MYG-75高級過程控制綜合實驗裝置

一、高級過程控制綜合實驗裝置-概述
一、過程控制裝置功能：（含：1.儀表控制2.DDC控制3.無線網(wǎng)絡(luò)控制4.python控制
1、要求滿足培訓(xùn)基地相關(guān)專業(yè)在熱工儀表、高級過程自動控制原理及系統(tǒng)、火電廠計算機控制及系統(tǒng)、熱工自動控制系統(tǒng)、DCS、PLC和現(xiàn)場總線等相關(guān)專業(yè)的實驗及培訓(xùn)要求。
2、被控對象要求具有有接口控制箱，控制箱電源和信號分開�？刂葡浒�括電源裝置、變頻器、溫度調(diào)溫裝置及設(shè)備的基本保護裝置，要求提供與DCS接口的端子，作為與DCS、PLC的擴展接口。

                                                                     （參考圖片)
二、性能指標(biāo)及要求：
1、輸入電源:三相四線制或三相五線制 380V±10％ 50Hz；
2、工作環(huán)境: 溫度–10℃－+40℃　相對濕度＜85％（25℃）；
3、裝置容量：＜5kVA；外形尺寸：1660mm*780mm*1800mm，全不銹鋼焊接而成。
4、控制實驗臺：外形尺寸：1600 mm *700 mm *1600 mm（尺寸誤差≤±2%）。
三、具體系統(tǒng)配置要求
1、框架1套；主體框架要求采用鏡面不銹鋼方管焊接，對象模型安裝架要求采用38*25*2.0mm的鏡面不銹鋼方管和38*15*1.5mm的鏡面不銹鋼方管焊接而成，安裝底板采用2.5mm厚的不銹鋼工業(yè)板制成。
2、控制系統(tǒng)實驗平臺1套；1.控制對象接口箱分電源箱和信號接口箱。
3、電源箱主要包含各種電源裝置及電源分配開關(guān)，變頻器、二相移相調(diào)壓裝置等強電裝置；
4、面板材質(zhì)采用鋁材，面板標(biāo)識采用凹字爛板工藝進行加工制作，針對各種信號接口均配有文字及符號說明。所有信號采用國際標(biāo)準(zhǔn)的IEC信號。執(zhí)行機構(gòu)接口有三相可控硅移相調(diào)壓裝置、電動調(diào)節(jié)閥、不銹鋼磁力泵、電磁閥、變頻器及三相電加熱管組成，另外電加熱鍋爐帶有防干燒保護設(shè)備。并將對象系統(tǒng)各傳感器檢測及執(zhí)行器控制信號同面板上的插座相連，便于學(xué)生自己連線組成不同的控制系統(tǒng)。
5、有機玻璃水箱3只；包括2個平行上水箱（須和水路圖一致）投標(biāo)時提供水路圖和下水箱和儲水箱。水箱要求采用透明度高的有機玻璃，便于直接觀察液位的變化和記錄結(jié)果。上水箱尺寸均為：D=25cm，H=20cm；下水箱尺寸：D=35cm，H=20cm。（誤差≤±2%）
6、工業(yè)模擬鍋爐鍋爐1套；要求共有三個同心不銹鋼圓筒，從里到外共分三層：內(nèi)層設(shè)有電熱絲加溫裝置，第二層為冷卻層，第三層為溢流層，鍋爐由三相電加熱管加熱的常壓鍋爐，包括加熱層（鍋爐內(nèi)膽）和冷卻層（鍋爐夾套），要求由不銹鋼精制而成，可進行溫度實驗。配套加熱器，由可控硅移相控溫，功率達(dá)1.8KW以上。防干燒裝置要求具有防干燒探頭。
7、盤 管1套；模擬工業(yè)現(xiàn)場的管道輸送和滯后環(huán)節(jié)，長25米，管徑15mm，在盤管上有三個不同的溫度檢測點，滯后時間常數(shù)不同，在實驗過程中可根據(jù)不同的實驗需要選擇不同的溫度檢測點。盤管的出水通過手動閥門的切換既可以流入鍋爐內(nèi)膽，也可以經(jīng)過渦輪流量計流回儲水箱�？捎脕硗瓿蓽囟鹊臏�后和流量純滯后控制實驗。
8、管道及閥門1套；整個系統(tǒng)管道由敷塑不銹鋼管連接而成所有的手動閥門均采用優(yōu)質(zhì)球閥，儲水箱底部出水閥。
