CS4000高级过程控制实验装置设备操作说明书.docx

nCS40000高高级过程程控制实实验装置置设备使用用说明书书目 录录一、概述述面对经济济全球化化的大趋趋势，特特别是我我国加入入WTOO以后，企企业面对对的是国国际竞争争为了了提升产产品品质质，降低低生产成成本，持持续提高高企业的的竞争力力，越来来越多的的企业应应用最新新科技的的自动化化技术，因因而企业业对相应应技术人人员的要要求也越越来越高高作为为自动化化及相近近专业的的学生，只只有拥有有良好的的理论知知识、又又具有很很强的动动手能力力和较高高的综合合素质，才才能在日日益严峻峻的就业业形势中中得到用用人单位位的青睐睐CS40000型型过程控控制实验验装置是是中控科科教根据据自动化化及相近近专业的的教学特特点和学学生培养养目标，结结合国内内外最新新科技动动态而推推出的集集智能仪仪表技术术，计算算机技术术，通讯讯技术，自自动控制制技术为为一体的的普及型型多功能能实验装装置该该装置本本着工程程化、人人才培养养综合化化的设计计原则和和思想设设计开发发，既可可以满足足《自动动控制原原理》、《过过程控制制》、《控控制仪表表》、《自自动检测测技术与与传感器器》、《计计算机控控制》等等自动化化专业课课程的实实验教学学，对温温度、压压力、流流量、液液位等过过程参数数应用多多种控制制方案进进行控制制，同时时让学生生熟悉主主流的工工业控制制产品，并并具备一一定操作作、选型型、设计计能力，为为就业时时迅速进进入角色色打下基基础。

整个系统统由对象象系统和和控制系系统两部部分组成成：CS40000过程控制制实验装置置对象系统统实验对象象主-副管管路流量量系统四容水箱箱液位系系统加热水箱箱-纯滞滞后水箱箱温度系系统检测机构构扩散硅式式压力液液位传感感器涡轮流量量计电磁流量量计Pt1000热电电阻温度度传感器器执行机构构可控硅移移相调压压装置电动调节节阀变频器辅助系统统漏电保护护器防干烧系系统防高温系系统控制系统统智能数字字仪表控控制系统统DDC计计算机直直接控制制系统PLC可可编程控控制器控控制系统统二、对象象系统1、丰富富的实验验对象双管路流流量系统统系统包括括两个独独立的水水路动力力系统，一一路由水水泵、电电动调节节阀、电电磁流量量计组成成（主管管路），由由电动调调节阀调调节流量量，电磁磁流量计计检测流流量；另另一路由由变频器器、水泵泵、涡轮轮流量计计组成（副副管路），由由变频器器调节流流量，涡涡轮流量量计检测测流量可可以完成成多种方方式下的的流量控控制实验验：单回路流流量控制制实验流量比值值控制实实验四容水箱箱液位系系统系统提供供一组有有机玻璃璃四容水水箱，每每个水箱箱装有液液位变送送器；通通过阀门门切换，任任何两组组动力的的水流可可以到达达任何一一个水箱箱。

因此此系统可可以完成成多种方方式下的的液位、流流量及其其组合实实验：单容、双双容（一一阶、二二阶）液液位对象象特性测测试实验验单回路液液位控制制实验不同干扰扰方式下下液位控控制实验验不同水箱箱液位串串级控制制实验前馈-反反馈控制制实验耦合控制制实验加热水箱箱-纯滞滞后水箱箱温度系系统系统提供供了一个个加热水水箱和一一个温度度纯滞后后水箱，加加热水箱箱及纯滞滞后水箱箱不同时时间常数数位置装装有Ptt1000热电阻阻检测温温度，由由可控硅硅控制电电加热管管提供可可调热源源，系统统可以完完成多种种温度实实验温度对象象特性测测试实验验（包括括纯滞后后特性）不同水流流状态温温度位式式控制实实验不同水流流状态温温度单回回路PIID控制制实验不同时间间常数纯纯滞后温温度控制制实验2、精密密的检测测机构扩散硅式式压力传传感器浙大中控控SP000188型绝压压变送器器，其核核心为扩扩散硅压压力传感感器，直直流244V供电电，测量量精度00.255%下图是这这种根据据压阻效效应工作作的半导导体压力力测量元元件的结结构示意意图，在在杯状单单晶硅膜膜片的表表面上，沿沿一定的的晶轴方方向扩散散着一些些长条形形电阻。

