CS4000高級過程控制實驗裝置

1、cs5000精餡塔過程控制實驗裝置cs5000型過程控制實驗裝置是中控科教根據(jù)自動化及相近專業(yè)的教學(xué)特點和學(xué)生培養(yǎng) 目標(biāo)，結(jié)合國內(nèi)外最新科技動態(tài)而推出的集智能儀表技術(shù)，計算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)，自動控 制技術(shù)為一體的普及型多功能實驗裝置。該裝置本著工程化、人才培養(yǎng)綜合化的設(shè)計原則和 思想設(shè)計開發(fā)，既可以滿足自動控制原理、過程控制、控制儀表、自動檢測技術(shù)與 傳感器、計算機(jī)控制等自動化專業(yè)課程的實驗教學(xué)，對溫度、壓力、流雖、液位等過程 參數(shù)應(yīng)用多種控制方案進(jìn)行控制，同時讓學(xué)生熟悉主流的工業(yè)控制產(chǎn)品，并具備一定操作、 選型、設(shè)計能力，為就業(yè)時迅速進(jìn)入角色打下基礎(chǔ)。cs5000型過程實驗裝置的檢測信號、控

2、制信號及被控信號均采用tce標(biāo)準(zhǔn)，即15v 電壓信號，420ma電流信號。實驗系統(tǒng)供電要求：單相220v交流電，對彖1800x600x 2100mm,重量：200kg對于該實驗裝置，教師與研究生既可以選擇預(yù)定的控制方案進(jìn)行控制實驗；也可以自主 搭建或開發(fā)新型的控制方案進(jìn)行完全開放的實驗；結(jié)合該實驗裝置，博士或碩士研究生完全 可應(yīng)用現(xiàn)代控制理論與方法，完成具有實際意義的學(xué)位論文工作。該系統(tǒng)設(shè)計從工程化、參數(shù)化、現(xiàn)代化、開放性和培養(yǎng)綜合性人才的原則出發(fā)，在實 驗對彖中采用了工業(yè)現(xiàn)場常用的檢測控制裝置！控制采用工業(yè)上常用的ddc采集模塊， 上位機(jī)監(jiān)控軟件采用mcgs工控組態(tài)軟件等。基型產(chǎn)品控制系統(tǒng)有

3、上位監(jiān)控機(jī)加遠(yuǎn)程數(shù) 據(jù)采集計算機(jī)ddc控制系統(tǒng)。對象系統(tǒng)預(yù)留有擴(kuò)展信號接口，用于控制系統(tǒng)二次開發(fā)， 進(jìn)行dcs控制，fcs控制，plc控制開發(fā)。擴(kuò)展控制系統(tǒng)為dcs分布式集散控制系統(tǒng)， 西門子s7300plc加上位wincc組態(tài)軟件。學(xué)生們通過對該實驗裝置的了解和使用，進(jìn) 入企業(yè)后能夠很快適應(yīng)企業(yè)環(huán)境進(jìn)入角色。同時該系統(tǒng)也為教師和研究生提供了一個高水 平的學(xué)習(xí)和研究開發(fā)平臺。p10ip1o3圖1精餛塔控制實驗裝置總體結(jié)構(gòu)圖2精懈塔控制實驗裝置實物圖整個系統(tǒng)由實驗裝置、控制器和軟件系統(tǒng)三部分組成，其中實驗裝置如圖1所示，由機(jī) 械設(shè)備、動力設(shè)備、檢測儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、輔助系統(tǒng)組成，與外部聯(lián)結(jié)僅包括2

