SB-GCGZ-01工業(yè)過(guò)程控制實(shí)訓(xùn)平臺(tái)
一、實(shí)訓(xùn)平臺(tái)：
對(duì)象臺(tái)架全部采用不銹鋼框架。
二、實(shí)訓(xùn)屏：
工業(yè)過(guò)程控制實(shí)訓(xùn)平臺(tái)控制對(duì)象接口箱分電源箱和信號(hào)接口箱。電源箱主要包含各種電源裝置及電源分配開(kāi)關(guān)、變頻器、三相移相調(diào)壓裝置等強(qiáng)電裝置；面板材質(zhì)采用鋁材，面板標(biāo)識(shí)采用凹字爛板工藝進(jìn)行加工制作，針對(duì)各種信號(hào)接口均配有文字及符號(hào)說(shuō)明，方便實(shí)驗(yàn)接線。所有信號(hào)采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的IEC信號(hào)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)接口有三相可控硅移相調(diào)壓裝置、電動(dòng)調(diào)節(jié)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。將對(duì)象系統(tǒng)各傳感器檢測(cè)及執(zhí)行器控制信號(hào)同面板上的插座相連，便于學(xué)生自己連線組成不同的控制系統(tǒng)。
參考圖（以實(shí)物為準(zhǔn)）
三、電腦桌×2：
型材和鈑金結(jié)構(gòu)，用于放置計(jì)算機(jī)，下方裝有萬(wàn)向輪。尺寸：不小于560mm×600mm×1020mm。
四、控制對(duì)象：
包括2只上水箱、下水箱和儲(chǔ)水箱。上、下水箱采用優(yōu)質(zhì)有機(jī)玻璃，結(jié)構(gòu)包括緩沖槽、工作槽、出水槽，用以完成液位相關(guān)實(shí)驗(yàn)，水箱采用優(yōu)質(zhì)有機(jī)玻璃，水箱底部均接有壓力傳感器。儲(chǔ)水箱由不銹鋼板制成。
不銹鋼溫控實(shí)驗(yàn)箱1只：由加熱箱、加熱環(huán)、Pt100、溫度變送器等組成，加熱箱內(nèi)配有無(wú)水?dāng)嚯姳Ｗo(hù)裝置，防止溫度干燒。
儲(chǔ)水箱自動(dòng)進(jìn)、排水裝置1套，其中儲(chǔ)水箱底部裝有出水閥。
五、智能電動(dòng)調(diào)節(jié)閥：
采用智能直行程電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，用來(lái)對(duì)控制回路的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥型號(hào)為：QSTP系列。電源為單相220V，控制信號(hào)為4～20mADC或1～5VDC，輸出為4～20mADC的閥位信號(hào)。
六、單相磁力
泵：?jiǎn)蜗?220VAC，90W，無(wú)泄漏，低噪音，揚(yáng)程8米。
七、三相磁力泵
無(wú)泄漏，低噪音，三相220VAC，180W，揚(yáng)程8米。
交流變頻控制：
控制信號(hào)輸入為4～20mADC或0～5VDC，交流220V變頻輸出用來(lái)驅(qū)動(dòng)三相磁力驅(qū)動(dòng)泵。
八、溫控調(diào)壓模塊+散熱器：
采用二相全隔離一體化交流移相調(diào)壓器模塊，采用SMT工藝，DCB陶瓷基板，有LED電源指示和LED輸出調(diào)節(jié)量指示，控制參數(shù)：可輸入0～5V、0～10V、4～20mA；輸出參數(shù)：額定工作電壓：380VAC±10%；電網(wǎng)頻率：50Hz；斷態(tài)峰值截止電壓VP：≥1200VPK；電小負(fù)載電流：100 mA；斷態(tài)漏電流：<12 mA；關(guān)斷最大延時(shí)：10ms；調(diào)節(jié)響應(yīng)時(shí)間：10ms。
加熱環(huán)：
由三根0.6KW電加熱管星形連接而成，用來(lái)對(duì)鍋爐內(nèi)膽內(nèi)的水進(jìn)行加溫。
鍋爐防干燒保護(hù)裝置：
配備有防干燒保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)鍋爐內(nèi)膽液位低于紅色警戒水位線時(shí)，保護(hù)裝置將切斷調(diào)壓模塊輸出電壓，有效保護(hù)電加熱管不被干燒損壞。
