HL-CGS04四容水箱過程控制綜合實(shí)驗(yàn)裝置
一、概述:
過程控制綜合實(shí)驗(yàn)裝置(Process Control System,簡稱PCS),是模仿現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中常見的物理量,諸如溫度、壓力、流量、液位等參數(shù),對其進(jìn)行測量、控制,分析過程參數(shù)變化特性,研究過程控制規(guī)律(如PID控制)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備,過程控制綜合實(shí)驗(yàn)裝置選用智能化的工業(yè)用儀器儀表,接近工業(yè)實(shí)際,使用安全,運(yùn)行穩(wěn)定,維護(hù)簡單,性價(jià)比優(yōu)越。本裝置集合多種控制方式,再現(xiàn)實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場使用的控制手段,采用聲光報(bào)警系統(tǒng),并提供用戶更友好的二次開發(fā)接口。
1、功能:
(1)、四容水箱過程控制綜合實(shí)驗(yàn)裝置可滿足“自動(dòng)調(diào)節(jié)原理”,“過程控制”,“控制儀表”,“自動(dòng)檢測技術(shù)與傳感器”,“計(jì)算機(jī)”及相關(guān)課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)需求;
(2)、四容水箱多變量系統(tǒng);借助該多變量對象,能實(shí)現(xiàn)多回路控制、多變量解耦控制、多變量預(yù)測控制等多變量控制方案。需具有可變純滯后時(shí)間的可視純滯后對象;最長的純滯后時(shí)間可 達(dá)10 min以上,借助該純滯后對象,能實(shí)現(xiàn)SMITH補(bǔ)償、內(nèi)?刂 等純滯后控制方案。
(3)、裝置對象組成
1.主-副管路流量子系統(tǒng):一路由磁力泵、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電磁流量計(jì) 組成(主管路),由電動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量,電磁流量計(jì)檢測流量;另 一路由變頻器、磁力泵、渦輪流量計(jì)組成(副管路),由變頻器調(diào)節(jié) 流量,渦輪流量計(jì)檢測流量。
2.四容水箱液位多變量子系統(tǒng):由四個(gè)有機(jī)玻璃水箱組成,每個(gè)水箱 均裝有液位變送器;通過閥門切換,任何兩組動(dòng)力的水流可以到達(dá)任 何一個(gè)水箱。
3.加熱水箱-純滯后水箱溫度子系統(tǒng):由一個(gè)加熱水箱和一個(gè)溫度純 滯后水箱組成,在加熱水箱出水口與純滯后水箱的不同位置安裝有多 個(gè)Pt100熱電阻檢測儀表。
二、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與特點(diǎn):
1、外形結(jié)構(gòu):
2、設(shè)備特點(diǎn):
(1)、分體式設(shè)計(jì),模塊化組裝式結(jié)構(gòu),可以根據(jù)不同的需要選擇、PLC控制,多回路儀表控制,DDC控制無線網(wǎng)絡(luò)組成不同的控制系統(tǒng)。含有常規(guī)水箱檢測控制裝置、鍋爐加熱裝置。設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電腦控制系統(tǒng),進(jìn)行遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制.
