高級過程控制實訓(xùn)系統(tǒng)，過程控制系統(tǒng)實訓(xùn)裝置
2024-08-08 07:09高級過程控制實訓(xùn)系統(tǒng)（含DCS控制）
一、高級過程控制實訓(xùn)系統(tǒng)簡要描述
整套系統(tǒng)分為：上位控制層系統(tǒng)，實驗對象層，檢測傳感、變送、執(zhí)行設(shè)備，上位控制軟件四部分。系統(tǒng)特點:整套系統(tǒng)安放在可移動的試驗臺桌上，小巧且試驗裝置占地面積不大。
1、上位控制層系統(tǒng)：
①、智能儀表控制模塊；
②、PLC控制系統(tǒng)；
③DDC控制系統(tǒng)。
2、實驗對象層系統(tǒng)：
控制對象：由鋁合金框架安裝、外置不銹鋼儲水箱、有機玻璃三容串接水箱、帶夾套不銹鋼常壓鍋爐容器、鋁塑復(fù)合管路、不銹鋼等組成。
1.標(biāo)準(zhǔn)鋁型材安裝框架：標(biāo)準(zhǔn)PVC鋁塑管安裝有機玻璃三容串接水箱、帶夾套不銹鋼常壓鍋爐容器。安裝底板鋪設(shè)間隔鋁合金可安裝檢測傳感執(zhí)行裝置、管路等。
2.實驗臺桌：實驗臺桌上安放控制對象;
3.外置不銹鋼儲水箱及水泵安裝在帶可移動腳輪的框架上（由鋁合金框架制作的），作為一體。水泵出水口帶快插接頭，水泵同控制對象管路系統(tǒng)相連便可實驗。
4.有機玻璃三容串接水箱：
①有機玻璃雙容串接水箱：由進口有機玻璃制作，上水箱、中水箱、下水箱、上中下水箱三容串接安裝，每個水箱帶溢流管及下排水管及閥門，壓力液位傳感器接口
5、帶夾套的不銹鋼常壓加熱鍋爐容器：內(nèi)膽Φ100×500（通動態(tài)被加熱水），帶單相1.5KW電加熱管，夾套Φ150×400，內(nèi)膽安裝Pt100溫度傳感器。
²系統(tǒng)動力：功率可調(diào)的不銹鋼循環(huán)水泵:可組成不銹鋼泵＋電動調(diào)節(jié)閥＋渦輪流量計的動力流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，也可組成不銹鋼泵＋變頻器＋渦輪流量計的動力流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。單相可控硅移相調(diào)壓裝置、單相電加熱管組成鍋爐加熱動力系統(tǒng)。
²檢測傳感器、執(zhí)行機構(gòu)：
²流量傳感器：渦輪流量計＋流量變送儀。
²液位傳感器：擴散硅液位傳感器三個，分別用于檢測上中下三個水箱的液位。另外加熱鍋爐容器上還加一個擴散硅壓力傳感器，做恒壓供水實驗時檢測容器壓力。
²溫度傳感器：Pt100熱電阻傳感器一個，Pt100熱電阻溫度變送器一個。用于檢測帶夾套的不銹鋼常壓加熱鍋爐的內(nèi)膽溫度。
²壓力傳感器：擴散硅壓力傳感器一個。用于檢測加熱鍋爐容器壓力實驗時的動態(tài)壓力。
²變頻調(diào)速器：三菱變頻調(diào)速器一個。用于調(diào)節(jié)變頻動力支路的供水壓力及流量。
²電機運動控制模塊：主控：TMS320F28335。外擴：RAM512*16位，F(xiàn)lash512K*16位，使用撥碼開關(guān)實現(xiàn)模式選擇。功率板：采用集成IPM模塊，可外接剎車電阻，母線電容充電緩沖電路、母線電壓檢測電路，相電流檢測電路，動力電源位AC220V供電，功率3KW�？刂瓢澹阂壕敛捎�4.3寸串口屏 ，5個獨立按鍵按鍵（分別為RUN、STOP、REST、UP、DOW）。通信接口：RS232、RS485（異步串口不夠時可將RS232、RS485采用同一個串口使用短路帽進行短路條線）、CAN、以太網(wǎng)口（SPI接口，設(shè)計W5500模塊模塊接口使用現(xiàn)有的成品模塊）；CAN、RS232、RS485為隔離通信接口與TMS320F28335無直接電氣連接。串口感器接口：霍爾信號接口及差分編碼器接口統(tǒng)一使用DB15連接。模擬量輸出：不使用到的PWM用于RC濾波運放跟隨實現(xiàn)DAC輸出。模擬量輸入：芯片內(nèi)部不使用的ADC接口用于外部模擬量輸入，接口為0~10V輸入。