4、20vac供電、 標(biāo)準(zhǔn)i/o模擬信號與其它i/o數(shù)字信號。> 實驗裝置1、機(jī)械設(shè)備 精懈塔主體c101 原料預(yù)熱盤管式換熱器e101 塔頂盤管式冷凝器e102 原料罐c103 冋流罐c102 塔頂產(chǎn)品罐c105 塔底罐c1042、動力設(shè)備 電加熱器(2.5 kw) 進(jìn)料泵p101 塔底殘液出料泵p103 塔頂產(chǎn)品計量泵p102 塔頂回流計量泵p104。3、檢測儀表 p1100熱電阻溫度傳感器(用于檢測各塔段溫度、原料進(jìn)塔溫度、塔頂回流溫度) 塔底液位傳感器/回流罐液位傳感器 冷卻水渦輪流量計 塔頂產(chǎn)品/塔頂回流計量泵 進(jìn)料轉(zhuǎn)子流量計。4、執(zhí)行機(jī)構(gòu) 單相可控硅調(diào)壓裝置：用于連續(xù)調(diào)節(jié)塔底加熱

5、功率或塔底溫度 塔頂回流/塔頂產(chǎn)品計量泵：用于控制塔頂回流量與塔頂產(chǎn)品出料量。 比例閥：用于調(diào)節(jié)冷卻水流量5、輔助系統(tǒng)包括 電源控制和信號接口部分 電氣附件控制系統(tǒng) ddc數(shù)據(jù)采集模塊 上位監(jiān)控系統(tǒng)軟件系統(tǒng) 工控組態(tài)軟件 ddc系統(tǒng)實驗軟件cs4000高級過程控制實驗裝置cs4000型過稈控制實驗裝置是屮控科教根據(jù)自動化及相近專業(yè)的教學(xué)特點和學(xué)生培養(yǎng) 目標(biāo)，結(jié)合國內(nèi)外最新科技動態(tài)而推出的集智能儀表技術(shù)，計算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)，自動控 制技術(shù)為一體的普及型多功能實驗裝置。該裝置本著工程化、人才培養(yǎng)綜合化的設(shè)計原則和 思想設(shè)計開發(fā)，既可以滿足自動控制原理、過程控制、控制儀表、自動檢測技術(shù)與 傳感器、

6、計算機(jī)控制等自動化專業(yè)課程的實驗教學(xué)，對溫度、壓力、流量、液位等過程 參數(shù)應(yīng)用多種控制方案進(jìn)行控制，同時讓學(xué)生熟悉主流的工業(yè)控制產(chǎn)品，并具備一定操作、 選型、設(shè)計能力，為就業(yè)時迅速進(jìn)入角色打下基礎(chǔ)。整個系統(tǒng)rti對象系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分組成：cs4000 過程控制 實驗裝置對象系統(tǒng)實驗對象主副管路流量系統(tǒng)四容水箱液位系統(tǒng)加熱水箱純滯后水箱溫度系統(tǒng)檢測機(jī)構(gòu)擴(kuò)散硅式壓力液位傳感器渦輪流量計電磁流量計ptloo熱電阻溫度傳感器執(zhí)行機(jī)構(gòu)可控硅移相調(diào)壓裝置電動調(diào)節(jié)閥變頻器輔助系統(tǒng)漏電保護(hù)器防干燒系統(tǒng)防高溫系統(tǒng)控制系統(tǒng)智能數(shù)字儀表控制系統(tǒng)ddc計算機(jī)直接控制系統(tǒng)plc可編程控制器控制系統(tǒng)電氣控制柜il0i

7、l1帰4一 i -g -*r =f 一 e 一 c -l-si f 廿-fh-f5一nny心m 一fvyi一 l純水r一 r i卩、大儲水箱i rv rf圖3 cs4000高級過程控制實驗裝置圖4 cs4000高級過程控制實驗裝置實物圖雙管路流量系統(tǒng)系統(tǒng)包括兩個獨立的水路動力系統(tǒng)，一路由水泵、電動調(diào)節(jié)閥、電磁流量計組成（主管 路），由電動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量，電磁流量計檢測流量；另一路由變頻器、水泵、渦輪流量計 組成（副管路），由變頻器調(diào)節(jié)流量，渦倫流量計檢測流量?？梢酝瓿啥喾N方式下的流量控 制實驗：單回路流量控制實驗流量比值控制實驗四容水箱液位系統(tǒng)系統(tǒng)提供一組有機(jī)玻璃四容水箱，每個水箱裝有液位變送