9、電動調(diào)節(jié)閥1套；電動調(diào)節(jié)閥是新一代超小型電子式一體化直行程電動調(diào)節(jié)閥。采用精小型電動執(zhí)行器伺服放大器，它以220V交流電源為驅(qū)動電源，輸入標(biāo)準(zhǔn)的4～20mADC控制信號，經(jīng)伺服放大器控制，使電機帶動減速器運行而產(chǎn)生軸向推力，使閥芯移動，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)，從而實現(xiàn)自動控制的目的。超小型直行程單座電動調(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)閥為直行程氣動控制調(diào)節(jié)閥，具有精度高、技術(shù)先進、體積小、重量輕、推動力大、耗氣量少、可靠性高、操作方便等優(yōu)點。
10、液位變送器4只；三個液位變送器分別用來對三個水箱和鍋爐的液位進行檢測，其量程為0～3KPa(以實際的水箱高度為準(zhǔn))，用于測量水箱液位高度，為直流24V供電、標(biāo)準(zhǔn)兩線制接線4～20mA變送輸出、精度0.5級，采用工業(yè)用的擴散硅壓力變送器，帶不銹鋼隔離膜片，采用信號隔離技術(shù)，對傳感器溫度漂移跟隨補償。壓力變送器，其量程為0～80KPa，智能壓變送器傳感器帶HART通訊功能。
11、溫度傳感器5只；裝置中采用了5個Pt100鉑熱電阻溫度傳感器，分別用來檢測鍋爐內(nèi)膽、鍋爐夾套、盤管（有3個測試點）以及上水箱出口的水溫。Pt100測溫范圍：-200～+850℃。智能壓變送器傳感器帶HART通訊功能。
12、渦輪流量計2只；分別用來對由電動調(diào)節(jié)閥控制的動力支路、采用標(biāo)準(zhǔn)二線制傳輸方式，工作時需提供DC24V直流電源。流量范圍：0～1.2m3/h；精度：1.0%；輸出：4～20mA。
13、電磁閥1只；作為電動調(diào)節(jié)閥支路和變頻支路的連通閥，起接通和關(guān)斷兩條支的作用。工作壓力：最小壓力為10Kg/㎝2，最大壓力為7Kg/㎝2；工作溫度：－5～80℃；工作電壓：24VDC。
14、水泵2只；要求采用磁力驅(qū)動泵，流量：30升/分，功率：180W。泵體完全采用不銹鋼材料。本裝置采用兩只磁力驅(qū)動泵,一只為三相380V恒壓驅(qū)動，另一只為二相變頻220V輸出驅(qū)動。三相磁力驅(qū)動泵揚程達(dá)≥12米。
15、二相移相調(diào)壓裝置1套；采用二相全隔離一體化交流移相調(diào)壓器模塊， SMT工藝，DCB陶瓷基板，有LED電源指示和LED輸出調(diào)節(jié)量指示，控制參數(shù)：可輸入0～5V、0～10V、4～20mA；輸出參數(shù)：額定工作電壓：380VAC±10%；
16電加熱管1套；由三根1.0KW電加熱管星形連接而成，對鍋爐內(nèi)膽內(nèi)的水進行加溫。
17、交流變頻器1套；要求采用具備V/F控制、通用磁通矢量控制、最佳勵磁控制等功能變頻調(diào)速模塊，運行特性：多段速15速、PID控制、輸出電流檢測、異常時再試功能、零電流檢測；輸出頻率范圍：0.2～400Hz；頻率設(shè)定分辨率：0.06Hz/60HZ；頻率精度：最大輸出頻率的±0.1%以內(nèi)；控制信號輸入為4～20mADC或0～5VDC，交流220V變頻輸出用來驅(qū)動三相磁力驅(qū)動泵。
18、智能數(shù)字調(diào)節(jié)記錄儀1只；集信號采集、運算、控制、顯示記錄、通信、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存、分析統(tǒng)計報表、配置、報警為一體的智能儀表，采用32M NAND Flash 作為歷史數(shù)據(jù)的存儲介質(zhì)，還可通過CF卡將組態(tài)設(shè)置和歷史數(shù)據(jù)保存在計算機或其他設(shè)備中，將所需要的數(shù)據(jù)永久保存。具有2路模擬量輸入、1路模擬量輸出、2路報警輸出，支持電流輸入，電壓輸入，熱電阻及熱電偶信號輸入。
19、現(xiàn)場總線配置系統(tǒng)
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負(fù)載電源 PM 190W
(2)SIEMENSCPU CPU CPU 1515-2 PN，1 MB 程序，5 MB 數(shù)據(jù)；10 ns ；集成 2xPN   接口，1x 以太網(wǎng)接口，1x DP 接口
