一、概述
本实训装置由硬件和软件两部组成，其中硬件包括控制柜、智能仪表、DCS控制等单元组成；软件包括数据库软件、设备组态软件、设备编程软件、工业组态软件、服务软件包及工程数学软件等组成。
信号接口面板：控制对象中的仪表信号和电气信号转移到信号接线板上，提供AI、AO、DO等传感器检测及执行器控制信号接口，便于连线组成不同的控制系统。通过安全型接插式导线将实验板与信号板之间进行不同的配线，以完成过程控制各类实验。
系统网络分为监控网络、系统网络和控制网络三个层次，监控网络层实现工程师站、操作员站、高级计算站与系统服务器的互连，系统网络层实现现场控制站与系统服务器的互连，控制网络层实现现场控制站与过程的通讯。
二、配置及功能
（一）系统整体结构
1、系统网络架构从上至下由管理网（MNET）、系统网（SNET）、控制网（CNET）三层构成。管理网为可选网络层，用于和厂级生产管理系统如MES、第三方管理软件等进行通讯，并可通过INTERNET实现安全的信息发布，实现数据的高级管理和共享。
2、系统网连接工程师站、操作员站、历史站和控制站等系统节点，支持P-TO-P（对等网）、C/S（客户机/服务器）、P-TO-P和C/S（混合）三种网络结构，可快速构建星型、环型或总线型拓扑结构的高速冗余网络，符合IEEE802.3 及IEEE802.3u 标准，100/1000Mbps 自适应。
3、控制网用于控制站的主控制器与各I/O模块及智能设备的连接，支持星型和总线型结构，符合IEC61158（国标：JB/T10308.3-2001，欧标：EN50170），确保现场级通讯的实时、稳定、快速。
4、系统网络同时支持20个用户对目标对象进行实时在线监控。
5、工程师站
1）主要用于系统管理和组态维护及修改。具有离线组态测试功能；在线下载功能；画面组态和编辑；功能点组态和定义功能；控制回路组态功能；报警、趋势图等定义和编辑功能；通讯定义和组态功能；设备定义和组态功能；数据库定义和组态功能；报表生成功能等。
2）工程师站具有组网能力，采用双网卡配置，可以通过交换机与全厂管理网络相连，工程师站可兼作操作站。
6、操作员站
1）操作员站提供工艺操作人员、工艺工程师及仪表自控人员使用的人机界面，具有工业标准的操作员站专用键盘，主要功能：模拟流程图显示；交互特性提供模拟常规盘装仪表的操作面板；实时和历史趋势曲线的监视和查询；报警监视列表；参数成组监视；设备日志、操作日志、SOE日志和全日志查询；事故追忆查看；工艺报表的定时和即时打；用户管理；语音报警提示。
2）系统操作员站具备不同级别和不同操作区域或数据集合的操作权限，具有分权限，分区域显示、查询、报警、控制功能。
7、控制站
1）控制站能满足大型化工装置过程控制的功能及速度要求，具备连续过程控制、批量控制和顺序控制的功能。
2）控制站的主控单元具有IO BUS现场总线主站功能；具有强大的控制运算功能，能够完成模拟量反馈控制、开关量的顺序控制。并且能够把以上两者结合，实现更复杂的控制功能，包括以下组态编程语言：FBD：功能块图；CFC：连续功能图；SFC：顺序功能图；ST：结构化文本；IL：指令列表；LD：梯形图。
（二）系统配置及功能
1、系统规模：支持:最多15 个域；操作员站： 64 台/每域；现场控制站： 64 台/每域。
2、单个现场控制站规模:I/O 模块数：100 个；I/O 点数：1600 点；模拟量控制回路数：128 个。
3、实时响应能力：SOE 精度：0.4ms；SOE 事件分辨率：1ms；从操作键入到相应输出变化：＜1s；控制器任务调度周期：50ms, 100ms, 200ms, 500ms, 1s；画面数据更新时间：＜1s。
4、系统功能具有数据采集、控制运算、控制输出、设备和状态监视、报警监视、远程通讯、实时数据处理和显示、历史数据管理、日志记录、事故顺序识别、事故追忆、控制调节、报表打印、高级计算、以及这些信息的组态、调试、打印、下载、诊断等功能。
5、DCS的控制站能满足大型化工装置常规过程控制的功能及速度要求，具备连续过程控制、批量控制和顺序控制的功能。
6、控制器提供的功能和算法
1）各种PID控制
平方/开方；加/减/乘/除四则运算；分段线性化；超前/滞后；延时；最大/最小值选择；函数发生；折线；程序给定；信号转换；信号限幅；信号选择；变化率限制；质量流量温度压力补偿运算；累积、平均；采样和保持。
2）用户自定义的功能块
3）硬/软操作器接口
4）控制器可分级别进行控制：比值控制；串级控制；分程控制；温度、压力补偿控制；手动操作；自整定PID控制；选择控制；顺序控制；逻辑控制（含马达控制）。
5）控制器可分级别进行控制
最低级别的是“驱动”控制，可直接控制最终的驱动元件，如电机、调节阀或开关阀。
次级别的是“功能组控制”，可利用步程序把功能组控制器组成一个组来工作。
