過程控制綜合實(shí)驗(yàn)裝置

全過程控制綜合性實(shí)驗(yàn)設(shè)備

 全過程控制綜合性實(shí)驗(yàn)設(shè)備為了適應(yīng)大學(xué)本科基本上課堂教學(xué)而精減開發(fā)經(jīng)濟(jì)實(shí)用的一個過程控制實(shí)驗(yàn)設(shè)備，由實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)系統(tǒng)軟件，儀表盤控制屏和實(shí)驗(yàn)桌構(gòu)成，可以完成《全自動控制基礎(chǔ)理論》、《全過程控制》、《自動化儀表》、《集散中心控制》、《PLC可編控制》、《單片機(jī)設(shè)計(jì)控制》、《電子計(jì)算機(jī)控制》等科目所開的實(shí)驗(yàn)新項(xiàng)目。集跨領(lǐng)域、跨學(xué)科技術(shù)性于一體，充分展現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)裝置創(chuàng)新性、開放性和結(jié)構(gòu)的多元化。

一、性能指標(biāo)：

1、工作中電源板：單相電三線220V±5% 50Hz

2、尺寸：175χ70χ150cm

3、整個設(shè)備容積：<5KVA

4、控制數(shù)據(jù)信號：工作電壓1-5V

二、實(shí)驗(yàn)裝置配置：

1、開關(guān)電源控制屏(鐵制兩層亞光密紋靜電噴塑構(gòu)造，鋁制控制面板)

(1) 溝通交流電源面板：給予實(shí)驗(yàn)所需要的三相四線～380V、三路單相電～220V開關(guān)電源，總開關(guān)電源由三相鎖匙開關(guān)控制，電網(wǎng)電壓由三只交流電壓表監(jiān)示，三相帶燈斷路器做為斷相標(biāo)示。配有漏電保護(hù)器氣體開關(guān)、工作電壓型漏電保護(hù)開關(guān)、電流量型漏電保護(hù)開關(guān)。此外，還設(shè)置了計(jì)時(shí)器兼報(bào)案錄像儀，給學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能考評提供一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

(2) 執(zhí)行器及I/O數(shù)據(jù)信號插口控制面板：

執(zhí)行器有三相晶閘管移相調(diào)壓裝置、電動蝶閥、三相不銹鋼磁力泵、繼電器、三菱變頻器及三相電加熱管構(gòu)成，此外電加熱鍋爐含有防干燒維護(hù)機(jī)器設(shè)備。并把各傳感器檢測及執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制數(shù)據(jù)信號同板上的電源插座相接，有利于學(xué)生本人聯(lián)線構(gòu)成不同類型的控制系統(tǒng)軟件。

2、實(shí)驗(yàn)桌：實(shí)驗(yàn)桌為鐵制兩層亞光密紋靜電噴塑構(gòu)造，桌面上為防火安全、防潮、耐磨損高密度纖維板，構(gòu)造牢固。

3、溝通交流變頻式控制：

4、控制類型：

1）多功能儀表控制

2）遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)收集控制

3）DCS分布式系統(tǒng)全過程控制

4）S7-300PLC全過程控制

5）S7-200PLC全過程控制

6）單片機(jī)設(shè)計(jì)控制

7）以太網(wǎng)接口控制

8）內(nèi)嵌式以太網(wǎng)接口控制

三菱PLC控制

PCI數(shù)據(jù)采集卡控制

5、系統(tǒng)軟件實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)軟件：包含MCGS工控設(shè)備組態(tài)、組態(tài)王組態(tài)、和利時(shí)MACS V系統(tǒng)軟件組態(tài)、

STEP7數(shù)控編程軟件、WinCC組態(tài)及單片機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)收集與控制軟件等，依據(jù)系統(tǒng)配置開展配套設(shè)施。

三、實(shí)驗(yàn)新項(xiàng)目：

本設(shè)備可以完成如下所示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要內(nèi)容：

1. 全過程控制體系結(jié)構(gòu)構(gòu)成的認(rèn)知實(shí)驗(yàn)

(1) 全過程控制及檢測系統(tǒng)硬件配置構(gòu)造構(gòu)成的認(rèn)知與控制計(jì)劃方案的組成及聯(lián)接實(shí)驗(yàn)

(2) 智能化調(diào)節(jié)儀表、智能化變送器儀表盤等多功能儀表的操作及主要參數(shù)設(shè)置實(shí)驗(yàn)

