過程控制實訓室
過程控制實訓室主要承擔生產(chǎn)過程自動化技術、計算機控制技術、電氣自動化技術等專業(yè)的實踐教學任務。實訓室主要配備了帶有被控對象的過程控制實訓裝置16套,可以滿足自動控制原理、過程控制與裝置、自動檢測技術與傳感器及相關課程的實踐教學需要,還為復雜控制系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)等方面的研究提供了控制對象以及控制手段,滿足有關企業(yè)技術人員、儀表操作人員、系統(tǒng)運行監(jiān)控人員的實習和培訓需要。
一、過程控制實訓裝置特點
(1)系統(tǒng)采用分體式設計,模塊化組裝結構?筛鶕(jù)不同的需要選擇多種控制方式,組成不同的控制系統(tǒng)。
(2)系統(tǒng)具有多樣化的控制參數(shù)和控制方案。該裝置通過管路上的閥門切換和對信號接線板上的信號的連接組合,可構成變化多樣的過程控制系統(tǒng)。并且該裝置能進行從單變量到多變量控制系統(tǒng)及復雜過程控制系統(tǒng)實驗。
(3)采用標準的工業(yè)自動化儀表和柔性化工藝設備,使得該裝置具有開放性、兼容性和可升級性。裝置中的任何儀表和器件的更換不會影響整個裝置的功能和性能,有利于拓寬學生的工業(yè)現(xiàn)場的知識。
(4)配合網(wǎng)絡版組態(tài)軟件,可以一臺設備容納多組學生實驗。即用一臺服務器和幾臺工作站來對同一對象進行操作。
(5)控制對象中包含真正的壓力控制對象,可以完成壓力控制實驗。
二、過程控制實訓系統(tǒng)組成
1、實訓模塊
(1)智能調節(jié)儀:可選用4臺智能調節(jié)儀,其中一臺具有位式調節(jié)功能。
(2)變頻器:采用三菱(FR-S520S-0.4K)變頻器,輸入信號為4~20mA DC,220V變頻輸出用來驅動三相磁力驅動泵。
(3)比值和前饋-反饋補償器:與智能儀表一起使用,可以實現(xiàn)流量的單閉環(huán)比值、雙閉環(huán)比值控制實驗,也可以實現(xiàn)液位與流量、溫度與流量的前饋-反饋控制實驗。
(4)解耦裝置:與智能儀表一起使用,可以實現(xiàn)鍋爐內(nèi)膽與鍋爐夾套溫度、上水箱出水口液位與溫度的解耦控制實驗。
(5)SCR移相調壓模塊:采用可控硅移相觸發(fā)裝置,輸入控制信號0~5V DC或4~20mA DC或10K電位器,輸出電壓變化范圍:0~220V
AC,用來控制電加熱管加熱。
(6)傳感器轉換接口:流量、溫度、壓力、液位等傳感器的信號輸出與轉換接口,方便儀表測量。
(7)I/V轉換接口:實現(xiàn)電流與電壓信號的轉換。
(8)溫度位式模塊:與智能位式調節(jié)儀和SCR移相調壓模塊配合使用,完成溫度位式調節(jié)功能。
(9)西門子S7-200 PLC模塊:選用西門子S7-200 組合模塊,含CPU224XP
CN,AC/DC/RELAY,14DI/10DO,2AI/1AO;EM231 CN,2 路輸入熱電阻;EM235
CN,4AI/1AO?商娲悄苷{節(jié)儀,實現(xiàn)裝置的整體控制。
3、被控對象
(1)水箱:包括上、中、下水箱和儲水箱。上、中、下水箱采用透明長方體有機玻璃,堅實耐用,透明度高,有利于學生直接觀察液位的變化和記錄結果。三個水箱可以組成一階、二階、三階單回路液位控制實驗和雙閉環(huán)、三閉環(huán)液位定值控制等實驗。
(2)模擬鍋爐:鍋爐采用不銹鋼精致而成,由兩層組成:加熱層(內(nèi)膽)和冷卻層(夾套)。作溫度定值實驗時,可用冷卻循環(huán)水幫助散熱。加熱層和冷卻層都有溫度傳感器檢測其溫度,可做溫度串級控制、前饋-反饋控制、比值控制、解耦控制等實驗。
(3)壓力容器:采用不銹鋼做成,上端為半球形,下端為圓柱形,整個為一密封容器。
(4)盤管:由34圈鋁塑管環(huán)繞而成,可做溫度純滯后實驗,在盤管上有兩個不同溫度檢測點,它們的滯后時間常數(shù)不同,在實驗過程中根據(jù)不同的實驗需要選擇不同的滯后時間常數(shù)。盤管出來的水既可以回流到鍋爐內(nèi)膽,也可以經(jīng)過渦輪流量計完成流量滯后實驗。
4、檢測裝置
(1)液位轉換器:采用了三個壓力傳感器,分別檢測上、中、下三個水箱的液位。
(2)流量傳送器:采用了三個渦輪流量計,分別測量電動調節(jié)閥支路、變頻器支路和盤管出水口支路的流量。
(3)溫度傳感器:采用了五個Pt100傳感器(其精度高,熱補償性好),分別測量鍋爐內(nèi)膽、鍋爐夾套、盤管進水口、盤管出水口和上水箱的溫度。
(4)壓力轉換器:本裝置采用一個壓力傳感器用來做水壓實驗。
(5)壓力表:量程0.16MPa。
5、執(zhí)行機構
(1)電動調節(jié)閥:選用智能調節(jié)閥,用來控制回路流量的調節(jié)。
(2)電磁閥:采用電磁閥作為電動閥的旁路,起階躍干擾作用。
(3)水泵:采用兩臺磁力驅動泵,采用三相380V恒壓驅動,也可用三相變頻220V輸出。
三、實訓內(nèi)容
過程控制系統(tǒng)的組成認識實訓、對象數(shù)學模型的測試實訓、單閉環(huán)控制系統(tǒng)實訓(包括:液位、溫度、流量、壓力控制實訓)、串級控制系統(tǒng)實訓、溫度位式控制實訓、比值控制系統(tǒng)實訓、滯后控制系統(tǒng)實訓、解耦控制系統(tǒng)實訓、前饋-反饋控制系統(tǒng)實訓和工控組態(tài)軟件組態(tài)控制實訓。