当当硅膜片片上下两两侧出现现压差时时，膜片片内部产产生应力力，使扩扩散电阻阻的阻值值发生变变化需要说明明，这里里扩散电电阻的变变化，在在机理上上和普通通的金属属应变电电阻不同同，普通通的金属属电阻丝丝受力变变形时，其其电阻的的变化是是由几何何尺寸变变化引起起的，由由电阻丝丝的长度度l和截面面积S的变化化引起的的而半半导体扩扩散电阻阻在受到到一定方方向的应应力作用用时，材材料内部部晶格之之间的距距离发生生变化，禁禁带宽度度以及载载流子之之间的相相互作用用都发生生变化，使使载流子子浓度和和迁移率率改变，导导致半导导体材料料的电阻阻率ρ发生强强烈变化化，其灵灵敏度约约比金属属应变电电阻高1100倍倍左右为了减小小半导体体电阻随随温度变变化引起起的误差差，在硅硅膜片上上常扩散散四个阻阻值相等等的电阻阻，以便便接成桥桥式输出出电路获获得温度度补偿，如如下图所所示平平面式弹弹性膜片片受压变变形时，中中心区与与四周的的应力方方向是不不同的在在膜片上上用扩散散法制造造电阻时时，将四四个桥臂臂电阻中中的两个个置于受受压区，这这样如图图接成推推挽电路路测量压压力时，电电阻温度度漂移可可以得到到很好的的补偿，而而输出电电压加倍倍。

在使使用几伏伏的电源源电压时时，桥路路输出信信号幅度度可达几几百毫伏伏这样样，后面面只要用用一个普普通的运运算放大大器，便便可将它它转换为为标准电电信号输输出了涡轮流量量计LWGYY10AAP型涡涡轮流量量计，直直流244V供电电，测量量精度±±1%涡轮流量量计中涡涡轮的轴轴装在导导管的中中心线上上，流体体轴向流流过涡轮轮时，推推动叶片片，使涡涡轮转动动，其转转速近似似正比于于流量涡轮流量量计的输输出，由由于轴在在管道里里面不便便直接引引出，都都采用非非接触的的电磁感感应方式式，如根根据磁阻阻变化产产生脉冲冲的输出出方式在在不导磁磁的管壳壳外放着着一个套套由感应应线圈的的永久磁磁铁，因因为涡轮轮叶片是是导磁材材料制成成的，故故涡轮旋旋转时，每每片叶片片经过磁磁铁下面面时，都都改变磁磁路的磁磁阻，使使通过线线圈的磁磁通量发发生变化化，感应应输出电电脉冲这这种脉冲冲信号很很易远传传，而且且积算总总量特别别方便，只只需配用用电子脉脉冲计数数器即可可电磁流量量计浙大中控控SF110TDD-C一一体式电电磁流量量计，内内壁光滑滑、无阻阻流件，压压力损失失为零，测测量精度度±0.55%，其其结果不不受液体体的压力力、温度度、密度度、电导导率等物物理参数数影响，工工作可靠靠。

电磁流量量计以电电磁感应应定律为为基础，在在管道两两侧安放放磁铁，以以流动的的液体当当作切割割磁力线线的导体体，由产产生的感感应电动动势测知知管道内内液体的的流速和和流量电磁流量量计的基基本原理理如上图图所示在在一段不不导磁的的测量管管两侧装装上一对对电磁铁铁，被测测液体从从管内流流过，管管壁上在在与磁场场垂直的的方向上上，有一一对与液液体接触触的电极极，根据据电磁感感应定律律，若管管道内磁磁感应强强度为BB[Gss]，管管内流体体的流速速为v[cmm/s]]，切割割磁力线线的导体体的长度度就是两两个电极极间的距距离，也也就是管管道内径径D[ccm]，则则感应电电动势e = B·D·v×10-88[V]]由于体积积流量[cmm3/ss]与流流速v有有如下关关系：由此可见见，流量量正比于于感应电电动势ee电磁流量量计的优优点是管管道中不不设任何何节流元元件，因因此可测测各种粘粘度的液液体，特特别宜于于测量含含各种纤纤维及固固体污物物的液体体此外外，对腐腐蚀性液液体也很很适用，因因为测量量管中除除一对由由不锈钢钢或金、铂铂等耐腐腐蚀材料料制成的的电极与与流体直直接接触触外，没没有其它它零件和和流体接接触，工工作非常常可靠。