(3)SIEMENS數(shù)字量輸出，DQ 32x24VDC/0.5A
(4)SIEMENS數(shù)字量輸入，16 DI 緊湊型，24V DC
(5)SIEMENS模擬量輸入，AI 8xU/I/RTD/TC ST
(6)SIEMENS模擬量輸出，AQ 4xU/I ST
(7)SIEMENS存儲卡，4 MB
(8)SIEMENSCP 1542-5；RS485，PROFIBUS 通訊模塊
(9)PA液位變送器   7MF4634-1DD2-3AF6    1只
(10)PA溫度變送器    7NG3213-0NN00       1只
(11)Profibus-PA流量總線儀表             1只
(12)SIEMENS PA Coupler 耦合器
(13)西門子變頻器主體 變頻器操作面板  變頻器通訊板
(14)西門子閥門定位器帶PA
(15)DP通訊線和DP接頭若干
(16)軟件：博圖TIA portal(DEMO) 博圖TIA portal基于TIA博途平臺的全新的工程組態(tài)軟件，支持SIMATIC S7-1500、SIMATIC S7-1200、SIMATIC S7-300和SIMATIC S7-400控制器、同時也支持基于PC的SIMATIC WinAC自動化系統(tǒng)。
四、滿足實驗項目：
（一）常規(guī)實驗項目
2、被控對象特性測試實驗
3、位式控制系統(tǒng)實驗
4、單回路控制系統(tǒng)實驗
5、串能控制系統(tǒng)的實驗
6、比值控制系統(tǒng)實驗
7、復(fù)雜控制系統(tǒng)實驗
（二）過程控制的仿真和基于MATLAB/RTW實時控制實驗（要求提供液位單回路、比值控制、串級控制系統(tǒng) 3 種實驗的Simulink 控制軟件建模界面，建模響應(yīng)曲線，控制界面圖和控制響應(yīng)曲線。）
（三）無線網(wǎng)絡(luò)控制
1、ZIGBEE通訊實驗
2、ZIGBEE組網(wǎng)實驗（提供觸摸屏的組網(wǎng)圖）
3、WiFi通訊實驗與電腦通信（錄制視頻尋址過程截圖）
4、PID參數(shù)調(diào)節(jié)與控制（提供4個站點的曲線圖）
5、觸摸屏顯示功能（提供軟件界面）
6、手機APP顯示與控制（提供軟件界面）
7、開關(guān)量控制實驗
（四）三沖量實驗內(nèi)容
1、基于組態(tài)純仿真控制的給水流量擾動下水位的動態(tài)特性 提供實物控制圖，控制響應(yīng)曲線，仿真圖，響應(yīng)曲線
2、基于組態(tài)純仿真控制的汽包水位三沖量控制實驗 提供實物控制圖，控制響應(yīng)曲線，仿真圖，響應(yīng)曲線
3、基于智能調(diào)節(jié)器控制的蒸汽流量擾動下水位的動態(tài)特性 提供實物控制圖，控制響應(yīng)曲線，仿真圖，響應(yīng)曲線
4、基于智能調(diào)節(jié)器控制的給水流量擾動下水位的動態(tài)特性 提供實物控制圖，控制響應(yīng)曲線，仿真圖，響應(yīng)曲線
5、基于智能調(diào)節(jié)器控制的汽包水位三沖量控制實驗
（五）Python實驗內(nèi)容（提供每個實驗截面圖）
01.基于Python界面設(shè)計應(yīng)用
02.基于Python界面與邏輯分離應(yīng)用
03.基于Python串口通信應(yīng)用
04.基于Python通信與顯示應(yīng)用
05.基于Python多線程串口通信應(yīng)用
06.基于Python模擬量單通道讀取應(yīng)用
07.基于Python模擬量多通道讀取應(yīng)用
08.基于Python模擬量動態(tài)采樣讀取應(yīng)用
09.基于Python控制模擬量輸出應(yīng)用
10.基于Python模擬量定時讀取應(yīng)用
11.基于Python開關(guān)量頻率讀取應(yīng)用
12.基于Python波形發(fā)生器應(yīng)用
13.基于Python模擬量PID控制應(yīng)用投標(biāo)時提供軟件界面圖
14.基于Python的傳感器數(shù)據(jù)采集應(yīng)用

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