·设备外观
·设计简述
装置主要由“高级过程控制对象实训系统”、“现场总线控制系统”等组成，满足了国内各高等院校、职业院校和职业教育培训机构所开设的《传感器检测与转换技术》、《过程控制》、《热工自动化》、《自动化仪表》、《自动控制理论》、《计算机控制》及《网络自动化控制》等实训教学要求。装置以设计有热工四大参数（流量、压力、液位、温度）的控制对象为载体，通过上位机系统完成西门子S7-300PLC现场PA总线控制，能进行“过程自动化系统的设计与组件”、“控制系统的配线与连接”、“组态工程的设计与控制程序的编写”、“控制主机与上位机系统的通讯连接”、“过程自动化系统的整机调试与运行”等综合性实训。·主要参数
1.工作电源：三相四线AC380V±10％ 50Hz；2.工作环境：温度–10℃～+40℃，相对湿度＜85％（25℃），海拨＜4000m；
3.装置容量：≤5.0KVA；
4.外形尺寸：2800mm×880mm×1800mm；控制柜尺寸：800mm×600mm×1800mm
5.具有短路保护、漏电保护，安全符合国家标准。
·组成及功能
设备主要由高级过程控制对象系统、现场总线控制系统、配件等组成。（一）高级过程控制对象系统
(1)高级过程控制实训平台(对象系统)由不锈钢框架、水箱、锅炉(由不锈钢锅炉内胆加温筒和封闭式锅炉夹套构成)、盘管、磁力驱动泵、现场仪表、阀门及管路等组成。可以组成温度、压力、流量、液位等控制回路，实现四大热工参数的测量与控制，可进行现场仪表的安装调校、对象特性测试、单回路控制、串级控制、前馈-反馈控制、比值控制、解耦控制等控制实训。
(2)水箱
包括上、中、下3个液位水箱和1个储水箱。液位水箱采用透明优质有机玻璃，不但坚实耐用，而且透明度高，便于直接观察液位的变化和记录结果。上、中水箱尺寸均为：D=250mm，H=200mm；下水箱尺寸为：D=350mm，H=200mm。水箱结构，由三个槽组成，分别为缓冲槽、工作槽和出水槽，进水时水管的水先流入缓冲槽，出水时工作槽的水经过带燕尾槽的隔板流入出水槽，这样经过缓冲和线性化的处理，工作槽的液位较为稳定，便于观察。水箱底部均接有扩散硅压力传感器与变送器，可对水箱的压力和液位进行检测和变送。上、中、下水箱可以组合成一阶、二阶、三阶单回路液位控制系统和双闭环、三闭环液位串级控制系统。储水箱由不锈钢板制成，尺寸为：长×宽×高=680mm×520mm×430mm，容量为152L，能满足上、中、下水箱的实训供水需要。储水箱设有过滤网罩，以防杂物进入水泵和管道。
(3)锅炉
有3kW三相电加热管加热的常压锅炉，包括加热层（锅炉内胆）和冷却层（锅炉夹套），均由不锈钢精制而成，主要完成相关的温度实训。做温度实训时，冷却层的循环水可以使加热层的热量快速散发，使加热层的温度快速下降。冷却层和加热层都装有温度传感器检测其温度，可完成温度的定值控制、串级控制，前馈-反馈控制，解耦控制等实训。内胆尺寸：直径Φ=190mm，高度h=500mm，容积=14.2L；锅炉夹套尺寸：直径Φ=270mm，高度h=420mm，容积=9.8L。
(4)盘管
模拟工业现场的管道输送和滞后环节，长37米（43圈），管径15mm，在盘管上有三个不同的温度检测点，它们的滞后时间常数不同，在实训过程中可根据不同的实训需要选择不同的温度检测点。盘管的出水通过手动阀门的切换既可以流入锅炉内胆，也可以经过涡轮流量计流回储水箱。它可用来完成温度的滞后和流量纯滞后控制实训。
(5)管道压力变送器
采用扩散硅压力变送器对动力系统作用下产生的管道压力进行检测，其量程为0～200KP，精度为0.5级。采用工业扩散硅压力变送器，带不锈钢隔离膜片，同时采用信号隔离技术，对传感器温度漂移跟随补偿液位变送器。
(6)液位压力变送器
三个液位压力变送器分别用来对上、中、下三个水箱的液位进行检测，上、中水箱水位检测各采用工业用的扩散硅压力变送器1个，量程为0～5KP，精度为0.5级。带不锈钢隔离膜片，同时采用信号隔离技术，对传感器温度漂移跟随补偿。下水箱采用SIEMENS带PROFIBUS-PA通讯接口的压力传感器1个,SIEMENS带PROFIBUS-PA通讯接口的压力传感器通过总线供电，不需要另外接工作电源。
