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CS2000系统说明书

CS2000应力应变测试

系统说明书

第一章硬件系统..........................................................................................3

1.1 系统主要特点.....................................................................................................4

1.2 实验对象组成结构.............................................................................................4

1.3 控制台组成结构..................................................................................................7

1.4 RS-485接口转换器与通讯电缆.........................................................................11

第二章 MCGS组态系统 ............................................................................13

2.1主控窗口..............................................................................................................13

2.2 设备窗口..............................................................................................................13

2.3 用户窗口..............................................................................................................14

2.4 实时数据库..........................................................................................................14

2.5 运行策略..............................................................................................................14

第一章硬件系统

生产与生活的自动化是人类长久以来所梦寐以求的目标，在18世纪自动控制系统在蒸汽机运行中得到成功的应用以后，自动化技术时代开始了。随着工业技术的更新，特别是半导体技术、微电子技术、计算机技术和网络技术的发展，自动化仪表已经进入了计算机控制装置时代。在石油、化工、制药、热工、材料和轻工等行业领域中，以温度、流量、物位、压力和成分为主要被控变量的控制系统都称为“过程控制”系统。过程控制不仅在传统工业改造中，起到了提高质量，节约原材料和能源，减少环境污染等十分重要的作用，而且已成为新建的规模大、结构复杂的工业生产过程中不可缺少的组成部分。随着计算机控制装置在控制仪表基础上的发展，自动化控制手段也越来越丰富。其中有在工业领域有着广泛应用的智能数字仪表控制系统、智能仪表加计算机组态软件控制系统、计算机DDC耐高温盘根控制系统、PLC控制系统、DCS分布式集散控制系统、FCS现场总线控制系统等。在现代化工业生产中，过程控制技术正为实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产效率、改善劳动条件、保护生态环境等起到越来越大的作用。

CS2000型过程控制实验装置是根据我国工业自动化及相关专业教学特点，吸取了国外同类实验装置的特点和长处，并与目前大型工业装置的自动化现场紧密联系，采用了工业上广泛使用并处于领先的AI智能仪表加组态软件控制系统、DCS(模切机刀模分布式集散控制系统)，经过精心设计、多次实验和反复论证后，推出的一套基于本科生、研究生教学和学科基地建设的实验设备。该设备涵盖了《信号和信息处理》、《传感技术》、《工程检测》、《模式识别》、《控制理论》、《自动化技术》、《智能控制》、《过程控制》、《自动化仪表》、《计算机应用和控制》、《计算机控制系统》等课程的教学实验与研究。整个系统美观实用，功能多样，使用方便，既能进行验证性、设计性实验，又能提供综合性实验，可以满足不同层次的教学和研究要求。

CS2000仪表维修工竞技实训装置的检测信号、控制信号及被控信号均采用ICE标准，即1～5V电压信号， 4～20mA电流信号。

实验系统供电要求：单相220V交流电，

外型尺寸：控制台 600×850×1800mm;

重量：控制台 50Kg;