開關(guān)量輸出：2組，分別用于報警信號輸出、準(zhǔn)備完成信號輸出。開關(guān)量輸入：開關(guān)量輸入3組。EEPROM存儲：有剩余IO可考慮設(shè)計24C02存儲器。測試點：預(yù)留環(huán)形測試點測試PWM信號、ADC信號、DAC信號、電源。本地控制：本地串口屏顯示參數(shù)電壓、電流、設(shè)定值、實時值，本地按鍵操作。遠程控制：遠程采用RS485或RS232接口使用FreeModbus-RTU協(xié)議實現(xiàn)與遠程工控屏的串口通信，顯示電壓、電流、設(shè)定值、實時值，在遠程觸摸屏上可進行控制實現(xiàn)5個獨立按鍵的功能。
²電動調(diào)節(jié)閥：全不銹鋼電動調(diào)節(jié)閥一個。用于調(diào)節(jié)電動調(diào)節(jié)閥動力支路的供水壓力及流量。
二、上位過程控制系統(tǒng)
上位控制操作/實驗面板：鋁面板噴塑結(jié)構(gòu)。
強電控制面板：裝有漏電保護空氣開關(guān)、電流型漏電保護器，充分考慮人身安全保護；配置帶鑰匙的電源啟動控制回路和多組保險絲，同時每一組強電輸出都有旋鈕開關(guān)控制，保證設(shè)備安全，操作控制便捷；裝有分相電壓表、指示燈，直觀，強電信息一目了然；裝有變頻器及其控制接口面板，方便變頻器熟悉、操作和應(yīng)用。
控制器面板：變頻控制器面板、智能儀表控制面板。
信號接口面板：控制對象中的儀表信號和電氣信號轉(zhuǎn)移到信號接線板上，提供AI、AO、DO等傳感器檢測及執(zhí)行器控制信號接口，便于學(xué)生自己連線組成不同的控制系統(tǒng)。實驗者通過安全型接插式導(dǎo)線將實驗板與信號板之間進行不同的配線，以完成過程控制各類實驗。
三、上位過程控制系統(tǒng)基型配置：
1）S7-1200PLC控制系統(tǒng)
隨著科技的發(fā)展，PLC即使是Micro PLC，也可以勝任多種控制任務(wù)。本產(chǎn)品提供的PLC控制系統(tǒng)主機選用西門子的1200系列，主要展示小型（Micro）PLC在滿足小規(guī)模的控制任務(wù)中的完美表現(xiàn)，為培養(yǎng)工程化人才提供更多更強的實驗平臺。
2）智能儀表控制系統(tǒng)
儀表控制系統(tǒng)核心為帶通信功能的各種儀表，儀表內(nèi)集成了各種算法，根據(jù)現(xiàn)場情況整定儀表控制算法的各種參數(shù)，達到控制效果。同時帶通訊功能的儀表與上位計算機的軟件平臺通訊。儀表各種參數(shù)和過程值進入軟件平臺（一般為工控組態(tài)軟件）的數(shù)據(jù)庫，再加上組態(tài)的流程畫面和操作界面，可以方便在上位計算機整定參數(shù)，對過程值進行記錄分析。
3）DDC控制系統(tǒng)
DDC控制系統(tǒng)一般有兩種形式，一種采用外部數(shù)據(jù)采集模塊的形式，其核心為帶RS485通訊的數(shù)據(jù)采集模塊和計算機算法軟件；另一種采用工控機和ISA或PCI插槽的數(shù)據(jù)采集板卡。外部數(shù)據(jù)采集模塊由于安裝方便，同時就地安裝時采用通訊方式向計算機送數(shù)據(jù)不存在信號衰減，因此本產(chǎn)品采用第一種方式的應(yīng)用。用戶可根據(jù)自己學(xué)校的實際情況選用第二種方式的應(yīng)用（例如研華A/D、D/A、采樣板卡）。
在控制臺直接裝有數(shù)據(jù)采集模塊，同時利用工控軟件MCGS中強大的算法組態(tài)功能，便捷的組建一個帶人機界面的DDC控制系統(tǒng)。在DDC系統(tǒng)中提供開放的算法軟件供實驗和算法編程參考，方便實驗教學(xué)和工程人才培養(yǎng)。
四、過程控制實驗裝置配置清單
表1 ：過程控制實驗對象（一套）
表2：智能儀表控制實驗臺硬件配置表
表3 ： DDC上位控制系統(tǒng)硬件配置表
表4：西門子S1200-PLC上位控制系統(tǒng)硬件配置表