(7)温度传感器
装置中采用了6只Pt100铂电阻温度传感器，分别用来检测锅炉内胆、锅炉夹套、盘管（有3个测试点）、上水箱出口的水温等。Pt100测温范围：-200～+650℃。经过温度变送器，可将温度信号转换成4～20mA直流电流信号。然后送入二次仪表进行温度的测量。Pt100传感器精度高，热补偿性较好，可用于做标准校验用热电阻。
其中1个温度变送器采用西门子带PROFIBUS-PA通讯接口的温度变送器，直接转化为数字信号。
(8)流量传感器、变送器
采用1台电磁流量计与2台涡轮流量计。
电磁流量计采用西门子带PROFIBUS-PA通讯接口的检测和变送一体的电磁式流量计，用来对电动调节阀支路流量进行检测。
涡轮流量计的传感器部分为涡轮结构，是一种速度式检测仪表，用于检测水流量的大小，当流量很小时其精度也不会降低。变送器为直流24V供电、4～20mA变送输出、标准两线制接线、精度1.0级，是高精度型传感器、变送器一体式结构的流量检测装置，用来对变频泵支路流量及盘管出口流量进行检测。
(9)气动调节阀
采用智能电气阀门定位器控制控制气动调节阀。具PROFIBUS-PA通讯功能。
(10)水泵
本装置采用磁力驱动泵，型号为16CQ-8P，流量为30升/分，扬程为8米，功率为180W。泵体采用不锈钢材料，以防止生锈，使用寿命长。本装置采用两只磁力驱动泵,一只为三相380V恒压驱动，另一只为三相变频220V输出驱动。
(11)电磁阀
电磁阀安装在电动调节阀的旁路，起到阶跃干扰的作用。电磁阀工作压力：最小压力为0Kg/㎝2，压力为10Kg/㎝2；工作温度：－5～60℃。
(12)三相电加热管
由三根1KW电加热管星形连接而成，用来对锅炉内胆内的水进行加温，每根加热管的电阻值约为50Ω左右。
(13)管道及阀门
整个系统管道由敷塑不锈钢管连接而成，所有的手动阀门均采用优质球阀，避免了管道系统生锈的可能性。有效提高了装置的使用年限。其中储水箱底部装有出水阀，当水箱需要更换水时，把出水阀打开将水直接排出。
（二）现场总线控制系统
现场总线控制系统由控制柜（包含电源及保护装置）、西门子现场总线控制组件、开关电源、端子排组件等组成，通过学生的安装、接线，可灵活的组成多种控制回路。
PLC选用西门子300系列标准CPU，CPU 315-2DP，内置256KB工作存储器，自带一个MPI接口，一个PROFIBUS接口，最多可带124个DP从站。I/O地址区域输入为2048字节，输出2048字节。
配有SM322数字量输出模块，32数字量输出,24VDC,0.5A。
配有SM331模拟量输入模块，8AI输入，分辨率14bit。
配有SM332模拟量输出模块，4A0输出，分辨率11/12位。
配有DP/PA耦合器，6ES7157-0AC85-0XA0，输入电源20.4V-28.8V，支持PROFIBUS DP和PROFIBUS PA协议。最多可连接31个PA现场设备。
配有DP/PA连接器IM153-2接口模块。
（三）其他配件
包含系统运行必须的19芯、42芯航空电缆线，实训指导书，各种维护用的螺丝刀、扳手、生料带、电工胶带、出水管等工具，配套型材电脑桌。各主要器件的使用说明书，实训用强弱电导线，工程光盘及软件等，使用以上配件可以组成一套完整系统，并可完成日常的维护工作。
·实训项目
1.压力变送器的安装与调试2.涡轮流量计的安装与调试
3.电磁流量计的安装与调试
4.气动调节阀的安装与调试
5.单容水箱液位定值控制系统
6.双容水箱液位定值控制系统
7.单闭环流量定值控制系统
8.锅炉内胆水温定值控制系统
9.水箱液位串级控制系统
10.下水箱液位与进水流量串级控制系统
11.单闭环流量比值控制系统
12.双闭环流量比值控制系统
13.下水箱液位的前馈-反馈控制系统
14.盘管出水口温度滞后控制系统
15.盘管出水口流量滞后控制系统
16.上水箱液位与出口温度解耦控制系统
17.上位机组态软件的设计与应用
18.系统控制程序的编写与调试
19 .西门子PA总线网络配置组态
20.控制主机与上位机的通讯连接
21.过程自动化系统的设计、调试与运行