(3) 傳感器校準(zhǔn)(零點(diǎn)轉(zhuǎn)移與測量范圍調(diào)節(jié))

2、控制對象特點(diǎn)檢測實(shí)驗(yàn)：

(1) 單容水箱特點(diǎn)檢測實(shí)驗(yàn)

(2) 雙容水箱特點(diǎn)檢測實(shí)驗(yàn)

3、單回路控制系統(tǒng)軟件實(shí)驗(yàn)：

(1) 單回路控制系統(tǒng)軟件實(shí)踐探索

(2) 上水箱（或中水箱或下水箱）液位儀定值控制實(shí)驗(yàn)

(3) 雙容水箱液位儀的定值控制實(shí)驗(yàn)

(4) 三容水箱液位儀的定值控制實(shí)驗(yàn)

(5) 加熱爐里膽靜態(tài)數(shù)據(jù)水的溫度的定值控制實(shí)驗(yàn)

(6) 加熱爐里膽動態(tài)性水的溫度的定值控制實(shí)驗(yàn)

(7) 加熱爐筒夾水的溫度的定值控制實(shí)驗(yàn)

(8) 電動調(diào)節(jié)閥環(huán)路流量定值控制實(shí)驗(yàn)

(9) 交流電機(jī)調(diào)速磁力驅(qū)動泵環(huán)路流量定值控制實(shí)驗(yàn)

4、環(huán)境溫度位式控制系統(tǒng)軟件實(shí)驗(yàn)：

(1) 加熱爐里膽水的溫度位式控制實(shí)驗(yàn)

5、串級控制全面的實(shí)驗(yàn)：

(1) 串級控制系統(tǒng)軟件連接實(shí)踐活動

(2) 水箱液位儀串級控制實(shí)驗(yàn)

(3) 三閉環(huán)控制液位儀控制實(shí)驗(yàn)

(4) 下水箱液位儀與電動蝶閥流量串級控制實(shí)驗(yàn)

(5) 下水箱液位儀與交流電機(jī)調(diào)速磁力驅(qū)動泵環(huán)路流量串級控制實(shí)驗(yàn)

(6) 加熱爐里膽水的溫度與加熱爐里膽循環(huán)系統(tǒng)出水量的串級控制實(shí)驗(yàn)

(7) 風(fēng)機(jī)盤管排水口水的溫度與開水流量串級控制實(shí)驗(yàn)

6、比率控制系統(tǒng)軟件實(shí)驗(yàn)：

(1) 單閉環(huán)控制流量比率控制實(shí)驗(yàn)

(2) 雙閉環(huán)流量比率控制實(shí)驗(yàn)

7、落后控制系統(tǒng)軟件實(shí)驗(yàn)：

(1) 風(fēng)機(jī)盤管排水口環(huán)境溫度的純落后控制實(shí)驗(yàn)

(2) 風(fēng)機(jī)盤管排水口濕度的落后控制實(shí)驗(yàn)

(3) 總流量純落后控制實(shí)驗(yàn)

8. 前饋控制-意見反饋控制系統(tǒng)軟件實(shí)驗(yàn)

(1) 加熱爐里膽水的溫度的前饋控制-意見反饋控制實(shí)驗(yàn)

(2) 下水箱液位儀的前饋控制-意見反饋控制實(shí)驗(yàn)

9、耦合控制系統(tǒng)軟件實(shí)驗(yàn)：

(1) 上水箱水的溫度與水位的耦合控制實(shí)驗(yàn)

(2) 加熱爐筒夾水的溫度與加熱爐里膽水的溫度的耦合控制實(shí)驗(yàn)

10. 工控設(shè)備組態(tài)組態(tài)軟件控制實(shí)驗(yàn)

(1) 時(shí)序數(shù)據(jù)庫組態(tài)軟件實(shí)驗(yàn)

(2) 圖形動畫、表格、曲線圖、報(bào)案組態(tài)軟件實(shí)驗(yàn)

(3) 機(jī)器設(shè)備通信組態(tài)軟件實(shí)驗(yàn)

(4) 腳本程序運(yùn)用組態(tài)軟件實(shí)驗(yàn)

四、多功能儀表控制:

1、MY-12 智能化溫度控制儀（三件）

系統(tǒng)采用全智能的AI-818儀表盤（3只），線形電流量4～20mA電流量導(dǎo)出，包括人工智能技術(shù)調(diào)整優(yōu)化算法，模糊不清PID及主要參數(shù)自整定作用，可構(gòu)成三閉環(huán)控制控制系統(tǒng)軟件。