表5：軟件清單
五、DCS控制系統(tǒng)
DCS控制系統(tǒng)功能及組成
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
DCS控制系統(tǒng)控制柜
標(biāo)準(zhǔn)電器控制柜：高x寬x深：1900x600x600mm，內(nèi)安裝漏電保護空氣開關(guān)、電流型漏電保護器充分考慮人身安全保護；配置帶鑰匙的電源啟動控制回路和多組保險絲，同時每一組強電輸出都有旋鈕開，關(guān)控制，保證設(shè)備安全，操作便捷；裝有分相電壓表、指示燈，開關(guān)電源等。
DP遠程I/O單元
遠程I/O單元，通過線纜同控制對象上的檢測、傳感、執(zhí)行裝置相連。獲取底層對象檢測傳感信號，執(zhí)行控制執(zhí)行信號。
現(xiàn)場主控單元：
1）、工程師站下裝的組態(tài)控制程序在現(xiàn)場主控單元運行。
2）、現(xiàn)場主控單元內(nèi)裝通訊卡，通過同總線遠程I/O單元通訊并獲取底層對象檢測傳感信號，發(fā)出控制執(zhí)行信號。
3）、現(xiàn)場主控單元內(nèi)裝以太網(wǎng)卡。同上位服務(wù)器計算機通訊、接受運行工程師站下裝的組態(tài)控制程序，同時現(xiàn)場主控單元向上位服務(wù)器發(fā)送上位監(jiān)控計算機所需的控制信息。
工程師/操作員站：
主要作用：
1）、先期的控制組態(tài)程序在其上進行，組態(tài)編譯完畢的控制程序通過服務(wù)器向下位主控單元下裝。
2）、人機界面監(jiān)控程序在上位工程師/操作站運行。
DCS工控平臺系統(tǒng)軟件及DCS控制實驗軟件
系統(tǒng)配置工程師站軟件/控制器運行軟件及操作員站監(jiān)控組態(tài)軟件軟件：硬件設(shè)備組態(tài)軟件、數(shù)據(jù)庫組態(tài)軟件、控制組態(tài)軟件、圖形組態(tài)軟件、算法組態(tài)軟件。
根據(jù)用戶要求完成現(xiàn)場設(shè)計安裝，完成系統(tǒng)與用戶已有的控制對象的連接、調(diào)試，在DCS工控平臺系統(tǒng)軟件基礎(chǔ)上，我們根據(jù)學(xué)校的要求開發(fā)響應(yīng)的實驗控制軟件，從而組成一個完整的DCS過程控制系統(tǒng)。
DCS集散上位控制系統(tǒng)配置
1、現(xiàn)場控制站硬件:
3、配置軟件清單
五、過程控制系統(tǒng)實驗項目
1、實驗項目：
過程控制系統(tǒng)的組成認識實驗：
（1）過程控制及檢測裝置硬件結(jié)構(gòu)組成的認識，控制方案的組成及控制系統(tǒng)連接實驗。
（2）智能調(diào)節(jié)儀表、智能變送儀表等各種智能儀表的操作及參數(shù)設(shè)定。
（3）傳感器的校正（零點遷移與量程調(diào)整）
對象特性測試實驗
l 單容水箱液位數(shù)學(xué)模型的測試實驗
l 雙容水箱液位數(shù)學(xué)模型的測試實驗
l 鍋爐內(nèi)膽水溫特性測試實驗
單回路控制系統(tǒng)實驗
l 單容水箱液位定值控制實驗
l 雙容水箱液位定值控制實驗
l 鍋爐內(nèi)膽水溫定值控制實驗
l 單閉環(huán)流量定值控制實驗
l 鍋爐內(nèi)膽壓力定值控制實驗
串級控制系統(tǒng)實驗
l 水箱液位串級控制實驗
l 鍋爐內(nèi)膽水溫與循環(huán)水流量串級控制實驗
l 水箱液位與進水口流量串級控制實驗
比值控制系統(tǒng)實驗
l 流量比值控制系統(tǒng)實驗
變頻恒壓供水實驗
純滯后實驗
溫度的滯后控制實驗
流量純滯后控制實驗
工控制組態(tài)軟件組態(tài)控制實驗
l 所有實驗均包括數(shù)據(jù)庫組態(tài)、圖形動畫、報表、曲線、報警組態(tài)、設(shè)備通訊組態(tài)、算法組態(tài)等實驗
2、DCS系統(tǒng)部分實驗
單容水箱液位數(shù)學(xué)模型特性測試實驗