最高级别的是“过程单元控制”，可以设置功能组模块和给定调节器的设定值。
7、在批量控制和顺序控制中提供以下算法
1）开关控制
2）与、或、非逻辑
3）计数/计时
4）标准程序步控制
5）用户自定义的功能块
（三）系统特点
1、安全性
1）隔离：系统总线和模块之间采用光电隔离，系统电源和现场电源隔离供电，模块通道之间电气隔离。
2）网络安全：采用实时以太网，配备带防火墙的交换机；控制器CPU 采用PowerPC 构架的工业级芯片，内置防网络风暴组件。
3）故障诊断：控制器和I/O 模块均具有智能诊断功能，可进行通讯状态、信号断线、短路、超量程等自诊断和故障上报。
2、灵活开放
1）系统网络、控制网络、控制器、电源模块、I/O 模块均可冗余配置。
2）支持 P-TO-P（对等网）、C/S（客户机/服务器）、P-TO-P 和C/S（混合）三种系统网络结构。
3）支持星型、环型或总线型拓扑结构的工业以太网连接。
4）兼容各种现场总线，支持 HART、PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、MODBUS 等各类协议。
5）功能丰富的 HMI 人机界面，符合IEC61131-3 的控制算法编程软件；支持用户自定义各类功能块和脚本语言。
6）可以对控制算法和硬件配置灵活修改。
3、可靠性
重要设备采用的冗余设计
网络：介质四冗余，逻辑双冗余，热备份，双网0秒切换。
操作站：所有操作站功能相同，可以实现多机冗余。
现场控制站的主控单元（DPU）：双冗余，热备份，无扰切换，无切换时间。
现场控制站的主控单元（DPU）上的以太网卡：双冗余，热备份。
现场控制站内的24V系统电源：双冗余，均流设计。
4、可维护性
现场控制站可以监测I/O模件级状态，Profibus现场总线可以检测到通道级状态；主控模件诊断包括CPU与内存的周期自检；I/O所有功能模件均为自带CPU的智能卡件，每模件均可进行周期性自诊断，包括通道回读比较、通道的正确性、有效性判断等等。可以诊断全部I/O模件及主控模件运行状态，并将诊断结果上传系统服务器；电源模件具有诊断干接点输入功能；系统中所有单元均有状态指示灯，包括运行灯、故障灯、网络通信灯、冗余主从状态。 所有过程I/O单元均可带电拔插，以减少维修时间；操作站可显示整个系统设备状态图，包括主控模件、I/O模件、通道状态、操作员站、打印机、网络通讯等，故障点以特殊颜色或图形标识。
（四）系统技术参数
A．数据精确度
B．实时响应性
C．系统配置能力
1、DCS的现场I/O站级采用采用双冗余主控单元，管理级采用双冗余100Mbps以太网，操作员采用1：N的冗余配置，诊断至模件级的自诊断功能，使其具有高度的可靠性。
2、系统的参数、报警和自诊断功能高度集中在LED上显示和在打印机上打印。
3、处理器模块
1）处理器模块带有LED自诊断显示，使用I／O处理系统采集的过程信息来完成模拟控制和数字控制。
2）某一个处理器模块故障，不影响其它处理器模块的运行。 DCS冗余处理器模件之间直接采用握手信号唤醒功能，切换完全为无扰切换。双口RAM的直接通讯保证从CPU与主CPU之间的数据更新是同步的，不存在处理器模件数据的更新周期。
3）电源故障属系统的可恢复性故障，一旦重新受电，处理器模件、操作员站、服务器等能自动恢复正常工作而无需运行人员的任何干预。
4、输入/输出模块
1）所有的I/O模块都有标明I/O工作状态的LED指示和其它诊断显示，如模件电源指示等。
2）DCS与其它供货商提供的控制、保护装置之间的信息交换采用I/O通道时，采取电隔离措施。
3）每一路模拟量输入通道有1个独立A/D转换器，每一块模拟量输入模块的通道数不超过8点。每一点模拟量输出有一个独立的D/A转换器，每一路热电阻输入有单独的桥路。
4）所有的输入通道、输出通道及其工作电源，均互相隔离。模块的任一通道故障，不影响其他通道的正常工作。
5、I/O类型
1）模拟量输入：4~20mA信号(接地或不接地)，最大输入阻抗为250Ω，系统提供4~20mA二线制变送器的直流24V电源。
2）模拟量输出：4~20mA或0~10mA可选，驱动回路最大可带阻抗为750Ω的负载能力。负端接到隔离的信号地上。系统提供24VDC的回路电源。
3）数字量输入：负端接至隔离地上，系统提供对现场输入接点的“查询”电压。“查询”电压为24V DC或220VAC。
4）数字量输出：数字量输出模件采用电隔离输出，隔离电压≥250V，能直接驱动控制用电动机或任何中间继电器。并提供中间继电器柜及可靠的工作电源。
5）热电阻(RTD)输入：有直接接受三线制(不需变送器)的Cu50Ω、Cu10Ω、Pt10Ω、Pt100Ω等类型的热电阻能力，并提供这些热电阻所需的电源。
6）热电偶(T/C)输入：能直接接受分度号为N、E、J、K、T、S、B和R 型热电偶信号(不需变送器)。热电偶在整个工作段的线性化在过程站内完成。
