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HYGCK-1H現(xiàn)場總線過程控制實(shí)驗(yàn)裝置
高級(jí)現(xiàn)場總線過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)是從高校自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的需求出發(fā)，采用代表自動(dòng)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(jìn)行通訊和遠(yuǎn)程控制的網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)裝置。現(xiàn)場總線過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備是由現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)和對(duì)象系統(tǒng)組成，該對(duì)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(shí)現(xiàn)上位機(jī)根據(jù)采集參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制或者上位機(jī)中進(jìn)行鼠標(biāo)點(diǎn)擊人為控制，為實(shí)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(gè)（含MMC卡）
2）SIEMENS電源模塊一個(gè)
3）PA Coupler 耦合器一個(gè)
4）8路模擬量輸入模塊SM331模塊兩個(gè)
5）4路模擬量輸出模塊SM332模塊一個(gè)
6）變頻器一個(gè)
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(diǎn)：
被控參數(shù)全面，涵蓋了連續(xù)性工業(yè)生產(chǎn)過程中的液位、壓力、流量及溫度等典型參數(shù)；
真實(shí)性、直觀性、綜合性強(qiáng)，控制對(duì)象組件全部來源于工業(yè)現(xiàn)場；
執(zhí)行器中既有氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，又有變頻器、可控硅移相調(diào)壓裝置。調(diào)節(jié)系統(tǒng)除了有設(shè)定值的階躍擾動(dòng)外，還可以通過對(duì)象中的電磁閥和手動(dòng)操作閥制造各種擾動(dòng)；
一個(gè)被調(diào)參數(shù)可在不同的動(dòng)力源、不同的執(zhí)行器和不同的工藝管路下演變成多種調(diào)節(jié)回路，以利于討論、比較各種調(diào)節(jié)方案的優(yōu)劣；
系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮到兩個(gè)信號(hào)在本對(duì)象中存在著相互耦合，二者同時(shí)需要對(duì)原獨(dú)立調(diào)節(jié)系統(tǒng)的被調(diào)參數(shù)進(jìn)行整定，或進(jìn)行解耦實(shí)驗(yàn)，以符合工業(yè)實(shí)際的性能要求；
能進(jìn)行單變量到多變量控制系統(tǒng)及復(fù)雜過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)；
可構(gòu)成從現(xiàn)場檢測到上位機(jī)監(jiān)控檢測之間的全數(shù)字通道。
三、系統(tǒng)組成
1、過程控制實(shí)驗(yàn)對(duì)象系統(tǒng)
實(shí)驗(yàn)對(duì)象系統(tǒng)包含有：不銹鋼儲(chǔ)水箱；上、中、下三個(gè)串接有機(jī)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(dòng)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(dòng)泵、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、交流電磁閥、渦輪流量計(jì)等組成；另一套由220V循環(huán)泵、渦輪流量計(jì)等組成。
整套對(duì)象系統(tǒng)完全由不銹鋼材料制造，包括對(duì)象框架、管道、底板，甚至小到每一顆緊固螺釘。
2、對(duì)象系統(tǒng)中的各類檢測變送及執(zhí)行裝置
1）擴(kuò)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(jì)三只：分別檢測兩條動(dòng)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(dòng)調(diào)節(jié)閥一個(gè)、可控硅溫度控制模塊一只；
5）三相380V不銹鋼磁力驅(qū)動(dòng)泵、220V循環(huán)泵。
四、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：
1、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（DCS）的組成與認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)
2、下位機(jī)軟件中的硬件組態(tài)和程序編寫
3、上位機(jī)軟件中的通信建立和界面組態(tài)
4、一階單容上水箱對(duì)象特性測試實(shí)驗(yàn)
5、二階雙容水箱對(duì)象特性測試實(shí)驗(yàn)
6、上水箱液位PID整定實(shí)驗(yàn)
7、串接雙容下水箱液位PID整定實(shí)驗(yàn)
8、三容液位定值控制實(shí)驗(yàn)
9、鍋爐內(nèi)膽水溫PID控制實(shí)驗(yàn)
10、鍋爐夾套水溫PID控制實(shí)驗(yàn)
11、單閉環(huán)流量PID控制實(shí)驗(yàn)
12、鍋爐內(nèi)膽水溫位式控制實(shí)驗(yàn)
13、水箱液位串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)
14、三閉環(huán)液位控制實(shí)驗(yàn)
15、鍋爐夾套與內(nèi)膽水溫串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)
16、鍋爐內(nèi)膽水溫與水流量串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)
17、上水箱液位與進(jìn)水流量串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)
18、單閉環(huán)流量比值控制實(shí)驗(yàn)
19、下水箱液位前饋-反饋控制實(shí)驗(yàn)
20、鍋爐內(nèi)膽水溫前饋-反饋控制實(shí)驗(yàn)
21、溫度純滯后控制實(shí)驗(yàn)
22、流量純滯后控制實(shí)驗(yàn)
23、鍋爐夾套與內(nèi)膽水溫解耦控制實(shí)驗(yàn)
24、上水箱液位與出口水溫解耦控制實(shí)驗(yàn)
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