製台直接裝有數據采集模塊，同時利用工控（kòng）軟件MCGS中強大的算法（fǎ）組態功（gōng）能，便捷的（de）組建一個帶人機界麵的DDC控製係統。在（zài）DDC係（xì）統（tǒng）中（zhōng）提供開放的算法軟件供實驗和算法編程參考，方便（biàn）實驗（yàn）教學（xué）和工程人才培養。
四）配置清單：
表1 過程（chéng）控製實驗對象（一套）
| 序號 | 名 稱 | 功 能 | 型號 | 材質 | 數量 |
| 1 | 標準實驗台桌 | 標準鋁合金實（shí）驗台桌上安放控製對象（xiàng）（可移動儲水箱及水泵在不鏽鋼實驗台（tái）桌下麵） | 鋁合金 | 1套 | |
| 2 | 標準框架及標準不鏽鋼安（ān）裝底板 | 標準框架安（ān）裝有機玻璃雙容串接（jiē）水箱（xiāng）、帶夾套不鏽鋼常壓鍋爐容器，方便安裝固定鋁合金支撐框架、檢測傳感執行裝置、管路等（děng）。 | 鋁合金 | 1套（tào） | |
| 3 | 電加熱常壓鍋爐壓力容器 | 由不鏽鋼內（nèi）膽加溫筒（帶（dài）220V 1.5KW進口不（bú）鏽鋼電加熱管）和封閉（bì）式帶保溫棉地不鏽鋼夾套組成 |
封閉式帶保溫（wēn）棉地不鏽鋼夾套（1.5mm304 不鏽鋼） 不鏽鋼內膽加溫筒(1.5mm304不（bú）鏽鋼) |
1 | |
| 4 | 水箱 | 儲水箱（由1.5mm厚不鏽鋼鏡麵板製作）可移動 | 不鏽鋼（2個通道） | 1 | |
| 有機玻璃上小（xiǎo）水箱 |
底（dǐ）板20mm進口有機（jī）玻璃板（300X300） 側板8 mm進口有機（jī）玻璃板(250X250X400) 有機玻璃水箱前麵（miàn）直接刻有（yǒu）液位標尺； |
1 | |||
| 有機玻璃下小水箱 |
底板20mm進口（kǒu）有機玻璃板（bǎn）（300X300） 側板8 mm進口有機玻（bō）璃板（bǎn）(250X250X400) 有機玻璃水箱前麵直接刻有液位標尺 |
1 | |||
| 5 | 水泵 | 低噪不鏽鋼靜音（yīn）泵（揚程15米） | 功率0.37KW，揚程15米,最大流量0.80-0.85立（lì）方米每（měi）小時 | 2 | |
| 6 | 溫度傳感器 | Pt100熱電阻 | Pt100 | 1個 | |
| 7 | 溫度變（biàn）送器 | Pt100熱電阻標準信號轉換 | Pt100 | 輸（shū）出（chū）4-20mA標準信號 | 1個 |
| 8 | 壓力液位傳感器 | 擴散（sàn）矽壓力/液位變送器 |
MB400 |
MB400 4-20mA標準信號（hào）輸出，0.5級測量精度 |
3個 |
| 9 | 渦輪流量（liàng）計及變送器 |
額定流量0.28-0.30T/h，測量精度±1.0％，4-20mA標準信號輸出； |
2個 | ||
| 10 | 電動調節閥 | 額定流量（liàng）為0.28-0.30立方米每（měi）小時， 4-20mA信號輸入； | |||
| 11 | 電（diàn）磁閥 | 使用（yòng）壓力範圍為0-7㎏/㎝3，工作溫度為-5--80℃； | |||
| 12 | 電加熱控製（zhì）器 | 可控矽移相調（diào）壓（yā）裝置（zhì） | 1個 |
| 序號 | 硬件型號（hào） | 型號 | 產地 | 數量 |
| 1 | 實驗（yàn）控製台 | 上海 | 1 | |
| 2 | 鋼製（zhì）噴塑實驗屏桌 | 上海 | 1 | |
| 3 | 強電控製麵板 | 上（shàng）海 | 1 | |
| 4 | I/O信號接口控（kòng）製麵板 | 上海 | 1 | |
| 5 | RS232/485轉換器 | 通（tōng）訊轉換器（qì） | 武漢瑞普（pǔ） | 1 |
| 6 | 變頻調速器 | 0.4KW | 1 | |
| 7 | AI智能調節儀（自帶Rs485通訊接口） | 萬訊 | 1 | |
| 8 | 開關電源 | 24V/3A | 台灣明緯 | 1 |
| 9 | 鍋爐防幹（gàn）燒保（bǎo）護器 | 1 | ||
| 10 | 自鎖緊接頭插（chā）座（zuò）及連接導（dǎo）線 | 南（nán）京 | 1 |
| 序號 | 硬件名稱 | 硬件型號 | 產（chǎn）地 | 數量 |
| 1 | 8路A/D ICP-7017 | 數據采集模塊 | 台灣弘格 | 1 |
| 2 | 4路D/A ICP-7024 | 數據采集模塊 | 台灣弘格 | 1 |
| 3 | RS232/485轉換（huàn）器 | 通訊轉換器 | 台（tái）灣弘格 | 1 |
| 4 | 工控機 | 台灣研華 | 台灣 | 1 |
| 序號 | 硬（yìng）件名稱 | 硬（yìng）件型號 | 產地 | 數量 |
| 1 | 控製器 | S7-200SMART | 控製器 | 1 |
