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(chǎn)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(chǎn)品結構與特點：(以實際生產(chǎn)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(chǎn)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？刂品绞剑徊捎脝⑼０粹o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(chǎn)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。可以組成網(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
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執(zhí) 行 機 構 |
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名稱 |
單位 |
數(shù)量 |
技術參數(shù) |
型號 |
產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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)