(2)、水箱配置;雙路供水系統(tǒng)。
(3)、實(shí)驗(yàn)柜完全敞開設(shè)計(jì),內(nèi)部器件全部可視,有利直觀教學(xué)和維護(hù)。
(4)、人性化設(shè)計(jì),配有儲(chǔ)水箱,進(jìn)排水自控裝置,減輕實(shí)驗(yàn)人員勞動(dòng)強(qiáng)度。為實(shí)驗(yàn)文明操作提供條件。
(5)、裝置的儀表、部件均選用現(xiàn)代化技術(shù)工業(yè)級產(chǎn)品,智能化程度高。精度好,規(guī)格多樣。有利直觀教學(xué)和拓寬學(xué)生工業(yè)現(xiàn)場知識。為以后走上社會(huì)打好結(jié)實(shí)基礎(chǔ)。
(6)、安全度高,系統(tǒng)配有漏電保護(hù),帶保護(hù)套的專用實(shí)驗(yàn)電源連線,及溫控箱防止無水加溫自動(dòng)控制等,力求保護(hù)人身、設(shè)備安全。
(7)、開放度好,在教師指導(dǎo)下,學(xué)生可觀察、可自己動(dòng)手參與操作、可自行編程進(jìn)行驗(yàn)證、可根據(jù)記錄的實(shí)時(shí)曲線進(jìn)行理論分析等。
(8)鍋爐加熱程控保護(hù)系統(tǒng)
A、加熱電路加有保險(xiǎn)管進(jìn)行過載保護(hù);
B、鍋爐加熱內(nèi)膽加由水位液位保護(hù)裝置,水位不達(dá)到一定的高度,控制系統(tǒng)不能控制可控硅調(diào)壓器工作。
(9)、電源保護(hù)措施
A、加有電流型漏電保護(hù)器,防止設(shè)備漏電短路造成的設(shè)備及人身傷害。
B、各控制電路加有保險(xiǎn)管,有效保護(hù)器件因過載造成損壞。
(10)、電源啟?刂品绞;采用啟停按鈕控制接觸器來控制電源的啟停。
(11)、漏電保護(hù)裝置及安全性和安全承諾;
A、各種電源及各種儀表的可靠的保護(hù)功能
B、各種電源及各種儀表的強(qiáng)電采用開關(guān)控制,學(xué)生不自行接線,不存在強(qiáng)弱電混插的問題。
C、實(shí)驗(yàn)強(qiáng)電接線插頭采用封閉式結(jié)構(gòu),防止觸電事故的發(fā)生。
三、技術(shù)參數(shù)與要求:
1、供電電源
單相交流電源:220VAC±10%、50Hz±5%、16A,系統(tǒng)必需接地良好。
2、實(shí)驗(yàn)室應(yīng)有水源和進(jìn)排水口。進(jìn)排水口與設(shè)備間距離一般要求小于10米
3、系統(tǒng)儀表的輸入、輸出信號符合IEC標(biāo)準(zhǔn)
(1)變送器電流源信號:4-20mADC。
(2)儀表采樣:1-5V(250Ω)/0.2-1V(50Ω)
4、系統(tǒng)提供直流線性穩(wěn)壓電源(朝陽電源產(chǎn)品) 24VDC/1A。
四、系統(tǒng)配置
執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) |
名稱 | 單位 | 數(shù)量 | 技術(shù)參數(shù) |
智能電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 | 只 | 1 | 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥是新一代超小型電子式一體化直行程電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。采用精小型電動(dòng)執(zhí)行器伺服放大器,它以220V交流電源為驅(qū)動(dòng)電源,輸入標(biāo)準(zhǔn)的4~20mADC控制信號,經(jīng)伺服放大器控制,使電機(jī)帶動(dòng)減速器運(yùn)行而產(chǎn)生軸向推力,使閥芯移動(dòng),改變閥門的開度,達(dá)到對液位,流量等工藝參數(shù)的調(diào)節(jié),從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的目的。超小型直行程單座電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。廣泛應(yīng)用于電力、暖通中央空調(diào)、冶金、輕工等行業(yè)的自動(dòng)化控制系統(tǒng),更適用于高校教學(xué)和科研設(shè)備。 閥體為鑄鐵材質(zhì),閥芯為不銹鋼材質(zhì),國標(biāo)法蘭安裝,DC4~20mA電流信號控制,工稱通徑DN15。