8、器；通過閥門切換，任何兩組 動力的水流可以到達(dá)任何一個水箱。因此系統(tǒng)可以完成多種方式下的液位、流量及其組合實 驗：單容、雙容（一階、二階）液位對象特性測試實驗單回路液位控制實驗不同干擾方式下液位控制實驗不同水箱液位串級控制實驗前饋反饋控制實驗耦合控制實驗調(diào)壓模塊六號純滯后水箱x5xkkk五號加熱水箱l1.通儲水箱一二左的癬帰§s械s5?豔杠副管路v60加熱水箱純滯后水箱溫度系統(tǒng)系統(tǒng)提供了一個加熱水箱和一個溫度純滯后水箱，加熱水箱及純滯后水箱不同時間常數(shù) 位置裝有p1100熱電阻檢測溫度，由可控硅控制電加熱管提供可調(diào)熱源，系統(tǒng)可以完成多種 溫度實驗。溫度對象特性測試實驗（包括純滯后特性

9、）不同水流狀態(tài)溫度位式控制實驗不同水流狀態(tài)溫度單回路pid控制實驗不同時間常數(shù)純滯后溫度控制實驗浙大中控dcs系統(tǒng)dcs從1975年問世以來，大約有三次比較大的變革，七十年代操作站的碩件、操作系 統(tǒng)、監(jiān)視軟件都是專用的，由各dcs廠家自己開發(fā)的，也沒有動態(tài)流程圖，通訊網(wǎng)絡(luò)基本 上都是輪詢方式的；八十年代就不一樣了，通訊網(wǎng)絡(luò)較多使用令牌方式；九十年代操作站出 現(xiàn)了通用系統(tǒng)，九十年代末通訊網(wǎng)絡(luò)有部份遵守tcp/ip協(xié)議，有的開始采用以太網(wǎng)?？偟?來看，變化主要體現(xiàn)在i / 0板、操作站和通訊網(wǎng)絡(luò)?？刂破飨鄬碇v變化要小一些。操作 站主要表現(xiàn)在由專用機(jī)變化到通用機(jī)，如pc機(jī)和小型機(jī)的應(yīng)用。但是目前它

10、的操作系統(tǒng)一 般采用unix,也有小系統(tǒng)釆用nt,相比較來看unix的穩(wěn)定性要好一些，nt則有死機(jī)現(xiàn) 象。i/o板主要體現(xiàn)在現(xiàn)場總線的引入dcs系統(tǒng)。從理論上講，一個dcs系統(tǒng)可以應(yīng)用于各種行業(yè)，但是各行業(yè)有它的特殊性，所以dcs 也就出現(xiàn)了不同的分支，有時也由于dcs廠家技術(shù)人員工藝知識的局限性而引起，如 honeywell公司對石化比較熟悉，其產(chǎn)品在石化行業(yè)應(yīng)用較多，而b ailey的產(chǎn)品則在 電力行業(yè)應(yīng)用比較普遍。用戶在選擇dcs的時候主要是要注意其技術(shù)人員是否対該生產(chǎn)工 藝比較熟悉；然后要看該系統(tǒng)適用于多大規(guī)模，比如nt操作系統(tǒng)的就適應(yīng)于較小規(guī)模的系 統(tǒng)；最后是價格，不同的組合價格會有較大的差異，而國產(chǎn)的dcs系統(tǒng)價格比進(jìn)口的dcs 至少要低一半，算上備品備件則要低得更多。dcs由四部份組成：i/o板、控制器、操作站、通訊網(wǎng)絡(luò)。i/o板和控制器國際上各dcs 廠家的技術(shù)水平都相差不遠(yuǎn)，如果說有些差別的話是控制器內(nèi)的算法有多有少，算法的組合 有些不一樣，i/o板的差別在于有的有智能，有些沒有，但是控制器讀取所