JG-CG07 Ⅲ型高級過程控制自動化實(shí)訓(xùn)裝置
主要功能： JG-CG07 Ⅲ型高級過程控制自動化實(shí)訓(xùn)裝置
過程控制實(shí)驗(yàn)室今后的工作方向是：進(jìn)一步加強(qiáng)管理體制建設(shè)，提高實(shí)驗(yàn)室的管理水平和運(yùn)行效率；以現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室硬件為基礎(chǔ)，與多的企事業(yè)單位、科研機(jī)構(gòu)、大專院校聯(lián)合，共同開展技術(shù)咨詢、技術(shù)培訓(xùn)，進(jìn)行學(xué)術(shù)交流與合作；進(jìn)一步加強(qiáng)科學(xué)研究工作，以過程控制理論為指導(dǎo)，結(jié)合先進(jìn)的工業(yè)控制技術(shù)DCS、PLC等，不斷通過在過程控制實(shí)驗(yàn)室的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生對實(shí)際工業(yè)過程自動化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力、調(diào)試能力和分析能力，為今后的學(xué)習(xí)或工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
一、系統(tǒng)概述
"高級現(xiàn)場總線過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置"是從高校自動化相關(guān)專業(yè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的需求出發(fā)，采用代表自動化行業(yè)技術(shù)潮流的現(xiàn)場總線技術(shù)，開發(fā)出來的進(jìn)行通訊和遠(yuǎn)程控制的網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)裝置。
"JGGCS-Ⅲ高級現(xiàn)場總線過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置"是由現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)和對象系統(tǒng)組成。該對象系統(tǒng)在管道中采用電磁閥替代SBGCS-68E型中的手閥控制各管道的連接，可實(shí)現(xiàn)上位機(jī)根據(jù)采集參數(shù)進(jìn)行自動控制或者上位機(jī)中進(jìn)行鼠標(biāo)點(diǎn)擊人為控制，為實(shí)現(xiàn)DCS的多種控制策略，系統(tǒng)中上水箱壓力變送器（上水箱液位）采用總線采集參數(shù)"變送器采用帶SIEMENS PROFIBUS-PA通訊接口的壓力變送器（帶SIEMENS PROFIBUS-PA通訊協(xié)議的壓力傳感器通過總線供電，不需要另外接工作電源）"。
1.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)硬件
除電氣部分給各種工作部件提供電源外，還有下列主要部件：
(1)SIEMENS 315-2DP CPU一個(gè)（含MMC卡）
(2)SIEMENS電源模塊一個(gè)
(3)PA Coupler 耦合器一個(gè)
(4)8路模擬量輸入模塊SM331模塊兩個(gè)
(5)4路模擬量輸出模塊SM332模塊一個(gè)
(6)變頻器一個(gè)
(7)DP通訊線和DP接頭若干
(8)MPI-USB通訊線一條
2.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)軟件
采用SIEMENS WINCC軟件監(jiān)控、SIEMENS STEP7編程
二、系統(tǒng)特點(diǎn)
能完整的體現(xiàn)現(xiàn)場過程變量數(shù)字化采集,實(shí)現(xiàn)從過程變量的現(xiàn)場采集到上位監(jiān)控的全數(shù)字化傳輸,可完成DCS分布控制系統(tǒng)架構(gòu)。
三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：
四、控制對象
一）系統(tǒng)組成
1.過程控制實(shí)驗(yàn)對象系統(tǒng)
實(shí)驗(yàn)對象系統(tǒng)包含有：不銹鋼儲水箱；上、中、下三個(gè)串接有機(jī)玻璃圓筒型水箱；三相4.5kW電加熱鍋爐（由不銹鋼鍋爐內(nèi)膽加溫筒和封閉式外循環(huán)不銹鋼冷卻鍋爐夾套構(gòu)成）和鋁塑盤管組成。
