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  • ZLW-P08型現(xiàn)場總線過程控制系統(tǒng)實驗裝置

  •     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）”。
     
    一、現(xiàn)場總線過程控制系統(tǒng)實驗裝置的系統(tǒng)概述：
        本裝置是從高校自動化相關(guān)專業(yè)教學(xué)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(luò)化和數(shù)字化實驗裝置。
    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
        9）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、現(xiàn)場總線過程控制系統(tǒng)實驗裝置的系統(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、現(xiàn)場總線過程控制系統(tǒng)實驗裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：
        現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：

    四、現(xiàn)場總線過程控制系統(tǒng)實驗裝置的控制對象：
    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(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）、對象系統(tǒng)總貌圖：

    五、現(xiàn)場總線過程控制系統(tǒng)實驗裝置的主要配置清單：
    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
    六、現(xiàn)場總線過程控制系統(tǒng)實驗裝置的實驗內(nèi)容：
        1、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（DCS）的組成與認識實驗
        2、下位機軟件中的硬件組態(tài)和程序編寫
        3、上位機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驗
        5、二階雙容水箱對象特性測試實驗
        6、上水箱液位PID整定實驗
        7、串接雙容下水箱液位PID整定實驗
        8、三容液位定值控制實驗
        9、鍋爐內(nèi)膽水溫PID控制實驗
        10、鍋爐夾套水溫PID控制實驗
        11、單閉環(huán)流量PID控制實驗
        12、鍋爐內(nèi)膽水溫位式控制實驗
        13、水箱液位串級控制實驗
        14、三閉環(huán)液位控制實驗
        15、鍋爐夾套與內(nèi)膽水溫串級控制實驗
        16、鍋爐內(nèi)膽水溫與水流量串級控制實驗
        17、上水箱液位與進水流量串級控制實驗
        18、單閉環(huán)流量比值控制實驗
        19、下水箱液位前饋-反饋控制實驗
        20、鍋爐內(nèi)膽水溫前饋-反饋控制實驗
        21、溫度純滯后控制實驗
        22、流量純滯后控制實驗
        23、鍋爐夾套與內(nèi)膽水溫解耦控制實驗
        24、上水箱液位與出口水溫解耦控制實驗

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