雙容水箱液位數(shù)學(xué)模型特性測試實驗
單容液位定值控制實驗
雙容液位定值控制實驗
三容液位定值控制實驗
鍋爐內(nèi)膽水溫定值控制實驗
鍋爐夾套水溫定值控制實驗
單閉環(huán)流量定值控制實驗
鍋爐內(nèi)膽水溫位式控制實驗
水箱液位串級控制實驗
三閉環(huán)液位串級控制實驗
鍋爐夾套與內(nèi)膽水溫串級控制實驗
水箱液位與進水口流量串級控制實驗
單（雙）閉環(huán)流量比值控制實驗
下水箱液位前饋-反饋控制實驗
鍋爐內(nèi)膽水溫前饋-反饋控制實驗
溫度的滯后控制實驗
流量純滯后控制實驗
鍋爐夾套與內(nèi)膽水溫解耦控制實驗
上水箱液位與出口水溫解耦控制實驗
六、實驗室軟硬件管理系統(tǒng)
管道圖
一、高級過程控制實訓(xùn)系統(tǒng)簡要描述
整套系統(tǒng)分為：上位控制層系統(tǒng)，實驗對象層，檢測傳感、變送、執(zhí)行設(shè)備，上位控制軟件四部分。系統(tǒng)特點:整套系統(tǒng)安放在可移動的試驗臺桌上，小巧且試驗裝置占地面積不大。
1、上位控制層系統(tǒng)：
①、智能儀表控制模塊；
②、PLC控制系統(tǒng)；
③DDC控制系統(tǒng)。
2、實驗對象層系統(tǒng)：
控制對象：由鋁合金框架安裝、外置不銹鋼儲水箱、有機玻璃三容串接水箱、帶夾套不銹鋼常壓鍋爐容器、鋁塑復(fù)合管路、不銹鋼等組成。
1.標(biāo)準(zhǔn)鋁型材安裝框架：標(biāo)準(zhǔn)PVC鋁塑管安裝有機玻璃三容串接水箱、帶夾套不銹鋼常壓鍋爐容器。安裝底板鋪設(shè)間隔鋁合金可安裝檢測傳感執(zhí)行裝置、管路等。
2.實驗臺桌：實驗臺桌上安放控制對象;
3.外置不銹鋼儲水箱及水泵安裝在帶可移動腳輪的框架上（由鋁合金框架制作的），作為一體。水泵出水口帶快插接頭，水泵同控制對象管路系統(tǒng)相連便可實驗。
4.有機玻璃三容串接水箱：
①有機玻璃雙容串接水箱：由進口有機玻璃制作，上水箱、中水箱、下水箱、上中下水箱三容串接安裝，每個水箱帶溢流管及下排水管及閥門，壓力液位傳感器接口
5、帶夾套的不銹鋼常壓加熱鍋爐容器：內(nèi)膽Φ100×500（通動態(tài)被加熱水），帶單相1.5KW電加熱管，夾套Φ150×400，內(nèi)膽安裝Pt100溫度傳感器。
²系統(tǒng)動力：功率可調(diào)的不銹鋼循環(huán)水泵:可組成不銹鋼泵＋電動調(diào)節(jié)閥＋渦輪流量計的動力流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，也可組成不銹鋼泵＋變頻器＋渦輪流量計的動力流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。單相可控硅移相調(diào)壓裝置、單相電加熱管組成鍋爐加熱動力系統(tǒng)。
²檢測傳感器、執(zhí)行機構(gòu)：
²流量傳感器：渦輪流量計＋流量變送儀。
²液位傳感器：擴散硅液位傳感器三個，分別用于檢測上中下三個水箱的液位。另外加熱鍋爐容器上還加一個擴散硅壓力傳感器，做恒壓供水實驗時檢測容器壓力。
²溫度傳感器：Pt100熱電阻傳感器一個，Pt100熱電阻溫度變送器一個。用于檢測帶夾套的不銹鋼常壓加熱鍋爐的內(nèi)膽溫度。
²壓力傳感器：擴散硅壓力傳感器一個。用于檢測加熱鍋爐容器壓力實驗時的動態(tài)壓力。
²變頻調(diào)速器：三菱變頻調(diào)速器一個。用于調(diào)節(jié)變頻動力支路的供水壓力及流量。