該調(diào)節(jié)閥為直行程氣動(dòng)控制調(diào)節(jié)閥,具有精度高、技術(shù)先進(jìn)、體積小、重量輕、推動(dòng)力大、耗氣量少、可靠性高、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。由控制器直接發(fā)送模擬信號控制閥門定位器,閥門定位器驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作,使用和校正都非常方便;進(jìn)口閥門定位器帶通信功能。電源為單相220V,控制信號為4~20mADC或1~5VDC,輸出為4~20mADC的閥位信號,使用和校正非常方便。 |
磁力泵 | 臺(tái) | 1 | 本裝置采用磁力驅(qū)動(dòng)是泵,流量為30升/分,揚(yáng)程為8米,功率為180W。泵體完全采用不銹鋼材料。本裝置采用兩只磁力驅(qū)動(dòng)泵,一只為二相380V恒壓驅(qū)動(dòng),另一只為三相變頻220V輸出驅(qū)動(dòng)。 |
交流變頻控制 | 臺(tái) | 1 | 1、交流變頻器電壓和功率范圍: 2、200-240 V,± 10%,單相交流,0.4KW; |
單相可控硅裝置 | 套 | 1 | 1、輸入電壓為交流220V 50Hz,負(fù)載10A。 2、控制輸入信號為4-20mADC或0~5VDC可選。通過改變控制信號的輸入來控制強(qiáng)電的輸出,最終控制加熱管加熱。 3、移相角范圍150°~0°。 |
加熱環(huán) | 只 | 1 | 功率:1800W,220VAC。 |
PT100溫度變送器 | 只 | 5 | 兩線制,輸出4-20MA,精度為0.5級 |
傳 感 變 送 器 |
擴(kuò)散硅壓力(液位)變送器 | 只 | 5 | 4個(gè)液位變送器分別用來對四個(gè)水箱的液位進(jìn)行檢測,其量程為0~3Kpa,精度為0.5級。工作電壓為DC24v,G1/2″外螺紋。采用工業(yè)用的擴(kuò)散硅壓力變送器,帶不銹鋼隔離膜片,同時(shí)采用信號隔離技術(shù),對傳感器溫度漂移跟隨補(bǔ)償。一個(gè)用來測量壓力管道壓力。 |
渦輪流量計(jì)及流量變送器 | 套 | 1 | 渦輪流量計(jì)分別用來對由電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制的動(dòng)力支路、采用標(biāo)準(zhǔn)二線制傳輸方式,工作時(shí)需提供DC24V直流電源。流量范圍:0~1.2m3/h;精度:1.0%;輸出:4~20mA。 |
電磁流量計(jì)及變送器 | 套 | 1 | 由變頻器控制的動(dòng)力支路及盤管出口處的流量進(jìn)行檢測,(1)量程:選0-800L/h;(2)輸出信號:4-20mADC;(3)精度:0.5級。結(jié)構(gòu)小巧精致,安裝方便,精度高。 |
DDC | 臺(tái) | 1 | 配置:8017模塊8路模擬量輸入, 8024模塊4路模擬量輸出. DDC網(wǎng)絡(luò)控制實(shí)驗(yàn)要求 1、工程師站,可以操作網(wǎng)內(nèi)所有的設(shè)備,可以直接監(jiān)控和修改程序; 2、監(jiān)控中心,可以監(jiān)控網(wǎng)內(nèi)所有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和生產(chǎn)數(shù)據(jù); 3、操作員站,可以操作現(xiàn)場設(shè)備,支持所有帶網(wǎng)口的觸摸屏; 4、客戶端,網(wǎng)內(nèi)的所有客戶端都可以訪問監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)。) |
PLC-200SMART | 臺(tái) | 1 | SMARTPLCSR20AC/DC/RLY,繼電器型,12輸入/8輸出,EM AM06,4入2出模擬量。 |