7）脉冲量输入：每秒能接受0～10000个脉冲。
8）采用屏蔽电缆的信号：热电偶、热电阻一类的mV信号或电压信号；和保护相关的数字量输入信号；和模拟量控制相关的AI、AO信号。
6、数据通讯系统
1）连接到数据通讯系统上的任一系统或设备发生故障，不会导致通讯系统瘫痪或影响其他联网系统和设备的工作。通讯总线的故障不会引起设备跳闸或使DPU不能工作。
2）所提供的通讯总线是冗余的。冗余的数据通讯总线在任何时候都同时工作。
3）挂在数据通讯总线上的所有站，都能接受数据通讯总线上的数据，并可向数据总线上发送数据。
4）操作员站之间通讯方式100M的工业以太网，TCP/IP协议，总线拓扑结构，在I/O与控制器之间的现场总线为标准ISO国际现场总线ProfiBUS－DP，通讯速率为12Mbps。
（四）智能仪表控制系统
智能仪表控制系统的核心为带通信功能的仪表，仪表内集成各种算法，能根据现场情况确定仪表控制算法的各种参数。带通讯功能的仪表与上位计算机的软件具备平台通讯，保证仪表各种参数和过程值能进入软件平台的数据库，加上组态的流程画面和操作界面，可以在上位计算机整定参数，对过程值记录分析，达到控制效果。
（五）控制对象：
本装置主要由不锈钢框架、不锈钢储水箱、三个串接有机玻璃水箱、3kW三相电加热锅炉(由不锈钢锅炉内胆加温筒和封闭式锅炉夹套构成)、盘管和敷塑不锈钢管道等组成。供水系统有两路：一路由三相（380V恒压供水）磁力驱动泵、压力仪表、电动调节阀、交流电磁阀、涡轮流量计及手动调节阀组成；另一路由三相磁力驱动泵（220V变频调速，通过变频器来驱动）、涡轮流量计及手动调节阀组成。
实验装置基本配置及功能如下
三、可完成的教学项目
（一）计算机测控系统
项目一 实验系统认知；
项目二 模块的通信和使用；
项目三 组态编程和数据读取；
项目四 系统通信和使用；
项目五 DCS系统编程；
项目六 现场总线技术与DCS。
（二）工艺设备和仪器仪表
项目一 温度、压力、液位和流量测量；
项目二 水泵负载特性测量；
项目三 管道压力和流量藕合特性测量；
项目四 电动调节阀特性测量；
项目五 调压器特性测量；
项目六 变频器水泵控制特性测量
（三）工业系统对象特性的测定
项目一 单容水箱液位数学模型的测定；
项目二 双容水箱液位数学模型的测定；
项目三 非线性容积水箱液位数学模型的测量；
项目四 测定不同阻力下单容水箱液位数学模型；
项目五 锅炉与加热器对象数学模型；
项目六 滞后管数学模型；
（四）简单设计型控制
项目一 单闭环流量控制；
项目二 单容水箱液位定值；
项目三 双容水箱液位定值；
项目四 三容水箱液位定值；
项目五 锅炉水温定值控制；
项目六 联锁控制。
（五）复杂设计型控制
项目一 闭环双水箱液位串级；
项目二 下水箱液位控制和进口流量串级；
项目三 单闭环流量比值控制；
项目四 锅炉温度和和换热器反馈控制；
项目五 管道压力和流量解耦控制。
（六） 创新型设计与研究
项目六 大延迟系统补偿控制；
项目七 自适应控制算法；
项目八 模糊控制算法；
项目九 现场总线控制系统。
（七） 工程应用型设计
项目十 工业项目设计；
项目十一 报警系统设计；
项目十二 关键事件处理和记录设计；
项目十三 系统趋势和历史存储设计；
项目十四 系统登录和安全性设计；
项目十五 网络化控制系统的研究。
本实训装置由硬件和软件两部组成，其中硬件包括控制柜、智能仪表、DCS控制等单元组成；软件包括数据库软件、设备组态软件、设备编程软件、工业组态软件、服务软件包及工程数学软件等组成。
信号接口面板：控制对象中的仪表信号和电气信号转移到信号接线板上，提供AI、AO、DO等传感器检测及执行器控制信号接口，便于连线组成不同的控制系统。通过安全型接插式导线将实验板与信号板之间进行不同的配线，以完成过程控制各类实验。
系统网络分为监控网络、系统网络和控制网络三个层次，监控网络层实现工程师站、操作员站、高级计算站与系统服务器的互连，系统网络层实现现场控制站与系统服务器的互连，控制网络层实现现场控制站与过程的通讯。
二、配置及功能
（一）系统整体结构
1、系统网络架构从上至下由管理网（MNET）、系统网（SNET）、控制网（CNET）三层构成。管理网为可选网络层，用于和厂级生产管理系统如MES、第三方管理软件等进行通讯，并可通过INTERNET实现安全的信息发布，实现数据的高级管理和共享。
2、系统网连接工程师站、操作员站、历史站和控制站等系统节点，支持P-TO-P（对等网）、C/S（客户机/服务器）、P-TO-P和C/S（混合）三种网络结构，可快速构建星型、环型或总线型拓扑结构的高速冗余网络，符合IEEE802.3 及IEEE802.3u 标准，100/1000Mbps 自适应。
3、控制网用于控制站的主控制器与各I/O模块及智能设备的连接，支持星型和总线型结构，符合IEC61158（国标：JB/T10308.3-2001，欧标：EN50170），确保现场级通讯的实时、稳定、快速。
