SKFDC-12型 過(guò)程控制實(shí)訓裝置
所屬類(lèi)別:過(guò)程控制系列
·設備外觀(guān)
·設計簡(jiǎn)述
“過(guò)程控制實(shí)訓裝置”是根據自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)教學(xué)的特點(diǎn),吸收了國內外同類(lèi)實(shí)驗裝置的特點(diǎn)和長(cháng)處,經(jīng)過(guò)精心設計、多次實(shí)驗和反復論證,推出的一套全新的實(shí)驗裝置。它采用了多種常用控制方式和理論,可以滿(mǎn)足《自動(dòng)控制理論》、《過(guò)程控制》以及《傳感器檢測與轉換技術(shù)》等課程的實(shí)驗教學(xué),既能滿(mǎn)足本、專(zhuān)科學(xué)生不同層次的實(shí)驗教學(xué)要求,還為研究生、相關(guān)專(zhuān)業(yè)老師和工程技術(shù)人員進(jìn)行復雜控制系統、智能控制系統等方面的研究,提供了實(shí)驗對象和實(shí)現的手段。本實(shí)驗裝置僅包含控制對象部分,結合對應配套的過(guò)程控制系統,用戶(hù)可實(shí)現設備利用控制模塊、執行機構,能夠使用各種控制方式對流量、壓力、液位、溫度四大熱工參數進(jìn)行閉環(huán)、自動(dòng)、連續控制。實(shí)驗裝置能夠實(shí)現模擬PID、PLC可編程控制等。
·主要參數
1.工作電源:三相四線(xiàn)AC380V±5% 50Hz;2.工作環(huán)境:溫度-10℃~+40℃ 相對濕度<85%(25℃) 海撥<4000m;
3.整機容量:≤5.0KVA;
4.外形尺寸:1800mm×800mm×1900mm;
5.控制柜尺寸:800mm×600mm×1800mm;
6.設有漏電保護及接地保護功能,安全性符合國際標準。
·組成及功能
設備主要由加強型可移動(dòng)框架、水箱、水泵(工頻泵+變頻泵)、透明有機玻璃水箱、帶溫控回路的立式水箱、智能水位和壓力變送器、電磁流量計、渦輪流量計、電動(dòng)執行器、電動(dòng)調節閥、氣動(dòng)調節閥、I/O控制箱、控制系統等組成,能實(shí)現多種水位控制系統、溫度控制系統的控制對象組合。(一)加強型可移動(dòng)框架
主體部分采用優(yōu)質(zhì)鋼管和鋼板做骨架,經(jīng)過(guò)機械加工成型,外表面噴涂彩色環(huán)氧聚塑處理,柜體配有4個(gè)重型帶剎車(chē)萬(wàn)向輪,方便移動(dòng)和固定,尺寸1800×800×1950mm。
鋼管采用規格50×50×2mm的工業(yè)標準方鋼,整個(gè)框架分上下兩層,可以進(jìn)行組裝,便于設備的運輸和搬運。
在框架的側面安裝有就地I/O信號箱,對象的控制信號、采集信號均截至信號箱中,作為中繼連接使用,信號線(xiàn)纜全部采用屏蔽線(xiàn)進(jìn)行連接,加熱回路采用4平方電纜進(jìn)行連接,線(xiàn)纜強弱電分離走線(xiàn),工藝規范合理,無(wú)信號干擾。
(二)水箱
包括上、下2個(gè)液位水箱和1個(gè)儲水箱。液位水箱采用透明優(yōu)質(zhì)有機玻璃,底座厚度35mm,水箱厚度16mm,貼有刻度標尺,透明度高,便于直接觀(guān)察液位的變化和記錄結果。上水箱尺寸均為:D=250mm,H=400mm;下水箱尺寸為:D=350mm,H=300mm。水箱結構獨特,由三個(gè)槽組成,分別為緩沖槽、工作槽和出水槽,進(jìn)水時(shí)水管的水先流入緩沖槽,出水時(shí)工作槽的水經(jīng)過(guò)帶孔的隔板流入出水槽,這樣經(jīng)過(guò)緩沖和線(xiàn)性化的處理,工作槽的液位較為穩定,便于觀(guān)察。
上、下水箱底部均接有差壓變送器(0~4KPa,4~20mA),儲水箱裝底部裝有液位變送器(0~500mm,4~20mA),可對水箱的壓力和液位進(jìn)行檢測和變送。上、下水箱可以組合成一階、二階單回路液位控制系統和雙閉環(huán)液位串級控制系統。儲水箱由不銹鋼板制成,尺寸為:長(cháng)×寬×高=800mm×400mm×500mm,容量為152L,完全能滿(mǎn)足上、下水箱的供水需要。儲水箱上方、進(jìn)水口、出水口均設置有過(guò)濾網(wǎng),以防雜物進(jìn)入水泵和管道。