²電機運動控制模塊：主控：TMS320F28335。外擴：RAM512*16位，F(xiàn)lash512K*16位，使用撥碼開關(guān)實現(xiàn)模式選擇。功率板：采用集成IPM模塊，可外接剎車電阻，母線電容充電緩沖電路、母線電壓檢測電路，相電流檢測電路，動力電源位AC220V供電，功率3KW�？刂瓢澹阂壕敛捎�4.3寸串口屏 ，5個獨立按鍵按鍵（分別為RUN、STOP、REST、UP、DOW）。通信接口：RS232、RS485（異步串口不夠時可將RS232、RS485采用同一個串口使用短路帽進行短路條線）、CAN、以太網(wǎng)口（SPI接口，設(shè)計W5500模塊模塊接口使用現(xiàn)有的成品模塊）；CAN、RS232、RS485為隔離通信接口與TMS320F28335無直接電氣連接。串口感器接口：霍爾信號接口及差分編碼器接口統(tǒng)一使用DB15連接。模擬量輸出：不使用到的PWM用于RC濾波運放跟隨實現(xiàn)DAC輸出。模擬量輸入：芯片內(nèi)部不使用的ADC接口用于外部模擬量輸入，接口為0~10V輸入。開關(guān)量輸出：2組，分別用于報警信號輸出、準(zhǔn)備完成信號輸出。開關(guān)量輸入：開關(guān)量輸入3組。EEPROM存儲：有剩余IO可考慮設(shè)計24C02存儲器。測試點：預(yù)留環(huán)形測試點測試PWM信號、ADC信號、DAC信號、電源。本地控制：本地串口屏顯示參數(shù)電壓、電流、設(shè)定值、實時值，本地按鍵操作。遠程控制：遠程采用RS485或RS232接口使用FreeModbus-RTU協(xié)議實現(xiàn)與遠程工控屏的串口通信，顯示電壓、電流、設(shè)定值、實時值，在遠程觸摸屏上可進行控制實現(xiàn)5個獨立按鍵的功能。
²電動調(diào)節(jié)閥：全不銹鋼電動調(diào)節(jié)閥一個。用于調(diào)節(jié)電動調(diào)節(jié)閥動力支路的供水壓力及流量。
二、上位過程控制系統(tǒng)
上位控制操作/實驗面板：鋁面板噴塑結(jié)構(gòu)。
強電控制面板：裝有漏電保護空氣開關(guān)、電流型漏電保護器，充分考慮人身安全保護；配置帶鑰匙的電源啟動控制回路和多組保險絲，同時每一組強電輸出都有旋鈕開關(guān)控制，保證設(shè)備安全，操作控制便捷；裝有分相電壓表、指示燈，直觀，強電信息一目了然；裝有變頻器及其控制接口面板，方便變頻器熟悉、操作和應(yīng)用。
控制器面板：變頻控制器面板、智能儀表控制面板。
信號接口面板：控制對象中的儀表信號和電氣信號轉(zhuǎn)移到信號接線板上，提供AI、AO、DO等傳感器檢測及執(zhí)行器控制信號接口，便于學(xué)生自己連線組成不同的控制系統(tǒng)。實驗者通過安全型接插式導(dǎo)線將實驗板與信號板之間進行不同的配線，以完成過程控制各類實驗。
三、上位過程控制系統(tǒng)基型配置：
1）S7-1200PLC控制系統(tǒng)
隨著科技的發(fā)展，PLC即使是Micro PLC，也可以勝任多種控制任務(wù)。本產(chǎn)品提供的PLC控制系統(tǒng)主機選用西門子的1200系列，主要展示小型（Micro）PLC在滿足小規(guī)模的控制任務(wù)中的完美表現(xiàn)，為培養(yǎng)工程化人才提供更多更強的實驗平臺。
2）智能儀表控制系統(tǒng)
儀表控制系統(tǒng)核心為帶通信功能的各種儀表，儀表內(nèi)集成了各種算法，根據(jù)現(xiàn)場情況整定儀表控制算法的各種參數(shù)，達到控制效果。同時帶通訊功能的儀表與上位計算機的軟件平臺通訊。儀表各種參數(shù)和過程值進入軟件平臺（一般為工控組態(tài)軟件）的數(shù)據(jù)庫，再加上組態(tài)的流程畫面和操作界面，可以方便在上位計算機整定參數(shù)，對過程值進行記錄分析。
3）DDC控制系統(tǒng)
DDC控制系統(tǒng)一般有兩種形式，一種采用外部數(shù)據(jù)采集模塊的形式，其核心為帶RS485通訊的數(shù)據(jù)采集模塊和計算機算法軟件；另一種采用工控機和ISA或PCI插槽的數(shù)據(jù)采集板卡。外部數(shù)據(jù)采集模塊由于安裝方便，同時就地安裝時采用通訊方式向計算機送數(shù)據(jù)不存在信號衰減，因此本產(chǎn)品采用第一種方式的應(yīng)用。用戶可根據(jù)自己學(xué)校的實際情況選用第二種方式的應(yīng)用（例如研華A/D、D/A、采樣板卡）。