电电磁流量量计的测测量精度度约1%%，刻度度线形，测测量范围围宽，反反应速度度快，且且可测水水平或垂垂直管道道中来回回两个方方向的流流量Pt1000热电电阻温度度传感器器热电阻测测温仪表表是根据据金属导导体的电电阻随温温度变化化的特性性进行测测温的，对对确定的的电阻，只只要精确确地测定定其阻值值的变化化，便可可知道温温度的高高低适合作电电阻感温温元件的的材料应应满足如如下要求求：电阻阻温度系系数大，电电阻与温温度关系系线性度度好，在在测温范范围内物物理化学学性能稳稳定目目前用得得最多的的是铂和和铜两种种材料，其其中铂电电阻精度度高，性性能稳定定可靠，被被国际组组织规定定为-2259..34~~+6330.774℃间的基基准器，在在工业上上则广泛泛用于--2000~+5500℃℃间的温温度测量量电阻感温温元件根根据用途途不同，做做成各种种形状和和尺寸，其其基本结结构都是是把很细细的电阻阻丝绕在在棒状或或平板状状的骨架架上，骨骨架由陶陶瓷或云云母等制制成温温度变化化时电阻阻丝在骨骨架上要要求不受受应力的的影响，以以保持特特性的稳稳定在在电阻丝丝外面一一般都有有保护层层或保护护套管为为了减小小测温的的时间滞滞后，电电阻体内内部要导导热良好好，并尽尽量减小小热容量量。

在适用热热电阻测测温时，有有一个需需要注意意的问题题，就是是电阻体体外部的的导线电电阻是与与热电阻阻串联的的，如果果导线电电阻不确确定，测测温是无无法进行行的为为此，常常使用三三根引出出线的热热电阻，如如上图所所示这这样，在在使用平平衡电桥桥对热电电阻Rtt进行测测量时，由由电阻体体引出的的三根导导线，一一根的电电阻与电电源E串联，不不影响桥桥路的平平衡，另另外两根根的电阻阻被分别别置于电电桥的两两臂内，它它们随环环境温度度变化对对电桥的的影响可可以打部部分抵消消3、准确确的执行行机构可控硅移移相调压压装置通过4~~20mmA电流流控制信信号控制制单相2220VV交流电电源在00~2220V之之间实现现连续变变化，从从而调节节电加热热管的功功率固体继电电器（亦亦称固态态继电器器）英文文名称为为Sollid SStatte Reelayy，简称称SSRR它是是用半导导体器件件代替传传统电接接点作为为切换装装置的具具有继电电器特性性的无触触点开关关器件，单单相SSSR为四四端有源源器件，其其中两个个输入控控制端，两两个输出出端，输输入输出出间为光光隔离，输输入端加加上直流流或脉冲冲信号到到一定电电流值后后，输出出端就能能从断态态转变成成通态。

交流固体体继电器器（SSSR）分分过零型型和随机机型过过零型SSSR用用作“开开关”切切换，从“开开关”切切换功能能而言即即等同于于普通的的继电器器或接触触器随机型型SSRR主要用用于“调调压”随机型型SSRR的控制制信号必必须为与与电网同同步且上上升沿可可在0°°-1880°范范围内改改变的方方波信号号时才能能实现调调压，单单一电压压信号或或模拟信信号并不不能使其其调压，从从“调压压”功能能的角度度讲随机机型SSSR完全全不同于于普通的的继电器器或接触触器有有一点必必须强调调，各类类调压模模块或固固体继电电器内部部作为输输出触点点的器件件均为可可控硅，且且都是依依靠改变变可控硅硅导通角角来达到到“调压压”的目目的，故故输出的的电压波波形均为为“缺角角”的正正弦波（不不同于自自耦调压压器输出出的完整整正弦波波），因因此存在在高次谐谐波，有有一定噪。