智能儀表控制 | 臺(tái) | 1 | C3900作為過程控制器)系列產(chǎn)品之一,是一款可編程的多回路過程控制器。 C3900過程控制器(程序控制器)內(nèi)部包含4個(gè)單回路PID控制模塊、3個(gè)程序控制模塊、6個(gè)ON/OFF控制模塊、RLZ溫度專用算法,可實(shí)現(xiàn)單回路控制、多回路控制,每個(gè)回路除可以作為普通的PID回路外還可以結(jié)合運(yùn)算功能,設(shè)置成三沖量、串級、比率、分程、自動(dòng)選擇、非線性控制、位式控制及用戶定制等多種復(fù)雜的控制方案,其控制輸出信號可以通過繼電器觸點(diǎn)、直流電流模擬信號輸出給執(zhí)行器。 主要特點(diǎn) ■強(qiáng)大的控制功能(串級、比值、前饋、分程、程序等控制方案) ■二次上電后即刻運(yùn)行,無需等待 ■ 32MB內(nèi)存 ■ *大支持2GB容量CF卡,兼容性強(qiáng) ■全中文位號輸入 ■ RLZ溫度專用控制算法 ■運(yùn)算編程簡便直觀 ■具有數(shù)據(jù)自動(dòng)轉(zhuǎn)存功能 ■中/英文操作組態(tài)畫面 ■自定義標(biāo)簽添加 ■段設(shè)置為工程量 ■組態(tài)操作簡單易用 ■強(qiáng)大易用的上位機(jī)組態(tài)軟件 ■支持MODBUS協(xié)議 ■優(yōu)化設(shè)計(jì)的PID、ON/OFF控制組態(tài)菜單,組態(tài)更靈活;增加了上等選項(xiàng),適用面更廣。 ■單個(gè)程序同步控制多個(gè)回路 ■多個(gè)程序同時(shí)控制多個(gè)回路 ■可以為專用行業(yè)定制流程圖畫面和功能。方便形成專用儀表。如減溫減壓裝置控制界面定制。 ■程序控制組態(tài)增加了程序段模擬運(yùn)行功能,支持快進(jìn)、全段瀏覽等功能,更加直觀和方便。并支持多種工藝的導(dǎo)入和在線修改編輯。 ■極其豐富的表達(dá)式編輯功能方便實(shí)現(xiàn)對儀表內(nèi)部信號的各種算術(shù)和邏輯運(yùn)算 。 |
其 它 設(shè) 備 |
實(shí)驗(yàn)用淡藍(lán)色透明有機(jī)玻璃水箱 | 只 | 4 | 1、采用淡藍(lán)色優(yōu)質(zhì)有機(jī)玻璃由幾部分組成,工作槽需要穩(wěn)定; 2、水箱底部均接有擴(kuò)散硅壓力變送器,對水箱的壓力和液位進(jìn)行檢測和變送。水箱上部全部帶開口,方便清洗。上水箱半徑:11cm,高度30cm;下水箱半徑:12.5cm,高度30cm。 |
不銹鋼溫控實(shí)驗(yàn)箱 | 只 | 1 | 由加熱箱、加熱環(huán)、Pt100、溫度變送器組成,加熱箱內(nèi)無水?dāng)嚯姳Wo(hù)裝置,也防止溫度干燒。 |
不銹鋼儲(chǔ)水箱 | 只 | 1 | 內(nèi)有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和不銹鋼過濾網(wǎng),拆洗方便,采用1.5厚304不銹鋼板制成,容量為150L以上,儲(chǔ)水箱內(nèi)部有過濾網(wǎng)罩,如果要清洗水箱內(nèi)部的污垢可以把過濾網(wǎng)罩卸下來,以防雜物進(jìn)入水泵和管道。水箱的上部和底部裝須有注水不銹鋼閥門和不銹鋼排水閥門,方便實(shí)驗(yàn)用水的更換。 |
電磁閥 | 套 | 1 | 電磁閥安裝在電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的旁路,電磁閥工作壓力:最小壓力為0kg/cm2,最大壓力為10kg/cm2;工作溫度:-5~60℃。工作電壓交流220v。 |
接觸器 | 只 | 2 | 220V交流接觸器 |
盤管 | 只 | 1 | 模擬工業(yè)現(xiàn)場的管道輸送和滯后環(huán)節(jié),在盤管上有三個(gè)不同的溫度檢測點(diǎn),它們的滯后時(shí)間常數(shù)不同,在實(shí)驗(yàn)過程中可根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)需要選擇不同的溫度檢測點(diǎn)。盤管的長度為20米,直徑為DN15.盤管的出水通過手動(dòng)閥門的切換既可以流入鍋爐內(nèi)膽。 |
閥門 | 只 | 15 | 整個(gè)系統(tǒng)管道由敷塑不銹鋼管連接而成,其中儲(chǔ)水箱底部裝有出水閥,當(dāng)水箱需要更換水時(shí),把出水閥打開將水直接排出。 |
實(shí)驗(yàn)對象:不銹鋼支架 | 套 | 1 | 1、304不銹鋼管焊接而成; 2、尺寸:1.8×0.8×1.8(m),承重250kg,結(jié)構(gòu)為全不銹鋼焊接框架結(jié)構(gòu)。1800mm(高)×2000mm(長)×800mm(寬);采用全開放式設(shè)計(jì),美觀大方,操作維護(hù)方便。 |