| 2 | 模擬量模塊 | EM235(4AI/1A0) | 模擬量模塊 | 1 |
| 3 | 通（tōng）訊適配器 | PC/PPI | 通訊（xùn）適配器（qì） | 1 |
| 序（xù）號 | 名 稱 | 型號 | 產地 | 數量 |
| 1 | 西（xī）門子S7-200SMARTPLC編程軟件 | 西門子 | 1套 | |
| 2 | GK-1智能儀表控製實驗軟件 | 1套 | ||
| 3 | S7-200SMARTPLC控製係統實驗（yàn）軟件 | 1套 | ||
| 4 | DDC控製係統實驗軟件 | 1套 |
實驗項目（mù）：
過（guò）程控製（zhì）係統的組成認識實驗
（1）過程控製及檢測裝置硬件結構組成的認識，控製方案（àn）的（de）組（zǔ）成及控製係統連接實驗。
（2）智能調節儀表、智能變送儀（yí）表等各種智（zhì）能儀表的操作及參數設定。
（3）傳感器的（de）校正（零點遷移與量程調整）
對象特性（xìng）測試實驗
l 單容水箱液位數（shù）學模型的測試實驗（yàn）
l 雙容（róng）水箱液位數學模型的測試實驗
l 鍋爐內膽水溫特性測（cè）試實驗
單回路控製係統實驗（yàn）
l 單容水箱液位定值控製實驗
l 雙容水箱液位定值控製（zhì）實驗
l 鍋爐內膽水（shuǐ）溫定值控（kòng）製（zhì）實（shí）驗（yàn）
l 單（dān）閉環流量定值（zhí）控製實驗
l 鍋爐內膽壓力定值控製實驗
串級控（kòng）製係統實（shí）驗
l 水箱液位串級控（kòng）製實驗
l 鍋爐內膽水溫與（yǔ）循環水流量串級控製實驗
l 水箱液位與進水口流量串級控製實驗
比值控製係統實驗
l 流（liú）量比值控製係統實驗
變頻恒壓（yā）供（gòng）水實驗
工控製組態軟件組（zǔ）態控（kòng）製實驗
l 所（suǒ）有實驗均（jun1）包括數據庫組態、圖形（xíng）動畫、報表、曲線、報警組態、設備通訊（xùn）組態、算法組態等實驗
六）技術（shù）指標：
工作電源：三相（xiàng）四線 380V±5% 50Hz或單相三線AC220V±10% 50Hz；
外形尺寸： 實驗台1720mm×730mm×1600mm
整機容（róng）量：<5KVA，控製信號：電壓（yā）0～5V
技（jì）術功能：可以同時對三個參數進行（háng）采集，比如，一組測流量，一組測溫度，一組測壓（yā）力。
七）安全保護體係（xì）：
l 鍋爐加熱程控保護係（xì）統
1、鍋爐加熱內膽加由水位（wèi）液位保護裝置，水位不達（dá）到一定的高（gāo）度，控製係統不能控製可控矽調（diào）壓器工作。
2、電加熱管電源控製開關采用鑰（yào）匙開（kāi）關，不實驗時，由教師保護放（fàng）置鑰匙，避免（miǎn）無關（guān）人員誤操作。
l 電源保護措施
1、加有（yǒu）電流型漏電保護（hù）器。
2、兩相電（diàn）源加（jiā）有保險管，防止斷路。
l 電源（yuán）啟停控製方式；
采用啟停按鈕控製（zhì）接觸器來控製電源的啟停（tíng）。
l 漏電保護裝置及安全性和安全承諾；
l 各（gè）種電源及各（gè）種儀表的可靠的（de）保護功能
各種電源及各種儀表的強電采用開關控製，學（xué）生不自行接線（xiàn），不存在強弱電混插的問題。
實驗強電接線插頭采用封（fēng）閉式結構（gòu），防止觸電事故的發（fā）生。
三、工業儀表實訓室,過程控製綜（zōng）合實驗係統,多功能過程與控製實（shí）訓（xùn）台實訓室實訓項目：
實驗（yàn）二、二階雙容下水箱對象特性測試實驗
實驗三、鍋爐內膽溫度二位式控製實驗
實驗四、單容水箱液（yè）位PID整定實驗
實驗五、串接雙容下水箱液位PID整定實驗
實驗六、鍋爐內膽水溫（wēn）PID整定（dìng）實驗（yàn）（動態）
實驗七、鍋爐夾套水溫PID整定實驗（動態）
實驗（yàn）八、電磁流量計流量PID控製實驗
實驗九、上、下水箱液位串級PID控製實驗
實驗十、鍋爐內（nèi）膽和夾套溫度串級控製係統
實驗十一、純滯後（hòu）溫（wēn）度PID控製實驗
實驗十二、三（sān）容下水箱對象特（tè）性測試實驗
實驗（yàn）十三（sān）、三容下水箱液位PID控（kòng）製實驗（yàn）
四、工業儀表實訓室,過程控製綜合實驗係統,多功能過程與控製實訓（xùn）台實（shí）訓（xùn）室建設的總結：
主要用於各大院（yuàn）校“化工儀表及自動化技術”“調節閥應用技術”等課程（chéng）的實踐教學。通過實踐教學驗證和鞏固所學的理論知識，學習工業過（guò）程四大基本物理量“溫度（dù）、壓力、流量及液位”的檢測及控製方法，掌握進行科學實訓的基本技能，培養（yǎng）學生解決實際工程問（wèn）題的能力，為後續專業課程的學習和將來從事工程技術工作（zuò）打下堅實的基礎。