对象:1500×850×2200mm,200Kg

1.1 系统主要特点

被调参数囊括了流量、压力、液位、温度四大热工参数。

执行器中既有电动调节阀（或气动调节阀）、单相调压装置等仪表类执行机构，又有变频调速器等电力拖动类执行器。

调节系统除了有调节器的设定值阶跃扰动外，还有在对象中通过另一动力支路或电磁阀和手操阀制造各种扰动。

一个被调参数可在不同动力源、不同的执行器、不同的工艺线路下演变成多种调节回路，以利于讨论、比较各种调节方案的优劣。

某些检测信号、执行器在本对象中存在相互干扰，它们同时输入和工作时需对原独立调节系统的被调参数进行重新整定，还可对复杂调节系统比较优劣。

各种控制算法和调节规律在开放的组态实验软件平台上都可以实现。

实验数据及图表可以永久存储，在MCGS组态软件中也可随时调用，以便实验者在实验结束后进行比较和分析。

在整体实训装置中，设有温度故障排除功能、调节阀故障排除功能、卡件故障排除功能等

该系统设计从工程化、参数化、现代化、开放性和培养综合性人才的原则出发，在实验对象中采用了工业现场常用的检测控制装置！仪表采用具有人工智能算法及通讯接口的智能调节仪，上位机监控软件采用MCGS工控组态软件等。基型产品控制系统中既有上位监控机加智能仪表控制系统，又有无纸记录仪控制系统。对象系统预留有扩展信号接口，用于控制系统二次开发，进行DCS控制，FCS控制，PLC控制开发。扩展控制系统为DCS分布式集散控制系统，西门子S7300PLC加上位WINCC组态软件。学生们通过对该实验装置的了解和使用，进入企业后能够很快适应企业环境进入角。同时该系统也为教师和研究生提供了一个高水平的学习和研究开发平台。

1.2 实验对象组成结构

CS2000型过程控制实验装置包括控制台与对象两大部分。

对象系统包含有：不锈钢储水箱、圆筒形有机玻璃上水箱（Ф250×380mm）、（中水箱、）下水箱（Ф250×350mm）、单相2.5KW电加热锅炉（由不锈钢锅炉内胆加温筒和封闭式外循环不锈钢冷却锅炉夹套组成）。系统动力支路分为两路组成：一路由循环水泵、调节阀、孔板流量计、自锁紧不锈钢水管及手动切换阀组成；另一路循环水泵、变频调速器、涡轮流量计、自锁紧不锈钢水管及手动切换阀组成。装置检测变送和执行元件有：液位传感器、温度传感器、涡轮流量计、电磁流量计、压力表、调节阀等。

1.2.1 检测装置

CS2000实验对象的检测装置包括：压力液位传感器。分别用来检测上水箱、（中水箱、）下水箱液位；孔板流量计、涡轮流量计分别用来检测其所在动力支路的水流量；Pt100热电阻温度传感器分别用来检测锅炉内胆、锅炉夹套的水温，强制对流换热装置。

1. 压力液位变送器

工作原理：当被测介质（液体）的压力作用于传感器时，压力传感器将压力信号转换成电信号，经归一化差分放大和输V/A电压、电流转换器，转换成与被测介质（液体）的液位压力成线性对应关系的4~20mA标准电流输出信号。接线如图1.2-2所示。

图1.2-2 压力液位传感器接线图

接线说明：传感器为二线制接法，它的端子位于中继管内，电缆线从中继箱的引线口接入，直流电源24V+接红线，白线纳米烟嘴/蓝线接负载电阻的一端，负载电阻的另一端接24V-。传感器输出4~20mA电流信号，通过负载电阻250/50Ω转换成电压信号。当负载电阻接250Ω时信号电压为1~5V，当负载电阻切换成50Ω时信号电压为0.2~1V。

变送器的调试：

1. 先将变送器安接线图正确接线。

2. 十字滑台旋开变送器后盖即可看到零点和满量程调节电位器，如图1.2-3。

3. 调整步骤：

a．将压力液位变送器装于实验台上通电预热15分钟后，再进行调整。

b．将变送器施加下限值压力，调整零位调节电位器使其输出为4mA（接250Ω负载电阻后为1V）。

c．将变送器施加上限值压力，调整满度调节电位器使其输出为20mA（接板材矫直机250Ω负载电阻后为5V）。

d．反复b、c两个步骤，直到使变送器输出达到规定的要求。

e．旋紧变送器后盖。

图1.2-3

2. 温度传感器

在CS2000过程控制系统中，我们采用Pt100热电阻作为温度传感器对系统中的温度进行检测。

工作原理：利用Pt电阻阻值与温度之间的良好线性关系。

图1.2-4 Pt100热电阻接线图

接线说明：连接两端元件热电阻采用的是三线制接法，以减少测量误差。在多数测量中，热电阻远离测量电桥，因此与热电阻相连接的导线长，当环境温度变化时，连接导线的电阻值将有明显的变化。为了消除由于这种变化而产生的测量误差，采用三线制接法。即在两端元件的一端引出一条导线，另一端引出两条导线，这三条导线的材料、长度和粗细都