鍋爐 | 套 | 1 | 需有1800w二相電加熱管加熱的常壓加熱爐,容量為1升。包括加熱層(鍋爐內(nèi)膽)和冷卻層(鍋爐夾套),均由304不銹鋼精制而成,主要完成相關(guān)的溫度實(shí)驗(yàn)。做溫度實(shí)驗(yàn)時(shí),冷卻層的循環(huán)水可以使加熱層的熱量快速散發(fā),使加熱層的溫度快速下降。冷卻層和加熱層都裝有溫度傳感器檢測其溫度,可完成溫度的定值控制、串級控制,前饋-反饋控制,解耦控制等實(shí)驗(yàn)。控制精度在誤差5%以內(nèi)。 |
控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái) | 套 | 1 | 實(shí)訓(xùn)操作臺(tái)架:外型尺寸為1730mm×730mm×1650mm(長*寬*高),實(shí)訓(xùn)操作臺(tái)架為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu),操作面具有防火、防水、耐磨高密度板,尺寸為于1730×380mm(長*寬),結(jié)構(gòu)堅(jiān)固;臺(tái)架下半部設(shè)有兩個(gè)大抽屜、柜門。操作面中不低于1250mm×300mm(長*寬)面積用于安裝電源控制屏。臺(tái)架底部設(shè)有4—6個(gè)萬向輪。 (3)提供執(zhí)行機(jī)構(gòu)及I/O信號接口面板:所有信號采用國際標(biāo)準(zhǔn)的IEC信號。 |
軟 件 系 統(tǒng) |
MCGS組態(tài)軟件 | 只 | 1 | MCGS通用版 |
DDC系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)軟件 | 套 | 1 | RemoDAQ-8000 Utility |
PLC編程軟件 | 套 | 1 | PLC的編程環(huán)境軟件,通過通訊電纜線使PLC與計(jì)算機(jī)使用本軟件建立通訊關(guān)系后,使用本軟件可以對PLC的所有功能進(jìn)行編程,對編寫好的程序進(jìn)行下裝,對已運(yùn)行程序進(jìn)行在線編程或監(jiān)控等。 |
儀表控制軟件 | 套 | 1 |
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五、控制實(shí)驗(yàn)
(一)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、控制方案組成與控制系統(tǒng)連接。
傳感器的校正(零點(diǎn)遷移與量程調(diào)整)。
智能調(diào)節(jié)儀表、智能變送儀表的操作及參數(shù)設(shè)定。
(二)特性實(shí)驗(yàn)
1、水箱單容特性實(shí)驗(yàn)
2、水箱雙容特性實(shí)驗(yàn)
3、上下水箱雙容特性實(shí)驗(yàn)/
4、電動(dòng)閥流量特性實(shí)驗(yàn)
5、變頻器流量特性實(shí)驗(yàn)
6、溫度特性實(shí)驗(yàn)
7、壓力特性實(shí)驗(yàn)
8、純滯后對象的特性測試
9、四容水箱液位的特性測試與多變量控制實(shí)驗(yàn)
(三)單回路控制實(shí)驗(yàn)
1、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥支路單容液位控制實(shí)驗(yàn)
2、變頻器支路單容液位控制實(shí)驗(yàn)
3、上水箱雙容液位控制實(shí)驗(yàn)
4、上下水箱雙容液位控制實(shí)驗(yàn)
5、四容液位控制實(shí)驗(yàn)
6、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥支路流量控制實(shí)驗(yàn)
7、變頻器支路流量控制實(shí)驗(yàn)
8、鍋爐內(nèi)膽溫度控制實(shí)驗(yàn)
9、鍋爐內(nèi)膽溫度位式控制
(四)串級控制實(shí)驗(yàn)
1、上水箱雙容串級控制實(shí)驗(yàn)
2、上水箱液位與電動(dòng)閥支路流量串級控制實(shí)驗(yàn)
3、上水箱液位與變頻器支路流量串級控制實(shí)驗(yàn)
比值控制實(shí)驗(yàn)
1、單閉環(huán)比值流量控制實(shí)驗(yàn)
2、隨動(dòng)流量比值控制實(shí)驗(yàn)
(五)解耦控制實(shí)驗(yàn)
1、下部兩水箱液位的多回路控制
2、下部水箱液位的前饋反饋控制
3、四容水箱液位的解耦控制
(六)多變量控制實(shí)驗(yàn)
1、四容水箱控制實(shí)驗(yàn)
(七)滯后控制實(shí)驗(yàn)
1、純滯后對象出口溫度的SMITH補(bǔ)償控制
2、純滯后對象出口溫度的內(nèi)?刂