2、MY -13 智能化位式溫度控制儀

系統(tǒng)采用全智能的AI-708儀表盤，含有電子計(jì)算機(jī)RS485通信作用，選用電磁閥位式導(dǎo)出、位式控制優(yōu)化算法，掛箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)配有交流接觸器位式控制設(shè)備，儀表盤可以根據(jù)設(shè)定值、回差來控制電磁閥動作，進(jìn)行環(huán)境溫度位式控制。

3、MY -14 比率器、前饋控制意見反饋管道補(bǔ)償器、耦合設(shè)備

選用硬件配置前饋控制意見反饋管道補(bǔ)償器、比率器及耦合設(shè)備，進(jìn)行前饋控制意見反饋、比率、耦合操縱實(shí)驗(yàn)，在其中根據(jù)比率器可完成總流量單閉環(huán)控制與雙閉環(huán)比率操縱實(shí)驗(yàn)；根據(jù)前饋控制意見反饋管道補(bǔ)償器能完成液位儀與總流量及其溫度與流量前饋控制反饋調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)；根據(jù)耦合設(shè)備可完成液位儀與環(huán)境溫度及其加熱爐筒夾與里膽溫度耦合實(shí)驗(yàn)。

五、遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)采集操縱：

1、遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)硬件配置部件

(1) MY -21 遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)采集熱電偶鍵入模塊

(2) MY -22 遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)采集模擬量輸出模塊

(3) MY -23 遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)采集模擬量輸入模塊

(4) RS232/485通訊轉(zhuǎn)化器

2、遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)手機(jī)軟件構(gòu)成：

上臺PC機(jī)中組裝MCGS工控設(shè)備組態(tài)軟件及模塊測試工具，實(shí)驗(yàn)操縱根據(jù)MCGS工控設(shè)備組態(tài)軟件撰寫上位機(jī)軟件監(jiān)控軟件的運(yùn)轉(zhuǎn)優(yōu)化算法，同時(shí)可開展通訊參數(shù)改動及設(shè)置控制系統(tǒng)的參數(shù)，被測主要參數(shù)的實(shí)時(shí)曲線圖、歷史時(shí)間曲線圖開展動態(tài)展示，除此之外，還會對實(shí)驗(yàn)流程表與本實(shí)驗(yàn)有關(guān)的被測參數(shù)變化規(guī)律開展表明。

3、系統(tǒng)特點(diǎn)：

該上位機(jī)軟件控制系統(tǒng)事實(shí)上歸屬于電子計(jì)算機(jī)DDC控制系統(tǒng)，這是將模擬量輸入AI模塊和模擬量輸出AO模塊，開關(guān)量鍵入/導(dǎo)出DI/DO模塊放置電子計(jì)算機(jī)以外，電子計(jì)算機(jī)根據(jù)RS232/485通訊變換設(shè)備同DDC模塊（內(nèi)置RS485通訊插口）通訊。

DDC收集模塊作用是將傳感器檢測過的被測主要參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)信號根據(jù)AD轉(zhuǎn)換送進(jìn)電子計(jì)算機(jī)，電子計(jì)算機(jī)同時(shí)也將通過控制計(jì)算發(fā)出來的控制信號根據(jù)DA變換發(fā)送給執(zhí)行器（如：調(diào)節(jié)閥門、變頻調(diào)速器、晶閘管移相調(diào)壓裝置）。全部控制系統(tǒng)的控制策略及監(jiān)控功能都是在上臺PC機(jī)中獲得。

六、DCS分布式系統(tǒng)過程管理：

1. DCS系統(tǒng)硬件部件

(1) MY -31 FM148 8路模擬量輸入（電流量型〈4～20mA〉/工作電壓型〈0～5V/1～5V〉）計(jì)算機(jī)接口I/O模塊

(2) MY -32 FM143 8路熱電偶（Pt100）鍵入計(jì)算機(jī)接口I/O模塊

(3) MY -33 FM151 8路模擬量輸出（電流量型〈4～20mA〉/工作電壓型〈0～5V/1～5V〉）計(jì)算機(jī)接口I/O模塊

(4) MY -34 MACS控制系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)平面圖

2. DCS配套設(shè)施系統(tǒng)硬件模塊

(1) MCU主控芯片模塊（帶PROFIBUS-DP系統(tǒng)總線通訊接口）

(2) 24V直流穩(wěn)壓電源模塊

(3) 以太網(wǎng)卡（Realtek8139 100M響應(yīng)式以太網(wǎng)卡1張）

(4) 數(shù)據(jù)交換機(jī)（8端口號10/100M單速網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)1只）