在控制臺直接裝有數(shù)據(jù)采集模塊，同時利用工控軟件MCGS中強大的算法組態(tài)功能，便捷的組建一個帶人機界面的DDC控制系統(tǒng)。在DDC系統(tǒng)中提供開放的算法軟件供實驗和算法編程參考，方便實驗教學(xué)和工程人才培養(yǎng)。
四、過程控制實驗裝置配置清單
表1 ：過程控制實驗對象（一套）
| 序號 | 名 稱 | 功 能 | 規(guī)格型號 | 材質(zhì) | 產(chǎn)地 | 數(shù)量 |
| 1 | 標(biāo)準(zhǔn)實驗臺桌 | 標(biāo)準(zhǔn)鋁合金實驗臺桌上安放控制對象 | 鋁合金 | 杭州 | 1套 | |
| 2 | 標(biāo)準(zhǔn)框架及標(biāo)準(zhǔn)安裝底板 | 標(biāo)準(zhǔn)框架安裝有機玻璃三容串接水箱、帶夾套不銹鋼常壓鍋爐容器，方便安裝固定鋁合金支撐框架、檢測傳感執(zhí)行裝置、管路等。 | 鋁合金 | 杭州 | 1套 | |
| 3 | 電加熱常壓鍋爐壓力容器 | 由不銹鋼內(nèi)膽加溫筒（帶220V 1.25KW進口不銹鋼電加熱管）和封閉式帶保溫不銹鋼夾套組成 |
封閉式帶保溫不銹鋼夾套（1.5mm304 不銹鋼） 不銹鋼內(nèi)膽加溫筒(1.5mm304不銹鋼) |
杭州 |
1 | |
| 4 | 水箱 | 儲水箱（由1.5mm厚不銹鋼鏡面板制作）可移動 | 不銹鋼（2個通道） |
杭州 |
1 | |
| 有機玻璃上小水箱 |
底板20mm進口有機玻璃板 側(cè)板8 mm進口有機玻璃板 有機玻璃水箱前面直接刻有液位標(biāo)尺； |
杭州 |
1 | |||
| 有機玻璃中小水箱 |
底板20mm進口有機玻璃板 側(cè)板8 mm進口有機玻璃板 有機玻璃水箱前面直接刻有液位標(biāo)尺； |
杭州 |
1 | |||
| 有機玻璃下小水箱 |
底板20mm進口有機玻璃板 側(cè)板8 mm進口有機玻璃板 有機玻璃水箱前面直接刻有液位標(biāo)尺 |
杭州 |
1 | |||
| 5 | 水泵 | 低噪不銹鋼靜音泵 | 揚程15米 | 功率0.37KW，揚程15米,最大流量0.80-0.85立方米每小時 | 上海 | 2 |
| 6 | 溫度傳感器 | Pt100熱電阻 | 熱電阻 | Pt100 | 上海 | 4個 |
| 7 | 溫度變送器 | Pt100熱電阻標(biāo)準(zhǔn)信號轉(zhuǎn)換 | 輸出4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號 | 上海 | 4個 | |
| 8 | 壓力液位傳感器 | 擴散硅壓力/液位變送器 | 4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號輸出，0.5級測量精度 | 金屬防水外殼 | 上海 | 3個 |
| 9 | 渦輪流量計及變送器 | 額定流量0.28-0.30T/h | 4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號輸出；測量精度±1.0％ | 金屬防水外殼 | 上海 | 2個 |
| 10 | 電動調(diào)節(jié)閥 | 額定流量為0.28-0.30立方米每小時 | 4-20mA信號輸入 | 帶不銹鋼法蘭 | 上海 | 1 |
| 11 | 電磁閥 | 使用壓力范圍為0-7㎏/㎝3 | 工作溫度為-5--80℃ | 常閉 | 上海 | 1 |
| 12 | 電加熱控制器 | 可控硅移相調(diào)壓裝置 | 輸入4-20mA | 可控硅 | 杭州 | 1個 |
| 13 | 換熱器（純滯后盤管） | 純滯后盤管盤長20m，上有三個測溫點，純滯后時間常數(shù)可變 | 溫度對象 | 不銹鋼 | 杭州 | 1 |
| 序號 | 硬件型號 | 型號 | 產(chǎn)地 | 數(shù)量 |
| 1 | 實驗控制柜 | ZXGKT-01 | 杭州 | 1 |
