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2021年6月7日

高級過程控制系統(tǒng)實驗裝置,高級過程控制系統(tǒng)實訓設備

SBGCS-Ⅲ型高級過程控制系統(tǒng)實驗裝置

建設思想

以體現(xiàn)流程類企業(yè)自動化與信息系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)與裝備系統(tǒng)為主線，我們設計制作高級過程控制專業(yè)實驗室綜合實踐教學裝置，建立該專業(yè)主題實驗室工程實踐基地。

產(chǎn)品強烈體現(xiàn)工程化概念，強調(diào)工程化、實踐化、開放性強，既能完成相關(guān)課程實驗的開設，又是學生進行工程訓練、畢業(yè)設計、課程設計的平臺。系統(tǒng)以提高學生的動手能力及就業(yè)競爭力為主要目的而設計。

通過對象與基本控制系統(tǒng)，完成基本自動化實驗，使學生建立自動化知識系統(tǒng)概念。

體現(xiàn)流程企業(yè)自動化與信息系統(tǒng)典型技術(shù)與裝備，將實踐教學與教師科研提高層次。

工業(yè)廣泛使用的溫度、流量、液位、壓力四大熱工檢測傳感裝置，能夠多樣化的體現(xiàn)，并設計相關(guān)的實驗。

企業(yè)過程自動化廣泛采用控制硬件系統(tǒng)和控制軟件得以體現(xiàn)。

搭建一個網(wǎng)絡化的過程控制實驗系統(tǒng)。

提供合適的理論研究硬件平臺，使教師在理論層次的研究有自由的驗證平臺。

分時控制的思想，可以同時對兩個或三個參數(shù)進行采集，比如，一組測流量，一組測溫度。對象系統(tǒng)采用全不銹鋼制作，以美學的角度且不失工程化概念，審視、打造過程裝備專業(yè)實驗室實驗對象系統(tǒng)，將其建成具備時代氣息的示范實驗室。

過程控制實驗室今后的工作方向是：進一步加強管理體制建設，提高實驗室的管理水平和運行效率；以現(xiàn)有實驗室硬件為基礎，與多的企事業(yè)單位、科研機構(gòu)、大專院校聯(lián)合，共同開展技術(shù)咨詢、技術(shù)培訓，進行學術(shù)交流與合作；進一步加強科學研究工作，以過程控制理論為指導，結(jié)合先進的工業(yè)控制技術(shù)DCS、PLC等，不斷通過在過程控制實驗室的訓練，培養(yǎng)學生對實際工業(yè)過程自動化系統(tǒng)的設計能力、調(diào)試能力和分析能力，為今后的學習或工作打下堅實的基礎。

一、系統(tǒng)概述

"高級現(xiàn)場總線過程控制系統(tǒng)實驗裝置"是從高校自動化相關(guān)專業(yè)教學實驗的需求出發(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)出來的進行通訊和遠程控制的網(wǎng)絡化和數(shù)字化實驗裝置。

"SBGCS-Ⅲ高級現(xiàn)場總線過程控制系統(tǒng)實驗裝置"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，可實現(xiàn)上位機根據(jù)采集參數(shù)進行自動控制或者上位機中進行鼠標點擊人為控制，為實現(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（含MMC卡）

(2)SIEMENS電源模塊一個

(3)PA Coupler 耦合器一個

(4)8路模擬量輸入模塊SM331模塊兩個

(5)4路模擬量輸出模塊SM332模塊一個

(6)變頻器一個

(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

能完整的體現(xiàn)現(xiàn)場過程變量數(shù)字化采集,實現(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.過程控制實驗對象系統(tǒng)

實驗對象系統(tǒng)包含有：不銹鋼儲水箱；上、中、下三個串接有機玻璃圓筒型水箱；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、渦輪流量計等組成；另一套由220V循環(huán)泵、渦輪流量計等組成。

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、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

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.能進行多變量控制系統(tǒng)及特定的過程控制系統(tǒng)實驗

三）高級過程控制系統(tǒng)實驗裝置"對象系統(tǒng)總貌圖

五、主要配置清單

序號	設備名稱	數(shù)量	單位
1	不銹鋼框架	1	套
2	有機玻璃水桶	3	只
3	不銹鋼下水箱	1	只
4	不銹鋼復合加熱桶	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	擴散硅壓力變送器（帶SIEMENS PROFIBUS-PA總線協(xié)議）	1	只
16	擴散硅壓力變送器	2	只
17	渦輪流量計	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