擴(kuò)散硅壓力變送器（液位）×2：
量程為0～3KPa(以實(shí)際的水箱高度為準(zhǔn))，用于測(cè)量水箱液位高度，直流24V供電，標(biāo)準(zhǔn)兩線制接線4～20mA變送輸出、精度0.5級(jí)，采用工業(yè)用的擴(kuò)散硅壓力變送器，帶不銹鋼隔離膜片，采用信號(hào)隔離技術(shù)，對(duì)傳感器溫度漂移跟隨補(bǔ)償。帶HART通訊功能。
壓力變送器：
量程為0～80KPa，直流24V供電，標(biāo)準(zhǔn)兩線制接線4～20mA變送輸出，精度0.5級(jí)，采用工業(yè)用的擴(kuò)散硅壓力變送器，帶不銹鋼隔離膜片，同時(shí)采用信號(hào)隔離技術(shù)，對(duì)傳感器溫度漂移跟隨補(bǔ)償。
Pt100溫度傳感器：
Pt100：A級(jí)；溫度變送器：0.5級(jí)精度，0-100℃。工作電壓直流24v，溫度變送器輸出4-20 mADC。
渦輪流量計(jì)×2：
量程：0-1200L/h；輸出信號(hào)：4-20mADC；精度：0.5級(jí)。
九、DDC控制系統(tǒng)：
設(shè)備裝有一塊遠(yuǎn)程8路數(shù)據(jù)采集模塊和一塊4路輸出數(shù)據(jù)采集模塊。上位機(jī)要求采用MCGS組態(tài)軟件進(jìn)行監(jiān)控,軟件具有網(wǎng)絡(luò)功能，采用工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，具有良好的開(kāi)放性，共享總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以能夠相互共享資源的方式結(jié)合起來(lái)。網(wǎng)絡(luò)軟件有一個(gè)工程師站和無(wú)限個(gè)操作員站組成，老師作為工程師站可以在任何地方對(duì)學(xué)生操作員站進(jìn)行監(jiān)控和控制，學(xué)生操作員站用密碼的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
十、智能儀表控制系統(tǒng)×2：
智能數(shù)字調(diào)節(jié)器，數(shù)量2套；集信號(hào)采集、運(yùn)算、控制、顯示記錄、通信、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存、分析統(tǒng)計(jì)報(bào)表、配置、報(bào)警為一體的智能儀表，采用高亮度、寬視角的≥5.6英寸TFT液晶顯示屏，至少具有320*234點(diǎn)陣256色顯示 采用32M NAND Flash 作為歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)介質(zhì)，還可通過(guò)CF 卡將組態(tài)設(shè)置和歷史數(shù)據(jù)保存在計(jì)算機(jī)或其他設(shè)備中，將所需要的數(shù)據(jù)永久保存。至少具有8路模擬量輸入、4路模擬量輸出、4路報(bào)警輸出，支持電流輸入，電壓輸入，熱電阻及熱電偶信號(hào)輸入。至少具有4個(gè)單回路控制模塊，可實(shí)現(xiàn)串級(jí)控制回路、比值、前饋、三沖量等復(fù)雜控制。RS485通信。
十一、PLC控制系統(tǒng)：
預(yù)裝64位WINDOWS EMBEDDED STANDARD 7 P，預(yù)裝CPU V1.7軟件控制器和WINCC ADVANCED RUNTIME(帶有2048點(diǎn)授權(quán))數(shù)字量輸入支持漏型/源型信號(hào)，數(shù)字量輸出類型為晶體管，支持高速脈沖，最高100kHz，模擬量輸入支持0-10VDC信號(hào)，模擬量輸出支持0-20mA信號(hào)，支持8個(gè)模塊擴(kuò)展、1個(gè)信號(hào)板擴(kuò)展、3個(gè)通訊模塊；工作存儲(chǔ)125kB、裝載存儲(chǔ)4MB、保持性存儲(chǔ)10kB；4 GB RAM,16 GB CFAST；過(guò)程映像1024字節(jié)輸入/1024字節(jié)輸出；支持6路高速計(jì)數(shù)器輸入，最高100kHz；布爾運(yùn)算0.08μs、移動(dòng)字1.0μs、實(shí)數(shù)數(shù)學(xué)運(yùn)算1.78μs；集成2個(gè)PROFINET端口10/100Mb/s自適應(yīng)，支持12個(gè)HMI設(shè)備連接、8個(gè)客戶端、4個(gè)編程設(shè)備、8個(gè)開(kāi)放連接；電源電壓允許AC85-264V。