| 2 | 電腦桌 | ZXPJ-02 | 杭州 | 1 |
| 3 | 強電控制面板 | 鈑金噴塑 | 杭州 | 1 |
| 4 | I/O信號接口控制面板 | 鈑金噴塑 | 杭州 | 1 |
| 5 | RS232/485轉(zhuǎn)換器 | 通訊轉(zhuǎn)換器 | 武漢瑞普 | 1 |
| 6 | 變頻調(diào)速器 | 0.37KW | 西門子 | 1 |
| 7 | AI智能調(diào)節(jié)儀（自帶Rs485通訊接口） | AI818AI708 | 廈門宇電或者萬訊 | 3 |
| 8 | 開關(guān)電源 | 24V/3A | 臺灣明緯 | 1 |
| 9 | 鍋爐防干燒保護器 | 1 | ||
| 10 | 自鎖緊接頭插座及連接導(dǎo)線 | 1 |
| 序號 | 硬件名稱 | 硬件型號 | 產(chǎn)地 | 數(shù)量 |
| 1 | 8路A/D ICP-7017 | 數(shù)據(jù)采集模塊 | 臺灣弘格 | 1 |
| 2 | 4路D/A ICP-7024 | 數(shù)據(jù)采集模塊 | 臺灣弘格 | 1 |
| 3 | RS232/485轉(zhuǎn)換器 | 通訊轉(zhuǎn)換器 | 臺灣弘格 | 1 |
| 序號 | 硬件名稱 | 硬件型號 | 產(chǎn)地 | 數(shù)量 |
| 1 | 控制器 | 1211C | 控制器 | 1 |
| 2 | 模擬量模塊 | EM235(4AI/1A0) | 模擬量模塊 | 1 |
| 3 | 通訊適配器 | PC/PPI | 通訊適配器 | 1 |
| 序號 | 名 稱 | 型號 | 品牌 | 數(shù)量 |
| 1 | MCGS工控組態(tài)軟件網(wǎng)絡(luò)版7.6 | MCGS | 昆侖通態(tài) | 1套 |
| 2 | 西門子博圖PLC編程軟件 | V15 | 西門子 | 1套 |
| 3 | 智能儀表控制實驗軟件 | 1套 | ||
| 4 | DDC控制系統(tǒng)實驗軟件 | 集智成 | 1套 |
DCS控制系統(tǒng)功能及組成
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
DCS控制系統(tǒng)控制柜
標(biāo)準(zhǔn)電器控制柜：高x寬x深：1900x600x600mm，內(nèi)安裝漏電保護空氣開關(guān)、電流型漏電保護器充分考慮人身安全保護；配置帶鑰匙的電源啟動控制回路和多組保險絲，同時每一組強電輸出都有旋鈕開，關(guān)控制，保證設(shè)備安全，操作便捷；裝有分相電壓表、指示燈，開關(guān)電源等。
DP遠程I/O單元
遠程I/O單元，通過線纜同控制對象上的檢測、傳感、執(zhí)行裝置相連。獲取底層對象檢測傳感信號，執(zhí)行控制執(zhí)行信號。
現(xiàn)場主控單元：
1）、工程師站下裝的組態(tài)控制程序在現(xiàn)場主控單元運行。
2）、現(xiàn)場主控單元內(nèi)裝通訊卡，通過同總線遠程I/O單元通訊并獲取底層對象檢測傳感信號，發(fā)出控制執(zhí)行信號。
3）、現(xiàn)場主控單元內(nèi)裝以太網(wǎng)卡。同上位服務(wù)器計算機通訊、接受運行工程師站下裝的組態(tài)控制程序，同時現(xiàn)場主控單元向上位服務(wù)器發(fā)送上位監(jiān)控計算機所需的控制信息。
工程師/操作員站：
主要作用：
1）、先期的控制組態(tài)程序在其上進行，組態(tài)編譯完畢的控制程序通過服務(wù)器向下位主控單元下裝。
2）、人機界面監(jiān)控程序在上位工程師/操作站運行。
DCS工控平臺系統(tǒng)軟件及DCS控制實驗軟件
系統(tǒng)配置工程師站軟件/控制器運行軟件及操作員站監(jiān)控組態(tài)軟件軟件：硬件設(shè)備組態(tài)軟件、數(shù)據(jù)庫組態(tài)軟件、控制組態(tài)軟件、圖形組態(tài)軟件、算法組態(tài)軟件。