4、系统网络同时支持20个用户对目标对象进行实时在线监控。
5、工程师站
1）主要用于系统管理和组态维护及修改。具有离线组态测试功能；在线下载功能；画面组态和编辑；功能点组态和定义功能；控制回路组态功能；报警、趋势图等定义和编辑功能；通讯定义和组态功能；设备定义和组态功能；数据库定义和组态功能；报表生成功能等。
2）工程师站具有组网能力，采用双网卡配置，可以通过交换机与全厂管理网络相连，工程师站可兼作操作站。
6、操作员站
1）操作员站提供工艺操作人员、工艺工程师及仪表自控人员使用的人机界面，具有工业标准的操作员站专用键盘，主要功能：模拟流程图显示；交互特性提供模拟常规盘装仪表的操作面板；实时和历史趋势曲线的监视和查询；报警监视列表；参数成组监视；设备日志、操作日志、SOE日志和全日志查询；事故追忆查看；工艺报表的定时和即时打；用户管理；语音报警提示。
2）系统操作员站具备不同级别和不同操作区域或数据集合的操作权限，具有分权限，分区域显示、查询、报警、控制功能。
7、控制站
1）控制站能满足大型化工装置过程控制的功能及速度要求，具备连续过程控制、批量控制和顺序控制的功能。
2）控制站的主控单元具有IO BUS现场总线主站功能；具有强大的控制运算功能，能够完成模拟量反馈控制、开关量的顺序控制。并且能够把以上两者结合，实现更复杂的控制功能，包括以下组态编程语言：FBD：功能块图；CFC：连续功能图；SFC：顺序功能图；ST：结构化文本；IL：指令列表；LD：梯形图。
（二）系统配置及功能
| 序号 | 名称 | 技术参数 | 数量 | 备注 |
| 1 | K系列主控制器模块 |
输入电压：21.6~26.4VDC 热插拔：支持 模块冗余：主从热备冗余，冗余切换时间最大50ms CPU：工业级PowerPC, 330MHz, 32位 存储器：NOR FLASH，16M Bytes NAND FLSAH，128M Bytes DDR2 SDRAM，128M Bytes 掉电保持SRAM，1M Bytes 掉电保护：后备电池保持，掉电后数据保持时间大于2年，电池寿命大于5年，可在线更换 系统网：为双网冗余的100Mbps以太网 控制网：总线协议PROFIBUS-DP，工作方式双网冗余，通讯速率187.5 Kbps、500Kbps、1.5Mbps |
1块 | |
| 2 | 4槽主控制器背板模块 |
电源输入：冗余输入3路电源，1路系统电源，2路现场电源 (1路240W，1路120W) 电源输出：系统电源、现场电源均采用12路输出，每两路进行冗余 主控IP地址设定：拨码开关设定 IO-BUS站地址设定：跳线设定 电源输入：24V±10% 插槽数：4 电源输入插座：2路冗余，6针插座 |
1块 | |
| 3 | 直流输出电源 |
·输入电压：115VAC/230VAC，切换开关选择· 输出电压：24VDC ·保护：输出短路、过载、过压、超温保护 |
2块 | |
| 4 | 系统专用直流输出电源 |
输入电压：176~264VAC 输入电流：1.4A/230VAC 额定输出电压：24VDC 输出电压精度：±2% 额定输出电流：10A 额定输出功率：240W 电压调整率: ±1% 输出过载保护: 105%-150%，消除过载后，自动恢复 输出过压保护: 125%-150%额定电压 输出短路保护: 输出短路故障电源保护，短路故障消除后电源自动恢复 |
2块 | |
| 5 | 交流电源配电板模块 |
输入电压: 110V/220VAC（2路） 输出电压: 110V/220VAC（每路输入对应5路输出） |
1块 | |
| 6 | 直流电源配电板模块 |
输入电压: 1组2路24VDC系统电源（Max. 240W）; 1组2路24VDC（240W）现场电源 1组2路24VDC（120W）现场电源 1组2路24/48VDC辅助（查询）电源 输出电压: 冗余系统电源（24VDC）、240W现场电源（24VDC）、120W现场电源; （24VDC）并联分配在2个6孔连接器上输出；冗余24/48VDC辅助（查询）; 负载能力: 24VDC, 最大负载10A 48VDC, 最大负载5A |
1块 | |
| 7 | 查询电源分配板模块 |
输出电压：24VDC/48VDC 输出短路保护：单路输出短路则对应红色指示灯亮 输出电流： 750mA /通道 |
1块 | |
| 8 | 总线形IO-BUS模块 |
输入电压：24VDC（-10%~+10%） 热插拔：支持 供电方式与端口：8端口：1~6 IO口，7主控口，8扩展口 通讯速率：45.45k bps~3M bps 自适应 级联个数：3级级联/1.5Mbps，2级级联/3Mbps（每一级HUB的输出和输出之间的延迟不大于1.5μS） 传输距离：200m/1.5M bps（100m/3M bps） 电气带负载能力检测：30节点 DP总线：检测各支线DP总线的断路、总线差分线之间短路故障 |
