SKFDC-14型 現場(chǎng)總線(xiàn)高級過(guò)程控制實(shí)訓系統
所屬類(lèi)別:過(guò)程控制系列
·設備外觀(guān)
·設計簡(jiǎn)述
裝置主要由“高級過(guò)程控制對象實(shí)訓系統”、“現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統”等組成,滿(mǎn)足了國內各高等院校、職業(yè)院校和職業(yè)教育培訓機構所開(kāi)設的《傳感器檢測與轉換技術(shù)》、《過(guò)程控制》、《熱工自動(dòng)化》、《自動(dòng)化儀表》、《自動(dòng)控制理論》、《計算機控制》及《網(wǎng)絡(luò )自動(dòng)化控制》等實(shí)訓教學(xué)要求。裝置以設計有熱工四大參數(流量、壓力、液位、溫度)的控制對象為載體,通過(guò)上位機系統完成西門(mén)子S7-300PLC現場(chǎng)PA總線(xiàn)控制,能進(jìn)行“過(guò)程自動(dòng)化系統的設計與組件”、“控制系統的配線(xiàn)與連接”、“組態(tài)工程的設計與控制程序的編寫(xiě)”、“控制主機與上位機系統的通訊連接”、“過(guò)程自動(dòng)化系統的整機調試與運行”等綜合性實(shí)訓。·主要參數
1.工作電源:三相四線(xiàn)AC380V±10% 50Hz;2.工作環(huán)境:溫度–10℃~+40℃,相對濕度<85%(25℃),海撥<4000m;
3.裝置容量:≤5.0KVA;
4.外形尺寸:2800mm×880mm×1800mm;控制柜尺寸:800mm×600mm×1800mm
5.具有短路保護、漏電保護,安全符合國家標準。
·組成及功能
設備主要由高級過(guò)程控制對象系統、現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統、配件等組成。(一)高級過(guò)程控制對象系統
(1)高級過(guò)程控制實(shí)訓平臺(對象系統)由不銹鋼框架、水箱、鍋爐(由不銹鋼鍋爐內膽加溫筒和封閉式鍋爐夾套構成)、盤(pán)管、磁力驅動(dòng)泵、現場(chǎng)儀表、閥門(mén)及管路等組成??梢越M成溫度、壓力、流量、液位等控制回路,實(shí)現四大熱工參數的測量與控制,可進(jìn)行現場(chǎng)儀表的安裝調校、對象特性測試、單回路控制、串級控制、前饋-反饋控制、比值控制、解耦控制等控制實(shí)訓。
(2)水箱
包括上、中、下3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,不但堅實(shí)耐用,而且透明度高,便于直接觀(guān)察液位的變化和記錄結果。上、中水箱尺寸均為:D=250mm,H=200mm;下水箱尺寸為:D=350mm,H=200mm。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)帶燕尾槽的隔板流入出水槽,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。水箱底部均接有擴散硅壓力傳感器與變送器,可對水箱的壓力和液位進(jìn)行檢測和變送。上、中、下水箱可以組合成一階、二階、三階單回路液位控制系統和雙閉環(huán)、三閉環(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=680mm×520mm×430mm,容量為152L,完全能滿(mǎn)足上、中、下水箱的實(shí)訓供水需要。儲水箱設有過(guò)濾網(wǎng)罩,以防雜物進(jìn)入水泵和管道。
(3)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,主要完成相關(guān)的溫度實(shí)訓。做溫度實(shí)訓時(shí),冷卻層的循環(huán)水可以使加熱層的熱量快速散發(fā),使加熱層的溫度快速下降。冷卻層和加熱層都裝有溫度傳感器檢測其溫度,可完成溫度的定值控制、串級控制,前饋-反饋控制,解耦控制等實(shí)訓。內膽尺寸:直徑Φ=190mm,高度h=500mm,容積=14.2L;鍋爐夾套尺寸:直徑Φ=270mm,高度h=420mm,容積=9.8L。
(4)盤(pán)管
模擬工業(yè)現場(chǎng)的管道輸送和滯后環(huán)節,長(cháng)37米(43圈),管徑15mm,在盤(pán)管上有三個(gè)不同的溫度檢測點(diǎn),它們的滯后時(shí)間常數不同,在實(shí)訓過(guò)程中可根據不同的實(shí)訓需要選擇不同的溫度檢測點(diǎn)。盤(pán)管的出水通過(guò)手動(dòng)閥門(mén)的切換既可以流入鍋爐內膽,也可以經(jīng)過(guò)渦輪流量計流回儲水箱。它可用來(lái)完成溫度的滯后和流量純滯后控制實(shí)訓。
(5)管道壓力變送器
采用擴散硅壓力變送器對動(dòng)力系統作用下產(chǎn)生的管道壓力進(jìn)行檢測,其量程為0~200KP,精度為0.5級。采用工業(yè)擴散硅壓力變送器,帶不銹鋼隔離膜片,同時(shí)采用信號隔離技術(shù),對傳感器溫度漂移跟隨補償液位變送器。
(6)液位壓力變送器
