ZN-ⅢGCS高級過程控制自動化實訓(xùn)裝置

一、概述
　　ZN-ⅢGCS高級過程控制自動化實訓(xùn)裝置今后的工作方向是：進一步加強管理體制建設(shè),，提高實驗室的管理水平和運行效率,；以現(xiàn)有實驗室硬件為基礎(chǔ)，與多的企事業(yè)單位,、科研機構(gòu),、大專院校聯(lián)合，共同開展技術(shù)咨詢,、技術(shù)培訓(xùn),，進行學(xué)術(shù)交流與合作；進一步加強科學(xué)研究工作,，以過程控制理論為指導(dǎo),，結(jié)合*的工業(yè)控制技術(shù)DCS、PLC等,，不斷通過在過程控制實驗室的訓(xùn)練,，培養(yǎng)學(xué)生對實際工業(yè)過程自動化系統(tǒng)的設(shè)計能力、調(diào)試能力和分析能力,，為今后的學(xué)習(xí)或工作打下堅實的基礎(chǔ)。

二、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(xué)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。

　　"ZN-ⅢGCS高級過程控制自動化實訓(xùn)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SBGCS-68E型中的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

2.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

一）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)*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）ZN-ⅢGCS型 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

六,、實驗內(nèi)容

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