系統(tǒng)動力系統(tǒng)有兩套：一套由SIEMENS變頻器、三相（380V交流）不銹鋼磁力驅(qū)動泵、電動調(diào)節(jié)閥、交流電磁閥、渦輪流量計(jì)等組成；另一套由220V循環(huán)泵、渦輪流量計(jì)等組成。
整套對象系統(tǒng)完全由不銹鋼材料制造，包括對象框架、管道、底板，甚至小到每一顆緊固螺釘。
2.對象系統(tǒng)中的各類檢測變送及執(zhí)行裝置
(1)擴(kuò)散硅壓力變送器三只：分別檢測上水箱、中水箱、下水箱液位；
(2)渦輪流量計(jì)三只：分別檢測兩條動力支路及盤管出水口的流量；
(3)Pt100熱電阻溫度傳感器六只：分別用來檢測鍋爐內(nèi)膽、鍋爐夾套、盤管（三只）及上水箱出水口水溫；
(4)控制模塊：包含電磁閥21只、電動調(diào)節(jié)閥一個(gè)、可控硅溫度控制模塊一只；
(5)三相380V不銹鋼磁力驅(qū)動泵、220V循環(huán)泵。
二）系統(tǒng)主要特點(diǎn)
1.被調(diào)參數(shù)囊括了流量、壓力、液位、溫度四大熱工參數(shù)
2.執(zhí)行器中既有電動調(diào)節(jié)閥儀表類執(zhí)行機(jī)構(gòu)，又有變頻器等電力拖動類執(zhí)行器
3.系統(tǒng)除了能改變調(diào)節(jié)器的設(shè)定值作階躍擾動外，還可在對象中通過電磁閥制造各種擾動
4.一個(gè)被調(diào)參數(shù)可用不同的動力源、不同的執(zhí)行器和不同的工藝線路下可演變成多種調(diào)節(jié)回路，以利于討論、比較各種調(diào)節(jié)方案的優(yōu)劣
5.能進(jìn)行多變量控制系統(tǒng)及特定的過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
三）JGGCS-Ⅲ型高級過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置"對象系統(tǒng)總貌圖
五、主要配置清單
序號 |
設(shè)備名稱 |
數(shù)量 |
單位 |
1 |
不銹鋼框架 |
1 |
套 |
2 |
有機(jī)玻璃水桶 |
3 |
只 |
3 |
不銹鋼下水箱 |
1 |
只 |
4 |
不銹鋼復(fù)合加熱桶 |
1 |
只 |
5 |
380V磁力驅(qū)動泵 |
1 |
只 |
6 |
220V循環(huán)泵 |
1 |
只 |
7 |
SIEMENS 315-2DP CPU |
1 |
只 |
8 |
SIEMENS 電源模塊 |
1 |
只 |
9 |
MMC卡 |
1 |
只 |
10 |
PA Coupler 耦合器 |
1 |
只 |
11 |
8路模擬量輸入模 |
2 |
只 |
12 |
4路模擬量輸出模 |
1 |
只 |
13 |
SIEMES變頻器MM420 |
1 |
只 |
14 |
DP通訊線和DP接頭 |
若干 |
只 |
15 |
擴(kuò)散硅壓力變送器（帶SIEMENS PROFIBUS-PA總線協(xié)議） |
1 |
只 |
16 |
擴(kuò)散硅壓力變送器 |
2 |
只 |
17 |
渦輪流量計(jì) |
3 |
只 |
18 |
PT100熱電阻傳感器 |
6 |
只 |
19 |
電磁閥 |
21 |
只 |
20 |
空氣開關(guān) |
1 |
只 |
21 |
旋鈕 |
4 |
只 |
22 |
中間繼電器 |
若干 |
只 |
23 |
DC24V開關(guān)電源 |
1 |
只 |
24 |
電動調(diào)節(jié)閥 |
1 |
只 |
25 |
可控硅調(diào)壓器 |
1 |
只 |
26 |
控制柜 |
1 |
臺 |
六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（DCS）的組成與認(rèn)識實(shí)驗(yàn)
2.下位機(jī)軟件中的硬件組態(tài)和程序編寫
3.上位機(jī)軟件中的通信建立和界面組態(tài)
4.一階單容上水箱對象特性測試實(shí)驗(yàn)
5.二階雙容水箱對象特性測試實(shí)驗(yàn)
6.上水箱液位PID整定實(shí)驗(yàn)
7.串接雙容下水箱液位PID整定實(shí)驗(yàn)
8.三容液位定值控制實(shí)驗(yàn)
9.鍋爐內(nèi)膽水溫PID控制實(shí)驗(yàn)
10.鍋爐夾套水溫PID控制實(shí)驗(yàn)
11.單閉環(huán)流量PID控制實(shí)驗(yàn)
12.鍋爐內(nèi)膽水溫位式控制實(shí)驗(yàn)
13.水箱液位串級控制實(shí)驗(yàn) |
14.三閉環(huán)液位控制實(shí)驗(yàn)
15.鍋爐夾套與內(nèi)膽水溫串級控制實(shí)驗(yàn)