2块 | |
| 9 | 总线形IO-BUS连接器模块 |
电源输入：2路现场电源：240W@24VDC、120 W@24VDC 电源输出：系统电源以及现场电源均采用12路输出，每两路进行冗余，其中现场电源1（240W）分为8路，现场电源2（120W）分为4路 连接器插槽数：1个DP-HUB插槽 电源输入插座：2路冗余，6针插座，焊接在底板上 复合总线连接器：2组8口molex连接器，每组6路，构成6对冗余链路；每一个连接器中均包含一路IO通讯总线、一路系统24V电源、一路现场24V电源 |
2块 | |
| 10 | 8通道模拟量输入模块 |
通道数目：8 信号类型：电流输入 量程：4～20mA（最大输出范围0.5~22.7mA） 通道带负载能力：Max. 800Ω@24VDC F.S. DAC分辨率：12位 精度：0.20% F.S.（10～45℃） 稳定度：0.05% F.S. 非线性度：0.05% F.S.（-20～60℃） 隔离耐压：1500VAC，1分钟@5mA |
1块 | |
| 11 | 8通道模拟量输出模块 |
通道数目：8 信号类型：电流输入 量程：4～20mA（最大输出范围0.5~22.7mA） 通道带负载能力：Max. 800Ω@24VDC F.S. DAC分辨率：12位 精度：0.20% F.S.（10～45℃） 稳定度：0.05% F.S. 非线性度：0.05% F.S.（-20～60℃） 隔离耐压：1500VAC，1分钟@5mA |
1块 | |
| 12 | 模拟量模块底座 | K-AT01 | 2块 | |
| 13 | 16通道24VDC数字量输出模块 |
通道数目：16 信号类型：源型输出 带载能力：负载电流Max. 50mA@24VDC 每通道； 负载阻抗：700～3200Ω 隔离耐压：1500VAC，1分钟@5mA 通道保护：通道输出限流 故障诊断类型：现场电源掉电 |
1块 | |
| 14 | 16通道DO底座 | K-DOT01 | 1块 | |
| 15 | 16通道DO继电器输出端子板 | K-DOR01 | 1块 | |
| 16 | 工程师站软件（教学版） | 主要用于系统管理和组态维护及修改。具有离线组态测试功能；在线下载功能；画面组态和编辑；功能点组态和定义功能；控制回路组态功能；报警、趋势图等定义和编辑功能；通讯定义和组态功能；设备定义和组态功能；数据库定义和组态功能；报表生成功能等。 | 1套 | |
| 17 | 预制电缆 | 适用于交流U0/U为300/500V电力、冶金、石化等行业以电子计算机为主的自动控制系统、计算机集散控制系统、自动化控制系统作控制线以及检测用仪器仪表用电子计算机电缆。 | 1套 |
1、系统规模：支持:最多15 个域；操作员站： 64 台/每域；现场控制站： 64 台/每域。
2、单个现场控制站规模:I/O 模块数：100 个；I/O 点数：1600 点；模拟量控制回路数：128 个。
3、实时响应能力：SOE 精度：0.4ms；SOE 事件分辨率：1ms；从操作键入到相应输出变化：＜1s；控制器任务调度周期：50ms, 100ms, 200ms, 500ms, 1s；画面数据更新时间：＜1s。
4、系统功能具有数据采集、控制运算、控制输出、设备和状态监视、报警监视、远程通讯、实时数据处理和显示、历史数据管理、日志记录、事故顺序识别、事故追忆、控制调节、报表打印、高级计算、以及这些信息的组态、调试、打印、下载、诊断等功能。
5、DCS的控制站能满足大型化工装置常规过程控制的功能及速度要求，具备连续过程控制、批量控制和顺序控制的功能。
6、控制器提供的功能和算法
1）各种PID控制
平方/开方；加/减/乘/除四则运算；分段线性化；超前/滞后；延时；最大/最小值选择；函数发生；折线；程序给定；信号转换；信号限幅；信号选择；变化率限制；质量流量温度压力补偿运算；累积、平均；采样和保持。
2）用户自定义的功能块
3）硬/软操作器接口
4）控制器可分级别进行控制：比值控制；串级控制；分程控制；温度、压力补偿控制；手动操作；自整定PID控制；选择控制；顺序控制；逻辑控制（含马达控制）。
5）控制器可分级别进行控制
最低级别的是“驱动”控制，可直接控制最终的驱动元件，如电机、调节阀或开关阀。
次级别的是“功能组控制”，可利用步程序把功能组控制器组成一个组来工作。
最高级别的是“过程单元控制”，可以设置功能组模块和给定调节器的设定值。
7、在批量控制和顺序控制中提供以下算法
1）开关控制
2）与、或、非逻辑
3）计数/计时
4）标准程序步控制
5）用户自定义的功能块
（三）系统特点
1、安全性