三個(gè)液位壓力變送器分別用來(lái)對上、中、下三個(gè)水箱的液位進(jìn)行檢測,上、中水箱水位檢測各采用工業(yè)用的擴散硅壓力變送器1個(gè),量程為0~5KP,精度為0.5級。帶不銹鋼隔離膜片,同時(shí)采用信號隔離技術(shù),對傳感器溫度漂移跟隨補償。下水箱采用SIEMENS帶PROFIBUS-PA通訊接口的壓力傳感器1個(gè),SIEMENS帶PROFIBUS-PA通訊接口的壓力傳感器通過(guò)總線(xiàn)供電,不需要另外接工作電源。
(7)溫度傳感器
裝置中采用了6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、盤(pán)管(有3個(gè)測試點(diǎn))、上水箱出口的水溫等。Pt100測溫范圍:-200~+650℃。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。
其中1個(gè)溫度變送器采用西門(mén)子帶PROFIBUS-PA通訊接口的溫度變送器,直接轉化為數字信號。
(8)流量傳感器、變送器
采用1臺電磁流量計與2臺渦輪流量計。
電磁流量計采用西門(mén)子帶PROFIBUS-PA通訊接口的檢測和變送一體的電磁式流量計,用來(lái)對電動(dòng)調節閥支路流量進(jìn)行檢測。
渦輪流量計的傳感器部分為渦輪結構,是一種速度式檢測儀表,用于檢測水流量的大小,當流量很小時(shí)其精度也不會(huì )降低。變送器為直流24V供電、4~20mA變送輸出、標準兩線(xiàn)制接線(xiàn)、精度1.0級,是高精度型傳感器、變送器一體式結構的流量檢測裝置,用來(lái)對變頻泵支路流量及盤(pán)管出口流量進(jìn)行檢測。
(9)氣動(dòng)調節閥
采用智能電氣閥門(mén)定位器控制控制氣動(dòng)調節閥。具PROFIBUS-PA通訊功能。
(10)水泵
本裝置采用磁力驅動(dòng)泵,型號為16CQ-8P,流量為30升/分,揚程為8米,功率為180W。泵體完全采用不銹鋼材料,以防止生銹,使用壽命長(cháng)。本裝置采用兩只磁力驅動(dòng)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)。
(11)電磁閥
電磁閥安裝在電動(dòng)調節閥的旁路,起到階躍干擾的作用。電磁閥工作壓力:最小壓力為0Kg/㎝2,最大壓力為10Kg/㎝2;工作溫度:-5~60℃。
(12)三相電加熱管
由三根1KW電加熱管星形連接而成,用來(lái)對鍋爐內膽內的水進(jìn)行加溫,每根加熱管的電阻值約為50Ω左右。
(13)管道及閥門(mén)
整個(gè)系統管道由敷塑不銹鋼管連接而成,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。
(二)現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統
現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統由控制柜(包含電源及保護裝置)、西門(mén)子現場(chǎng)總線(xiàn)控制組件、開(kāi)關(guān)電源、端子排組件等組成,通過(guò)學(xué)生的安裝、接線(xiàn),可靈活的組成多種控制回路。
PLC選用西門(mén)子300系列標準CPU,CPU 315-2DP,內置256KB工作存儲器,自帶一個(gè)MPI接口,一個(gè)PROFIBUS接口,最多可帶124個(gè)DP從站。I/O地址區域輸入為2048字節,輸出2048字節。
配有SM322數字量輸出模塊,32數字量輸出,24VDC,0.5A。
配有SM331模擬量輸入模塊,8AI輸入,分辨率14bit。
配有SM332模擬量輸出模塊,4A0輸出,分辨率11/12位。
配有DP/PA耦合器,6ES7157-0AC85-0XA0,輸入電源20.4V-28.8V,支持PROFIBUS DP和PROFIBUS PA協(xié)議。最多可連接31個(gè)PA現場(chǎng)設備。
配有DP/PA連接器IM153-2接口模塊。
(三)其他配件
包含系統運行必須的19芯、42芯航空電纜線(xiàn),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、出水管等工具,配套型材電腦桌。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.壓力變送器的安裝與調試2.渦輪流量計的安裝與調試
3.電磁流量計的安裝與調試
4.氣動(dòng)調節閥的安裝與調試
5.單容水箱液位定值控制系統
6.雙容水箱液位定值控制系統
7.單閉環(huán)流量定值控制系統
8.鍋爐內膽水溫定值控制系統
9.水箱液位串級控制系統
10.下水箱液位與進(jìn)水流量串級控制系統
11.單閉環(huán)流量比值控制系統
12.雙閉環(huán)流量比值控制系統
13.下水箱液位的前饋-反饋控制系統
14.盤(pán)管出水口溫度滯后控制系統
15.盤(pán)管出水口流量滯后控制系統
16.上水箱液位與出口溫度解耦控制系統
17.上位機組態(tài)軟件的設計與應用
18.系統控制程序的編寫(xiě)與調試
19 .西門(mén)子PA總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )配置組態(tài)
20.控制主機與上位機的通訊連接
21.過(guò)程自動(dòng)化系統的設計、調試與運行