3. DCS系統(tǒng)給予MACS V組態(tài)軟件，實(shí)際分成：

(1) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中控室組態(tài)軟件

(2) 機(jī)器設(shè)備組態(tài)軟件

(3) 優(yōu)化算法組態(tài)軟件

(4) 圖型組態(tài)軟件

(5) 操作員站在線監(jiān)測手機(jī)軟件

(6) 服務(wù)器程序

4、系統(tǒng)特點(diǎn)：

DCS全過程控制系統(tǒng)硬件配置一部分徹底選用“和利時(shí)”的MACS V系統(tǒng)軟件，它會形象化清楚的將集散中心控制系統(tǒng)I/O模塊、當(dāng)場控制系統(tǒng)等展示給學(xué)生們，使學(xué)生對DCS當(dāng)場控制系統(tǒng)的組成有一個足夠的了解。手機(jī)軟件一部分徹底選用“和利時(shí)”的算法組態(tài)軟件監(jiān)控軟件和操作員站上位機(jī)軟件電腦監(jiān)控軟件，此軟件功能齊全，漢語頁面簡單易學(xué)的，學(xué)生們可以從操作員站和工程師站中進(jìn)行DCS組態(tài)軟件操縱實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)使用了許多工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)場常見的檢驗(yàn)控制系統(tǒng)。學(xué)生用對此系統(tǒng)的理解與使用，一旦進(jìn)入公司以后就可以迅速融入辦公環(huán)境。與此同時(shí)此系統(tǒng)又為老師和研究生提供了一個高水準(zhǔn)學(xué)習(xí)場所學(xué)術(shù)科研開發(fā)服務(wù)平臺。

七、S7-300 PLC過程管理：

1、S7-300系統(tǒng)硬件部件：

DB-41A S7-300程序控制器（包括服務(wù)器CPU315-2DP、MMC卡、SM331 8路模擬量輸入模塊、SM332 4路模擬量輸出模塊）

2、S7-300其他系統(tǒng)硬件：

(1) CP5611通訊網(wǎng)口

(2) DP通訊專用電纜

3、S7-300系統(tǒng)軟件數(shù)控編程軟件：

上下位S7-300 PLC控制系統(tǒng)打開程序選用STEP7手機(jī)軟件編譯程序，并下衣到CPU315-2DP服務(wù)器模塊中。自動控制系統(tǒng)計(jì)算主要是由上下位的S7-300PLC實(shí)行。上臺PC機(jī)中電腦監(jiān)控軟件選用WINCC V6.0工業(yè)觸摸屏手機(jī)軟件撰寫，上臺PC電腦監(jiān)控軟件可以進(jìn)行控制系統(tǒng)主要參數(shù)設(shè)置，被測主要參數(shù)即時(shí)曲線圖、歷史時(shí)間曲線圖、動態(tài)展示，實(shí)驗(yàn)流程表的表明及本實(shí)驗(yàn)有關(guān)的被測主要參數(shù)可視化數(shù)據(jù)表明。

4、SIMATIC WinCC—窗口監(jiān)測中心手機(jī)軟件：

現(xiàn)階段，在PC的基礎(chǔ)上的操作工視頻監(jiān)控系統(tǒng)早已快速地建立起來，SIMATIC WinCC使用最新軟件技術(shù)性上有潮流領(lǐng)頭人，WinCC意味著Windows Control Center（窗口監(jiān)測中心），也就是說，他在Windows規(guī)范環(huán)境下的各種各樣便利功能，可以確保安全可靠的操縱生產(chǎn)制造。WinCC的特點(diǎn)之一是全方位開放，它能夠容易地融合標(biāo)準(zhǔn)及可執(zhí)行程序形成工業(yè)觸摸屏，清晰地達(dá)到具體規(guī)定。WinCC既能用于進(jìn)行小規(guī)模的，簡單過程管理和監(jiān)管，還可以用來進(jìn)行繁雜的應(yīng)用。在任何時(shí)候WinCC都可以形成好看的人機(jī)對話插口，確保生產(chǎn)過程的安全性，使操作員可以優(yōu)化生產(chǎn)過程。WinCC應(yīng)用所配備的人機(jī)接口，能夠清楚地管理與優(yōu)化生產(chǎn)過程事件。除此之外，WinCC還提供合理、安全全過程實(shí)際操作作用。