1）隔离：系统总线和模块之间采用光电隔离，系统电源和现场电源隔离供电，模块通道之间电气隔离。
2）网络安全：采用实时以太网，配备带防火墙的交换机；控制器CPU 采用PowerPC 构架的工业级芯片，内置防网络风暴组件。
3）故障诊断：控制器和I/O 模块均具有智能诊断功能，可进行通讯状态、信号断线、短路、超量程等自诊断和故障上报。
2、灵活开放
1）系统网络、控制网络、控制器、电源模块、I/O 模块均可冗余配置。
2）支持 P-TO-P（对等网）、C/S（客户机/服务器）、P-TO-P 和C/S（混合）三种系统网络结构。
3）支持星型、环型或总线型拓扑结构的工业以太网连接。
4）兼容各种现场总线，支持 HART、PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、MODBUS 等各类协议。
5）功能丰富的 HMI 人机界面，符合IEC61131-3 的控制算法编程软件；支持用户自定义各类功能块和脚本语言。
6）可以对控制算法和硬件配置灵活修改。
3、可靠性
重要设备采用的冗余设计
网络：介质四冗余，逻辑双冗余，热备份，双网0秒切换。
操作站：所有操作站功能相同，可以实现多机冗余。
现场控制站的主控单元（DPU）：双冗余，热备份，无扰切换，无切换时间。
现场控制站的主控单元（DPU）上的以太网卡：双冗余，热备份。
现场控制站内的24V系统电源：双冗余，均流设计。
4、可维护性
现场控制站可以监测I/O模件级状态，Profibus现场总线可以检测到通道级状态；主控模件诊断包括CPU与内存的周期自检；I/O所有功能模件均为自带CPU的智能卡件，每模件均可进行周期性自诊断，包括通道回读比较、通道的正确性、有效性判断等等。可以诊断全部I/O模件及主控模件运行状态，并将诊断结果上传系统服务器；电源模件具有诊断干接点输入功能；系统中所有单元均有状态指示灯，包括运行灯、故障灯、网络通信灯、冗余主从状态。 所有过程I/O单元均可带电拔插，以减少维修时间；操作站可显示整个系统设备状态图，包括主控模件、I/O模件、通道状态、操作员站、打印机、网络通讯等，故障点以特殊颜色或图形标识。
（四）系统技术参数
A．数据精确度
| 模拟量输入精度 | ≤0.1% | |
| 模拟量输出精度 | ≤0.1% | |
| 时钟误差 | 现场控制站间误差 | ≤0.1秒 |
| 操作员站间误差 | ≤0.1秒 | |
| 记录精度 | 模拟量时间精确到秒，开关量时间精确到毫秒 | |
| SOE分辨率 | 站内≤1毫秒，站间≤2毫秒 | |
| 系统可利用率 | ≥99.99% | |
| 系统平均修复时间 | < 0.5小时 | |
| 网络通讯速率 | 100Mbps | |
| 操作 | 从输入变化到显示变化 | ≤采集周期+1秒 |
| 从操作键入到输出变化 | ≤1秒 | |
| 从输入变化到输出变化 | ≤采集周期+运算周期 | |
| 屏幕显示 | 画面显示完成时间 | ≤1秒 |
| 动态元素更新时间 | ≤1秒 | |
| 扫描周期 | 模拟量 | 最快50毫秒 |
| 开关量 | 最快20毫秒 | |
| 控制周期 | 回路控制 | 最快100毫秒 |
| 逻辑控制 | 最快50毫秒 |
| 系统 | 最大域数 | 8 |
| 单域 | 最大站数 | 62 |
| 工程师站 | 1 | |
| 操作员站 | ≤19 | |
| 现场控制站（含通信站） | ≤40 | |
| 物理I/O点 | ≤10000个 | |
| 控制回路数 | ≤1000个 |
1、DCS的现场I/O站级采用采用双冗余主控单元，管理级采用双冗余100Mbps以太网，操作员采用1：N的冗余配置，诊断至模件级的自诊断功能，使其具有高度的可靠性。
2、系统的参数、报警和自诊断功能高度集中在LED上显示和在打印机上打印。
3、处理器模块
1）处理器模块带有LED自诊断显示，使用I／O处理系统采集的过程信息来完成模拟控制和数字控制。
2）某一个处理器模块故障，不影响其它处理器模块的运行。 DCS冗余处理器模件之间直接采用握手信号唤醒功能，切换完全为无扰切换。双口RAM的直接通讯保证从CPU与主CPU之间的数据更新是同步的，不存在处理器模件数据的更新周期。
3）电源故障属系统的可恢复性故障，一旦重新受电，处理器模件、操作员站、服务器等能自动恢复正常工作而无需运行人员的任何干预。
4、输入/输出模块
1）所有的I/O模块都有标明I/O工作状态的LED指示和其它诊断显示，如模件电源指示等。
2）DCS与其它供货商提供的控制、保护装置之间的信息交换采用I/O通道时，采取电隔离措施。
3）每一路模拟量输入通道有1个独立A/D转换器，每一块模拟量输入模块的通道数不超过8点。每一点模拟量输出有一个独立的D/A转换器，每一路热电阻输入有单独的桥路。
4）所有的输入通道、输出通道及其工作电源，均互相隔离。模块的任一通道故障，不影响其他通道的正常工作。
