液位较为稳定，便于观察。水箱底部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。上水箱和汽包可组成二阶系统、双闭环串级控制系统。储水箱由不锈钢板制成，尺寸为：长×宽×高=68cm×52㎝×43㎝，完全能满足上水箱、锅炉汽包的实验供水需要。储水箱内部有两个椭圆形塑料过滤网罩，以防杂物进入水泵和管道。
2．锅炉汽包：不锈钢精制而成，可利用它进行锅炉汽包虚假水位特性测试实验。 3．模拟锅炉：是利用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，可利用它进行温度实验。做温度实验时，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、解耦控制等实验。
4．盘管：模拟工业现场的管道输送和滞后环节，长37米（43圈），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。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，可用来完成温度的滞后和流量纯滞后控制实验。
5．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，彻底避免了管道系统生锈的可能性，有效提高了实验装置的使用年限。储水箱底部有一个出水阀（图1-1中未画出），当水箱需要更换水时，把球阀打开将水直接排出。 二、检测装置
1．压力传感器、变送器：两个压力传感器分别用来对上水箱和锅炉汽包的液位进行检测，其量程为0～5KPa，精度为0.5级。采用工业用的扩散硅压力变送器，带不锈钢隔离膜片，同时采用信号隔离技术，对传感器温度漂移进行跟随补偿。采用标准二线制传输方式，工作时需提供24V直流电源，输出：4～20mADC。
2．温度传感器：装置中采用了六个Pt100铂热电阻温度传感器，分别用来检测锅炉内胆、锅炉夹套、盘管（有3个测试点）以及上水箱出口的水温。Pt100测温范围：-200～+420℃。经过调节器的温度变送器，可将温度信号转换成4～20mA直流电流信号。Pt100传感器精度高，热补偿性较好。
3．流量传感器、变送器：三个涡轮流量计分别用来测量电动调节阀控制的动力支路、变频器控制的动力支路及盘管出口处的流量。它的优点是测量精度高，反应快。采用标准二线制传输方式，工作时需提供24V直流电源。流量范围：0～1.2m3/h；精度：1.0%；输出：4～20mADC（第六套对象电动阀支路流量采用电磁流量计进行检测）。 三、执行机构
1．调节阀：前五套对象采用智能直行程电动调节阀，用来对控制回路的流量进行调节。电动调节阀型号为：QSVP-16K。具有精度高、技术先进、体积小、重量轻、推动力大、功能强、控制单元与电动执行机构一体化、可靠性高、操作方便等优点，电源为单相220V，控制信号为4～20mADC或1～5VDC，输出为4～20mADC的阀位信号，使用和校正非常方便（第六套对象采用气动调节阀进行控制）。
2．水泵：本装置采用磁力驱动泵，型号为16CQ-8P，进口直径：16mm，出口直径：12mm
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温度：<=100℃，流量为30升/分，扬程为8米，功率为180W。泵体完全采用不锈钢材料，以防止生锈，使用寿命长。本装置采用三台磁力驱动泵，一台为三相380V恒压驱动，另两台为三相变频220V输出驱动。它是将永磁联轴器的工作原理应用于离心泵的新产品，具有全密封、无泄露、耐腐蚀的特点。它以静密封取代动密封，使泵的过流部件处于完全密封状态，彻底解决了其它泵（如丹麦泵、齿轮泵等）机械密封无法避免的跑、冒、漏、滴之弊病，选用耐腐蚀、高强度的不锈钢作为制造材料。结构紧凑、外形美观、体积小、噪音低、运行可靠、使用维修方便。
3．电磁阀：在本装置中作为电动调节阀的旁路，起到阶跃干扰的作用。电磁阀型号为：2W-160-25 ；工作压力：最小压力为0Kg/cm2，最大压力为7Kg/cm2 ；工作温度：－5～80℃；工作电压：24VDC。
4．三相电加热管：由三根1.5KW电加热管星形连接而成，用来对锅炉内胆内水进行加温，每根加热管的电阻值约为50Ω左右。
5．全隔离三相交流调压模块：全隔离三相交流调压模块内部集三相电相位检测、移相电路、触发电路和三组反并联单向可控硅于一体，用4～20mA标准电流信号自动控制来改变可控硅导通角，实现三相负载电压从0V到电网全电压的无级可调。本装置采用了上海顺科固体继电器有限公司的STY-380D35型模块，配套使用的有三相同步变压器TB-3，可以实现温度的连续控制。