(三)鍋爐
有3kW三相電加熱管加熱的常壓鍋爐,包括加熱層(鍋爐內膽)和冷卻層(鍋爐夾套),均由不銹鋼精制而成,冷卻層和加熱層都裝有溫度傳感器檢測其溫度,內膽底部安裝有差壓變送器(0~5KPa,4~20mA),主要完成相關(guān)的溫度和液位控制實(shí)訓。內膽尺寸:直徑Φ=180mm,高度h=440m,容積=11.2L;鍋爐夾套尺寸:直徑Φ250mm,高度h=450m,容積=11L。
(四)管道壓力變送器
采用差壓變送器對動(dòng)力系統作用下產(chǎn)生的管道壓力進(jìn)行檢測,其量程為0~1MPa,精度為0.5級。工頻和變頻回路各1只,采用工業(yè)級變送器,具有快速響應、遠程設定和自診斷等功能。
(五)液位壓力變送器
三個(gè)液位壓力變送器分別用來(lái)對上、下水箱及儲水箱的液位進(jìn)行檢測,上、中水箱水位檢測差壓變送器量程0~4KPa,變送輸出4~20mA,儲水箱裝底部采用液位變送器,量程0~500mm,變送輸出4~20mA。
(六)溫度傳感器
裝置中采用了3只Pt100鉑電阻溫度傳感器,分別用來(lái)檢測鍋爐內膽、鍋爐夾套、儲水箱水溫等。Pt100測溫范圍:0~100℃。經(jīng)過(guò)溫度變送器,可將溫度信號轉換成4~20mA直流電流信號。然后送入二次儀表進(jìn)行溫度的測量。Pt100傳感器精度高,熱補償性較好,可用于做標準校驗用熱電阻。
(七)流量傳感器、變送器
采用2臺電磁流量計與2臺渦輪流量計。工頻和變頻回路各安裝一臺電磁流量計,公稱(chēng)直徑20mm,測量精度±0.5%,測量范圍0~5m3/h,額定壓力1.6MPa;上水箱出水支路和下水箱出水支路各安裝1臺渦輪流量計,測量精度±0.5%,測量范圍0~5m3/h,額定壓力1.6MPa。
(八)氣動(dòng)調節閥
采用ABB智能電氣閥門(mén)定位器控制控制氣動(dòng)調節閥。規格V18345-1010121001,控制范圍:4~20mA,公稱(chēng)通徑20mm,公稱(chēng)壓力1.6MPa,行程16mm,流通能力0.2T/H。
(九)電動(dòng)調節閥
選配一:采用瑞基RQMⅣ系列電動(dòng)執行機構,可以通過(guò)一個(gè)獨立的設定器對其進(jìn)行非侵入性的快速設定、檢查及查詢(xún)。執行機構采用圖形點(diǎn)陣式液晶顯示器,以中文、數字、圖形顯示轉矩、閥門(mén)位置、限位設定等工作狀態(tài)和報警,極大地方便了用戶(hù)的操作使用。該執行機構具有自動(dòng)保護功能和隔爆功能。即使在危險區域也無(wú)需打開(kāi)正在工作的執行機構電動(dòng)箱蓋就可進(jìn)行調節、故障診斷。
執行機構轉速24rpm,額定轉矩34Nm,電機額定功率0.12KW,電流0.85A,額定電壓380V/50Hz,潤滑油75W/90 GL-4,輸出觸點(diǎn)5A/240VAC/30VDC。
調節閥公稱(chēng)通徑20mm,公稱(chēng)壓力1.6MPa,行程16mm,流通能力0.2T/H。
選配二:采用科遠S系列智能型電動(dòng)執行機構,采用絕對編碼器技術(shù),閥位記錄永遠準確;超高控制精度,閥門(mén)運行精確到位;非侵入式設計,完全實(shí)現免開(kāi)蓋調試;密封可靠,防護等級滿(mǎn)足IP68;手電動(dòng)切換自如,手輪操作輕松;超強抗干擾能力,EMC電磁兼容性測試達工業(yè)三級。
執行機構輸出速度1.2mm/s,關(guān)斷能力4000N,調節推力2000N,工作模式S4-25%1200c/h,潤滑油L-CKE/P220,電源380V/50Hz。
調節閥公稱(chēng)通徑20mm,公稱(chēng)壓力1.6MPa,行程16mm,流通能力0.2T/H。
(十)水泵
本裝置采用威樂(lè )離心水泵,流量為5m3/h,揚程為22m,功率為370W。泵體完全采用不銹鋼材料,以防止生銹,使用壽命長(cháng)。本裝置采用兩只離心水泵,一只為三相380V恒壓驅動(dòng),另一只為三相變頻220V輸出驅動(dòng)。
(十一)電動(dòng)執行器