5、I/O类型
1）模拟量输入：4~20mA信号(接地或不接地)，最大输入阻抗为250Ω，系统提供4~20mA二线制变送器的直流24V电源。
2）模拟量输出：4~20mA或0~10mA可选，驱动回路最大可带阻抗为750Ω的负载能力。负端接到隔离的信号地上。系统提供24VDC的回路电源。
3）数字量输入：负端接至隔离地上，系统提供对现场输入接点的“查询”电压。“查询”电压为24V DC或220VAC。
4）数字量输出：数字量输出模件采用电隔离输出，隔离电压≥250V，能直接驱动控制用电动机或任何中间继电器。并提供中间继电器柜及可靠的工作电源。
5）热电阻(RTD)输入：有直接接受三线制(不需变送器)的Cu50Ω、Cu10Ω、Pt10Ω、Pt100Ω等类型的热电阻能力，并提供这些热电阻所需的电源。
6）热电偶(T/C)输入：能直接接受分度号为N、E、J、K、T、S、B和R 型热电偶信号(不需变送器)。热电偶在整个工作段的线性化在过程站内完成。
7）脉冲量输入：每秒能接受0～10000个脉冲。
8）采用屏蔽电缆的信号：热电偶、热电阻一类的mV信号或电压信号；和保护相关的数字量输入信号；和模拟量控制相关的AI、AO信号。
6、数据通讯系统
1）连接到数据通讯系统上的任一系统或设备发生故障，不会导致通讯系统瘫痪或影响其他联网系统和设备的工作。通讯总线的故障不会引起设备跳闸或使DPU不能工作。
2）所提供的通讯总线是冗余的。冗余的数据通讯总线在任何时候都同时工作。
3）挂在数据通讯总线上的所有站，都能接受数据通讯总线上的数据，并可向数据总线上发送数据。
4）操作员站之间通讯方式100M的工业以太网，TCP/IP协议，总线拓扑结构，在I/O与控制器之间的现场总线为标准ISO国际现场总线ProfiBUS－DP，通讯速率为12Mbps。
（四）智能仪表控制系统
智能仪表控制系统的核心为带通信功能的仪表，仪表内集成各种算法，能根据现场情况确定仪表控制算法的各种参数。带通讯功能的仪表与上位计算机的软件具备平台通讯，保证仪表各种参数和过程值能进入软件平台的数据库，加上组态的流程画面和操作界面，可以在上位计算机整定参数，对过程值记录分析，达到控制效果。
（五）控制对象：
本装置主要由不锈钢框架、不锈钢储水箱、三个串接有机玻璃水箱、3kW三相电加热锅炉(由不锈钢锅炉内胆加温筒和封闭式锅炉夹套构成)、盘管和敷塑不锈钢管道等组成。供水系统有两路：一路由三相（380V恒压供水）磁力驱动泵、压力仪表、电动调节阀、交流电磁阀、涡轮流量计及手动调节阀组成；另一路由三相磁力驱动泵（220V变频调速，通过变频器来驱动）、涡轮流量计及手动调节阀组成。
实验装置基本配置及功能如下
| 序号 | 部件名称 | 主要配置 | 数量 | 备注 |
| 1 | 液位水箱 | 包括上水箱、中水箱、下水箱，三个水箱均采用淡蓝色优质有机玻璃，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=25cm，H=20cm；下水箱尺寸为：D=35cm，H=20cm。水箱结构独特，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。压力变送器采用二线制模拟压力变送器。三个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。 | 3个 | |
| 2 | 储水箱 | 采用304不锈钢板制成，尺寸为：长×宽×高=68cm×52cm×43cm，容量为152L，完全能满足实验的供水需要。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。水箱的上部和底部装有注水阀门和排水阀门，方便实验用水的更换。 | 1个 | |
| 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。 内胆尺寸：直径Φ=185mm，高度h=528mm，容积=14.2L；锅炉夹套尺寸：直径Φ=270mm，高度h=420mm，容积=9.8L。 |
1个 | |
| 4 | 盘管 | 模拟工业现场的管道输送和滞后环节，长35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，在实验过程中可根据不同的实验需要选择 | 1套 | |
| 5 | 管道及阀门 |
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验。 整个系统管道由敷塑不锈钢管连接而成，泵前采用Φ20的管子，泵后采用Φ16的管子，溢流管采用Φ25的管子，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。 |
1套 | |