電磁閥：
可以實(shí)現(xiàn)階躍和脈沖干擾，通過(guò)手動(dòng)閥開(kāi)度可調(diào)節(jié)階躍和脈沖干擾的大小。
直流穩(wěn)壓電源：
提供直流24V電源。
連接導(dǎo)線及配件：
提供完成實(shí)驗(yàn)所需的連接導(dǎo)線及配件。
十二、主機(jī)監(jiān)測(cè)單元：整個(gè)實(shí)訓(xùn)室配1套
采用超薄可折疊導(dǎo)電材料技術(shù)，實(shí)時(shí)檢測(cè)主機(jī)多路運(yùn)行狀況（4路以上），并且?guī)б壕э@示和報(bào)警設(shè)置顯示，主機(jī)檢測(cè)單元可反復(fù)折疊不損壞電路，支持手機(jī)無(wú)線采集數(shù)據(jù)，并可用手機(jī)APP采集數(shù)據(jù)。
主機(jī)監(jiān)測(cè)單元演示功能要求：
（1）利用手機(jī)APP采集傳感器輸出電壓。
（2）在主機(jī)檢測(cè)單元上面可以顯示每個(gè)通道采集的電壓。
（3）可以在主機(jī)檢測(cè)單元上面設(shè)置超限電壓，且能輸出報(bào)警，不得少于4通道測(cè)量。
十三、過(guò)程控制傳感器及過(guò)程檢測(cè)儀表3D仿真軟件：
▲3D 傳感器仿真系統(tǒng)，教學(xué)仿真資源（包括3D傳感器仿真系統(tǒng)和傳感器實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻）要求提供不少于15種傳感器及過(guò)程檢測(cè)儀表的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源包。其中必含浮子液位傳感器、齒輪式轉(zhuǎn)速傳感器、電容式液位傳感器、浮子液位電阻傳感器、動(dòng)態(tài)扭矩傳感器、超聲波、熱釋電報(bào)警傳感器等7種傳感器以及壓力、流量、物位與溫度檢測(cè)儀表，并提供手機(jī)APP截圖（須提供產(chǎn)品說(shuō)明、零件展示、裝配、應(yīng)用展示四個(gè)方面的相關(guān)證明材料,一共28張截圖。
十四、Python 整個(gè)實(shí)驗(yàn)室配1套：
數(shù)據(jù)采集卡（支持labview二次開(kāi)發(fā)）：
▲該數(shù)據(jù)采集卡采用工業(yè)級(jí)，接口采用USB 接口，整個(gè)實(shí)驗(yàn)室配一套。
具體核心功能指標(biāo)要求：
①具有 8 路模擬量輸入：8 路電壓輸入。ADC 分辨率：14 位，最大采樣速率：100K/S。
②2 路模擬量輸出：12 位，0-10V，100Ksa/s；
③2 路 1MHz 計(jì)數(shù)、PWM 測(cè)量輸入，2 路 1MHzPWM、脈沖發(fā)生器。
④具有多種采樣方式：定時(shí)采樣，定長(zhǎng)采樣，單步采樣，實(shí)時(shí)采樣。
⑤具有輸入低通濾波，過(guò)壓保護(hù)功能。
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：
基于Python壓力PID控制實(shí)驗(yàn)
基于Python液位PID控制實(shí)驗(yàn)
基于Python流量PID控制實(shí)驗(yàn)
基于Python溫度PID控制實(shí)驗(yàn)
基于Python串口通信應(yīng)用
基于Python通信與顯示應(yīng)用
十五、物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)：
物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通訊傳感網(wǎng)（包含1個(gè)匯節(jié)點(diǎn)，3個(gè)節(jié)點(diǎn)）整個(gè)實(shí)驗(yàn)室配一套
主控單元模塊包括主控芯片及其外圍電路，3.5寸帶觸摸顯示屏，各無(wú)線模塊接口藍(lán)牙和ZIGBEE模塊接口等。各無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊均已接入到二者上面；