安裝在管道回路中,共有6個(gè)執行器進(jìn)行控制,扭矩20Nm,行程時(shí)間8s,功率15W,電壓AC220V,工作溫度:-20~65℃。
(十二)電加熱管
配有1只3KW電加熱管,用來(lái)對鍋爐內膽內的水進(jìn)行加溫,控制系統三相全隔離一體化交流調壓模塊,內部集三相移相觸發(fā)電路、單向可控硅、RC阻容吸收回路及電源電路等于一體,可自動(dòng)或手動(dòng)調節以改變負載上的電壓,從而調節三相輸出功率。支持4~20mA、0~5Vdc、0~10Vdc、1~5Vdc、0~10mA等輸入自動(dòng)控制模式,也可用手動(dòng)控制。輸入調節范圍寬,輸出調節精度高,三相對稱(chēng)性好,抗干擾能力強。
(十三)管道及閥門(mén)
整個(gè)系統管道由PPR連接而成,熱熔工藝,其產(chǎn)品韌性好,強度高,加工性能優(yōu)異,較高溫度下抗蠕變性能好,
所有的手動(dòng)閥門(mén)均采用優(yōu)質(zhì)球閥,徹底避免了管道系統生銹的可能性。有效提高了裝置的使用年限。其中儲水箱底部裝有出水閥,當水箱需要更換水時(shí),把出水閥打開(kāi)將水直接排出。
(十四)控制系統
主體部分采用優(yōu)質(zhì)鋼管和鋼板做骨架,經(jīng)過(guò)機械加工成型,外表面噴涂彩色環(huán)氧聚塑處理,柜體配有4個(gè)帶剎車(chē)萬(wàn)向輪,方便移動(dòng)和固定,尺寸800mm×600mm×1800mm。
控制柜四面門(mén)板均可以拆卸,方便實(shí)操器件的安裝。
控制柜內部配有器件實(shí)操板,采用1.5mm鋼板激光切割而成,網(wǎng)孔板采用5mm長(cháng)孔加工,用以安裝可編程控制器、變頻器、交流接觸器、繼電器、保險絲座、空氣開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)電源、接線(xiàn)端子排、走線(xiàn)槽等電氣元件。
控制柜和對象之間通過(guò)專(zhuān)用電纜進(jìn)行電氣連接。
采用西門(mén)子基本型變頻器V20,功率0.75kW,供電電壓3AC~380V,輸出頻率0~550Hz,精度0.01Hz。帶有RS485通信接口,集成4路數字量輸入,2路繼電器輸出,2路模擬量輸入(±10V,0~10V,0~20mA,12位分辨率),1路模擬量輸出(0~20mA);具有線(xiàn)性V/F控制、平方V/F控制、可編程多點(diǎn)設定V/F控制,磁通電流控制、電壓/頻率控制等工作模式;可進(jìn)行PID控制、BICO功能、多脈沖高轉矩啟動(dòng)模式、單脈沖高轉矩啟動(dòng)模式、防堵模式、多泵控制、彈性電壓提升控制、擺頻功能、滑差補償、雙斜坡、PWM調制;具備霜凍保護、冷凝保護、氣穴保護、動(dòng)能緩沖、負載故障檢測功能。
采用西門(mén)子高性?xún)r(jià)比小型PLC產(chǎn)品S7-200 Smart CPU SR40,供電電壓AC85~264V,集成24路數字量輸入(DC24V 4mA,漏型?源型可切換)/16路數字量輸出(繼電器輸出),內置24KB程序存儲器、16KB數據存儲器、10KB保持性存儲器、6個(gè)高速計數器(最大200KHz),集成RS485接口、以太網(wǎng)接口,支持RS232、RS485、MODBUS、USS、自由口通訊、S7協(xié)議通訊、PROFIBUS等通信,配有通信編程電纜。并配有8路模擬量輸入EM AE08,4路模擬量輸出模塊EM AQ04。
(十五)其他配件
包含實(shí)訓指導書(shū),各種維護用的螺絲刀、扳手、生料帶、電工膠帶工具,各主要器件的使用說(shuō)明書(shū),實(shí)訓用強弱電導線(xiàn),工程光盤(pán)及軟件,電腦桌等,使用以上配件可以組成一套完整系統,并可完成日常的維護工作。
·實(shí)訓項目
1.壓力變送器的零點(diǎn)遷移和性能測試實(shí)驗2.單容自衡水箱的對象特性測試實(shí)驗
3.雙容自衡水箱的對象特性測試實(shí)驗
4.溫度位式控制實(shí)驗
5.溫度連續控制實(shí)驗
6.單容水箱液位PID控制實(shí)驗
7.水箱液位位式控制實(shí)驗
8.流量定值控制實(shí)驗
9.壓力PID控制實(shí)驗
10.單回路控制系統的質(zhì)量研究