過程控制的應(yīng)用與領(lǐng)域

        工業(yè)中的過程控制是指以溫度、壓力、流量、液位和成分等工藝參數(shù)作為被控變量的自動控制。就一般而言，管理中采取的控制可以在行動開始之前、進行之中或結(jié)束之后進行，稱為三種控制模型。第一種稱為前饋控制或預(yù)先控制，第二種稱為過程控制或同期控制，第三種稱為反饋控制或事后控制。我公司最新推出的過程控制實訓設(shè)備系列，融合了工業(yè)與教學實際相結(jié)對接，為過程控制專業(yè)的技能型人才提供了有效的教學設(shè)備。

MYG-67A 高級現(xiàn)場總線過程控制系統(tǒng)實驗裝置

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(luò)化和數(shù)字化實驗裝置。
“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
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、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
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）、MYG-67A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(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

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