主控單元模塊包含藍(lán)牙模塊（主機(jī)），ZIGBEE模塊（A端），和WIFI 模塊；數(shù)據(jù)采集單元模塊上接有藍(lán)牙模塊（從機(jī)），ZIGBEE模塊（B端），分別可以和主控單元模塊上的藍(lán)牙模塊（主機(jī)）和ZIGBEE模塊（A端）通信，主控單元的模塊與數(shù)據(jù)采集單元的模塊通過(guò)交互通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，最終結(jié)果可通過(guò)WIFI發(fā)送到電腦終端。
配備兩種及以上無(wú)線傳輸能力的模塊，可同時(shí)完成≥8AD/8DA（ADC分辨率12位或以上）、4DI/4DO傳輸，能夠組建實(shí)驗(yàn)室無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)提供手機(jī)端和PC端的測(cè)量和控制軟件。
▲備注：手機(jī)端和PC端的測(cè)量和控制軟件。
十六、虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)×1,支持工業(yè)過(guò)程控制虛擬仿真相關(guān)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目8個(gè)以上。
軟件主要功能
（1）仿真軟件能夠模擬工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的四大熱工參數(shù)，包括液位對(duì)象，溫度對(duì)象，流量對(duì)象，壓力對(duì)象，無(wú)縫對(duì)接"過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置"的控制系統(tǒng)，能夠完成基本對(duì)象特性測(cè)試、單閉環(huán)控制、串級(jí)控制、前饋反饋控制、流量比值控制等實(shí)驗(yàn)，可以替代被控對(duì)象。
（2）通過(guò)界面觀察各個(gè)模塊的數(shù)據(jù)，清晰簡(jiǎn)潔，并能通過(guò)軟件查看控制過(guò)程中的實(shí)時(shí)曲線。
（3）基于工控軟件軟件開(kāi)發(fā)而成，能夠模擬實(shí)際對(duì)象的特性，并且能將控制計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)供外部控制系統(tǒng)使用。
（4）動(dòng)畫顯示及刻度顯示：該系統(tǒng)在具體實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，為了更加清晰地顯示回路的控制效果，要求組態(tài)軟件界面中各管路液體的流向必須具有動(dòng)態(tài)的動(dòng)畫顯示，各水箱液位、儲(chǔ)水箱液位具有明顯的刻度顯示。
▲軟件要求：在 Simulink 軟件環(huán)境下，依據(jù)過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)際參數(shù)對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了仿真，并在 Matlab/RTW 實(shí)時(shí)控制模式下，實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制的實(shí)物實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，滿足畢業(yè)設(shè)計(jì)和課程設(shè)計(jì)的需要。 仿真軟件要求在 MATLAB 軟件環(huán)境下完成，實(shí)時(shí)控制需在 MATLAB/RTW 環(huán)境下進(jìn)行，提供相關(guān) MATLAB/RTW 實(shí)時(shí)控制的軟件界面圖。要求提供上下水箱串級(jí)控制、比值控制、流量液位串級(jí)控制系統(tǒng)3 種實(shí)驗(yàn)的仿真控制軟件建模界面、建模響應(yīng)曲線、控制響應(yīng)曲線的相關(guān)截圖。沒(méi)有滿足采購(gòu)需求或沒(méi)有提供截圖的，按一項(xiàng)負(fù)偏離處理。