根據(jù)用戶要求完成現(xiàn)場設(shè)計安裝，完成系統(tǒng)與用戶已有的控制對象的連接、調(diào)試，在DCS工控平臺系統(tǒng)軟件基礎(chǔ)上，我們根據(jù)學(xué)校的要求開發(fā)響應(yīng)的實驗控制軟件，從而組成一個完整的DCS過程控制系統(tǒng)。
DCS集散上位控制系統(tǒng)配置
1、現(xiàn)場控制站硬件:
| 序號 | 硬件型號 | 硬件名稱 | 數(shù)量 |
| 1 | DCS控制柜 | 帶玻璃透明門的標(biāo)準(zhǔn)電器控制柜：長x寬x深：1800x600x600mm，內(nèi)安裝漏電保護空氣開關(guān)、電流型漏電保護器充分考慮人身安全保護裝有分相電壓表、指示燈，開關(guān)電源等。 | 1 |
| 2 | 主控單元 | MCU主控單元 | 1 |
| 3 | 8路A/D | 遠程I/O模塊 | 1 |
| 4 | 8路D/A | 遠程I/O模塊 | 1 |
| 5 | 16路D/O | 遠程I/O繼電器輸出模塊 | 1 |
| 6 | 16路D/I | 遠程I/O模塊 | 1 |
| 7 | 終端匹配器 | 終端匹配器 | 1 |
| 8 | 普通端子底座 | 普通端子底座 | 4 |
| 9 | FM801 | 現(xiàn)場主控單元 | 1 |
| 10 | 通訊電纜 | 通訊電纜 | 1 |
| 11 | 電源 | 24V 3A | 1 |
| 12 | 接線端子 | 1 | |
| 13 | 數(shù)字量輸出隔離繼電器 | DC24V | 1 |
| 14 | 模擬量輸入、輸出隔離接線板 | 2 |
| 序號 | 名 稱 | 數(shù)量 |
| 1 | 監(jiān)控組態(tài)軟件 | 1 |
| 2 | DCS 系統(tǒng)控制范例實驗軟件 | 1 |
1、實驗項目：
過程控制系統(tǒng)的組成認識實驗：（1）過程控制及檢測裝置硬件結(jié)構(gòu)組成的認識，控制方案的組成及控制系統(tǒng)連接實驗。
（2）智能調(diào)節(jié)儀表、智能變送儀表等各種智能儀表的操作及參數(shù)設(shè)定。
（3）傳感器的校正（零點遷移與量程調(diào)整）
對象特性測試實驗l 單容水箱液位數(shù)學(xué)模型的測試實驗
l 雙容水箱液位數(shù)學(xué)模型的測試實驗
l 鍋爐內(nèi)膽水溫特性測試實驗
單回路控制系統(tǒng)實驗l 單容水箱液位定值控制實驗
l 雙容水箱液位定值控制實驗
l 鍋爐內(nèi)膽水溫定值控制實驗
l 單閉環(huán)流量定值控制實驗
l 鍋爐內(nèi)膽壓力定值控制實驗
串級控制系統(tǒng)實驗l 水箱液位串級控制實驗
l 鍋爐內(nèi)膽水溫與循環(huán)水流量串級控制實驗
l 水箱液位與進水口流量串級控制實驗
比值控制系統(tǒng)實驗l 流量比值控制系統(tǒng)實驗
變頻恒壓供水實驗 純滯后實驗溫度的滯后控制實驗流量純滯后控制實驗工控制組態(tài)軟件組態(tài)控制實驗l 所有實驗均包括數(shù)據(jù)庫組態(tài)、圖形動畫、報表、曲線、報警組態(tài)、設(shè)備通訊組態(tài)、算法組態(tài)等實驗
2、DCS系統(tǒng)部分實驗
單容水箱液位數(shù)學(xué)模型特性測試實驗雙容水箱液位數(shù)學(xué)模型特性測試實驗單容液位定值控制實驗 雙容液位定值控制實驗三容液位定值控制實驗鍋爐內(nèi)膽水溫定值控制實驗鍋爐夾套水溫定值控制實驗 單閉環(huán)流量定值控制實驗鍋爐內(nèi)膽水溫位式控制實驗水箱液位串級控制實驗 三閉環(huán)液位串級控制實驗 鍋爐夾套與內(nèi)膽水溫串級控制實驗水箱液位與進水口流量串級控制實驗單（雙）閉環(huán)流量比值控制實驗下水箱液位前饋-反饋控制實驗鍋爐內(nèi)膽水溫前饋-反饋控制實驗 溫度的滯后控制實驗流量純滯后控制實驗鍋爐夾套與內(nèi)膽水溫解耦控制實驗上水箱液位與出口水溫解耦控制實驗六、實驗室軟硬件管理系統(tǒng)
管道圖