| 6 | 液位变送器 | 采用三只扩散硅液位变送器分别对三个液位水箱的液位进行检测；其量程为0～5Kpa，精度为0.5级。材质：全不锈钢结构，铝合金外壳；量程范围：0～5KP；精度：0.5%；绝缘电阻：≥20MΩ/50VDC；零点温度系数：±0.5%FS/10℃；稳定性：±0.5%FS/1年；输出信号：4～20mADC（两线制），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。 | 3只 | |
| 7 | 温度传感器 | 采用Pt100铂热电阻温度传感器，分别用来锅炉内胆、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～+650℃。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。配有Pt100热电阻标准信号转换 | 5只 | |
| 8 | 流量变送器 | 采用涡轮流量计，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。公称通径：10毫米（管螺纹G1/2″）；量程：0～1.2m3/h；精度：1级；输出信号： 4～20mA DC（两线制）；供电电源：DC24V | 2只 | |
| 9 | 电动调节阀 | 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。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，可输出为4～20mADC的阀位信号，使用和校正非常方便。 | 1台 | |
| 10 | 磁力驱动泵 | 本装置采用磁力驱动泵做为供水系统，型号为16CQ-8P，流量为30升/分，扬程为8米，功率为0.18KW，转速2800rpm。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。 | 2只 | |
| 11 | 电磁阀 | 安装在电动调节阀的旁路，起到阶跃干扰的作用。电磁阀工作电压：220VAC；公称通径：DN15；管螺纹G1/2″ | 1只 | |
| 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。 | 1套 |
（一）计算机测控系统
项目一 实验系统认知；
项目二 模块的通信和使用；
项目三 组态编程和数据读取；
项目四 系统通信和使用；
项目五 DCS系统编程；
项目六 现场总线技术与DCS。
（二）工艺设备和仪器仪表
项目一 温度、压力、液位和流量测量；
项目二 水泵负载特性测量；
项目三 管道压力和流量藕合特性测量；
项目四 电动调节阀特性测量；
项目五 调压器特性测量；
项目六 变频器水泵控制特性测量
（三）工业系统对象特性的测定
项目一 单容水箱液位数学模型的测定；
项目二 双容水箱液位数学模型的测定；
项目三 非线性容积水箱液位数学模型的测量；
项目四 测定不同阻力下单容水箱液位数学模型；
项目五 锅炉与加热器对象数学模型；
项目六 滞后管数学模型；
（四）简单设计型控制
项目一 单闭环流量控制；
项目二 单容水箱液位定值；
项目三 双容水箱液位定值；
项目四 三容水箱液位定值；
项目五 锅炉水温定值控制；
项目六 联锁控制。
（五）复杂设计型控制
项目一 闭环双水箱液位串级；
项目二 下水箱液位控制和进口流量串级；
项目三 单闭环流量比值控制；
项目四 锅炉温度和和换热器反馈控制；
项目五 管道压力和流量解耦控制。
（六） 创新型设计与研究
项目六 大延迟系统补偿控制；
项目七 自适应控制算法；
项目八 模糊控制算法；
项目九 现场总线控制系统。
（七） 工程应用型设计
项目十 工业项目设计；
项目十一 报警系统设计；
项目十二 关键事件处理和记录设计；
项目十三 系统趋势和历史存储设计；
项目十四 系统登录和安全性设计；
项目十五 网络化控制系统的研究。
常见问题：
1、如果我要购买分布式过程控制系统实训装置,过程控制实验台，是否有安装、培训服务呢？
答：我们的设备如果没有特别注明“不含安 装”“裸机价”“出厂”等字样的，都是提供安装、培训服务的。
2、你们的分布式过程控制系统实训装置,过程控制实验台是否能开增值税专用发票？
答：可以的，我们是正规企业，并且已经升级到一般纳税人，可以开具增值税专用发票，如果您需要开分布式过程控制系统实训装置,过程控制实验台的发票，您需要提供开票资料。
3、你们的分布式过程控制系统实训装置,过程控制实验台都是自己生产的吗？都有什么产品资质？
答：我们公司是专业生产教学设备的企业，完全自主生产，并通过了最新版ISO9001认证，拥有多项专利与著作权。
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