16.鍋爐內(nèi)膽水溫與水流量串級控制實(shí)驗(yàn)
17.上水箱液位與進(jìn)水流量串級控制實(shí)驗(yàn)
18.單閉環(huán)流量比值控制實(shí)驗(yàn)
19.下水箱液位前饋-反饋控制實(shí)驗(yàn)
20.鍋爐內(nèi)膽水溫前饋-反饋控制實(shí)驗(yàn)
21.溫度純滯后控制實(shí)驗(yàn)
22.流量純滯后控制實(shí)驗(yàn)
23.鍋爐夾套與內(nèi)膽水溫解耦控制實(shí)驗(yàn)
24.上水箱液位與出口水溫解耦控制實(shí)驗(yàn) |
JG-CG07 熱工自動化過程控制實(shí)驗(yàn)裝置
一、 主要特點(diǎn)
被調(diào)參數(shù)囊括了流量、壓力、液位、溫度四大熱工參數(shù)
系統(tǒng)除了改變調(diào)節(jié)器的設(shè)定值作階躍擾動外，還可在對象中通過電磁閥和手操作閥制造各種擾動
一個(gè)被調(diào)參數(shù)可用不同動力源、不同的執(zhí)行器、不同的工藝線路下可演變成多種調(diào)節(jié)回路，以利于討論、比較各種調(diào)節(jié)方案的優(yōu)劣
能進(jìn)行多變量控制系統(tǒng)及特定過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
能夠完成鍋爐汽包虛假水位特性實(shí)驗(yàn)以及分段過熱控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
JG-CG07 熱工自動化過程控制實(shí)驗(yàn)裝置
二、技術(shù)性能
輸入電壓：三相五線制380V±10% 50Hz
工作環(huán)境：環(huán)境溫度-5 ℃ ～+40 ℃ 相對濕度＜85%（25 ℃ ） 海拔＜4000m
三、系統(tǒng)組成
對象系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及組成
實(shí)驗(yàn)對象系統(tǒng)包含有：不銹鋼儲水箱；上水箱為有機(jī)玻璃圓筒型水箱；下水箱為不銹鋼鍋爐汽包；三相4.5kW電加熱鍋爐（由不銹鋼鍋爐內(nèi)膽加溫筒和封閉式外循環(huán)不銹鋼冷卻鍋爐夾套構(gòu)成）和鋁塑盤管組成。
系統(tǒng)動力系統(tǒng)有三套：一套由三相（380V交流）不銹鋼磁力驅(qū)動泵、電動調(diào)節(jié)閥、電磁閥、渦輪流量計(jì)等組成；一套由三相不銹鋼磁力驅(qū)動泵（220V變頻）；另一套由三相不銹鋼磁力驅(qū)動泵（220V變頻）、渦輪流量計(jì)等組成。
整套對象系統(tǒng)完全由不銹鋼材料制造，包括對象框架、管道、底板，甚至小到每一顆緊固螺釘。
對象系統(tǒng)中的各類檢測變送及執(zhí)行裝置
擴(kuò)散硅壓力變送器兩只：分別檢測上水箱、鍋爐汽包液位
渦輪流量計(jì)三只：分別檢測兩條動力支路及盤管出水口的流量
Pt100熱電阻溫度傳感器六只：分別用來檢測鍋爐內(nèi)膽、鍋爐夾套、盤管（三只）及上水箱出水口水溫
執(zhí)行器：包含電磁閥、電動調(diào)節(jié)閥各一個(gè)
三相380V不銹鋼磁力驅(qū)動泵、三相220V不銹鋼磁力驅(qū)動泵（2臺）以及三相電加熱管
四、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
本裝置能完成如下實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容：
過程控制系統(tǒng)組成認(rèn)識實(shí)驗(yàn)
過程控制及檢測裝置硬件結(jié)構(gòu)組成認(rèn)識
傳感器的校正(零點(diǎn)遷移與量程調(diào)整)
單容水箱特性測試實(shí)驗(yàn)
鍋爐汽包虛假水位特性測試
雙容水箱特性測試實(shí)驗(yàn)
單回路控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
單回路控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)
上水箱（或下水箱）液位的定值控制實(shí)驗(yàn)
雙容水箱液位的定值控制實(shí)驗(yàn)
鍋爐內(nèi)膽靜態(tài)水溫的定值控制實(shí)驗(yàn)
鍋爐內(nèi)膽動態(tài)水溫的定值控制實(shí)驗(yàn)
鍋爐夾套水溫的定值控制實(shí)驗(yàn)
電動閥支路流量的定值控制實(shí)驗(yàn)
變頻調(diào)速磁力泵支路流量的定值控制實(shí)驗(yàn)
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