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第三节 DDD-Z05-I型DCS网络控制系统实验控制柜
一、网络介绍
“DDD-Z05-I型DCS网络控制系统实验控制柜”主要由两个FM801主控单元、电源模块、智能I/O模块等几部分组成。
系统采用和利时公司的MACSV分布式控制系统完成对六套对象数据的采集和监视。整个网络系统由上到下分为监控网络、系统网络和控制网络三个层次。监控网络由一台工程师站、一台服务器、五台操作员站组成，实现系统服务器与工程师站、操作员站之间的数据交换，如图1-2所示。系统网络实现系统服务器与现场控制站的互连，控制站采用双冗余方式；控制网络实现现场控制站与智能I/O单元的通讯。
智能I/O单元完成信号采集，然后由网络系统将数据和诊断结果传到服务器站，再由操作员站进行监控，实现六台操作员站同时控制六套对象进行实验。工程师站分配用户名和密码后，操作员站才能进入系统控制对象，一套对象只能由一台操作员进行控制，没有进行对象控制的操作员站只能监视实验过程。
图1-2
二、硬件线路
六套对象分别有六个电源控制柜配套，对象信号线用屏蔽线与I/O单元连接，FM148模块采用两线制电流输入。每个模块的通道定义和接线图如下：
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对象 对象1 上水箱液位 对象1 锅炉气包 对象1 电动阀支路流量 对象1 变频器支路流量 对象1 盘管出水口流量 对象1 锅炉内胆水温 对象1 锅炉夹套水温 对象1 盘管上水温 对象1 盘管中水温 对象1 盘管下水温 对象1 上水箱出口水温 对象1 电动阀输出 对象1 变频1输出 对象1 变频2输出 对象1
调压输出
对象2 上水箱液位 对象2 锅炉气泡 对象2 电动阀支路流量 对象2 变频器支路流量 对象2 盘管出水口流量 对象2 锅炉内胆水温 对象2 锅炉夹套水温 对象2 盘管上水温 对象2 盘管中水温 对象2 盘管下水温 对象2 上水箱出口水温 对象2 电动阀输出 对象2 变频1输出 对象2
变频2输出
模块地址 2 (FM148) 2 (FM148) 2 (FM148) 2 (FM148) 2 (FM148) 5 (FM143) 5 (FM143) 5 (FM143) 5 (FM143) 5 (FM143) 5 (FM143) 8 (FM151) 8 (FM151) 8 (FM151) 8 (FM151)
3 (FM148) 3 (FM148) 3 (FM148) 3 (FM148) 3 (FM148) 5 (FM143) 5 (FM143) 6 (FM143) 6 (FM143) 6 (FM143) 6 (FM143) 8 (FM151) 8 (FM151) 8 (FM151)
8
输入通道 输出通道
1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 1 2 3 4 5 7 8 1 2 3 4 5 6
7
对象2
调压输出 对象 对象3 上水箱液位 对象3 锅炉气泡 对象3 电动阀支路流量 对象3 变频器支路流量 对象3 盘管出水口流量 对象3 锅炉内胆水温 对象3 锅炉夹套水温 对象3 盘管上水温 对象3 盘管中水温 对象3 盘管下水温 对象3 上水箱出口水温 对象3 电动阀输出 对象3 变频1输出 对象3 变频2输出 对象3
调压输出
对象4 上水箱液位 对象4 锅炉气泡 对象4 电动阀支路流量 对象4 变频器支路流量 对象4 盘管出水口流量 对象4 锅炉内胆水温 对象4 锅炉夹套水温 对象4 盘管上水温 对象4 盘管中水温 对象4 盘管下水温 对象4 上水箱出口水温 对象4 电动阀输出 对象4
变频1输出
8 (FM151) 模块地址 4 (FM148) 4 (FM148) 4 (FM148) 4 (FM148) 4 (FM148) 6 (FM143) 6 (FM143) 6 (FM143) 6 (FM143) 7 (FM143) 7 (FM143) 16 (FM151) 16 (FM151) 16 (FM151) 16 (FM151)
11 (FM148) 11 (FM148) 11 (FM148) 11 (FM148) 11 (FM148) 7 (FM143) 7 (FM143) 7 (FM143) 7 (FM143) 7 (FM143) 7 (FM143) 16 (FM151) 16 (FM151)
9
8
输入通道 输出通道
1 2 3 4 5 5 6 7 8 1 2 1 2 3 4 1 2 3 4 5 3 4 5 6 7 8 5
6