CS4000高級(jí)過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置

CS5000精餾塔過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置CS5000型過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置是中控科教根據(jù)自動(dòng)化及相近專業(yè)的教學(xué)特點(diǎn)和學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外最新科技動(dòng)態(tài)而推出的集智能儀表技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)為一體的普及型多功能實(shí)驗(yàn)裝置。該裝置本著工程化、人才培養(yǎng)綜合化的設(shè)計(jì)原則和思想設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，既可以滿足《自動(dòng)控制原理》、《過(guò)程控制》、《控制儀表》、《自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與傳感器》、《計(jì)算機(jī)控制》等自動(dòng)化專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對(duì)溫度、壓力、流量、液位等過(guò)程參數(shù)應(yīng)用多種控制方案進(jìn)行控制，同時(shí)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(jì)能力，為就業(yè)時(shí)迅速進(jìn)入角色打下基礎(chǔ)。CS5000型過(guò)程實(shí)驗(yàn)裝置的檢測(cè)信號(hào)、控制信號(hào)及被控信號(hào)均采用ICE標(biāo)準(zhǔn)，即1～5V電壓信號(hào)，4～20mA電流信號(hào)。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)供電要求：?jiǎn)蜗?20V交流電，對(duì)象1800×600×2100mm，重量：200Kg對(duì)于該實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)；也可以自主搭建或開(kāi)發(fā)新型的控制方案進(jìn)行完全開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)；結(jié)合該實(shí)驗(yàn)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(shí)際意義的學(xué)位論文工作。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)從工程化、參數(shù)化、現(xiàn)代化、開(kāi)放性和培養(yǎng)綜合性人才的原則出發(fā)，在實(shí)驗(yàn)對(duì)象中采用了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)常用的檢測(cè)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?；彤a(chǎn)品控制系統(tǒng)有上位監(jiān)控機(jī)加遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)DDC控制系統(tǒng)。對(duì)象系統(tǒng)預(yù)留有擴(kuò)展信號(hào)接口，用于控制系統(tǒng)二次開(kāi)發(fā)，進(jìn)行DCS控制，F(xiàn)CS控制，PLC控制開(kāi)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(guò)對(duì)該實(shí)驗(yàn)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(shí)該系統(tǒng)也為教師和研究生提供了一個(gè)高水平的學(xué)習(xí)和研究開(kāi)發(fā)平臺(tái)。圖1精餾塔控制實(shí)驗(yàn)裝置總體結(jié)構(gòu)圖2精餾塔控制實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖整個(gè)系統(tǒng)由實(shí)驗(yàn)裝置、控制器和軟件系統(tǒng)三部分組成，其中實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，由機(jī)械設(shè)備、動(dòng)力設(shè)備、檢測(cè)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220VAC供電、標(biāo)準(zhǔn)I/O模擬信號(hào)與其它I/O數(shù)字信號(hào)。實(shí)驗(yàn)裝置1、機(jī)械設(shè)備精餾塔主體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回流罐C102塔頂產(chǎn)品罐C105塔底罐C1042、動(dòng)力設(shè)備電加熱器（2.5KW）進(jìn)料泵P101塔底殘液出料泵P103塔頂產(chǎn)品計(jì)量泵P102塔頂回流計(jì)量泵P104。3、檢測(cè)儀表Pt100熱電阻溫度傳感器（用于檢測(cè)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(jì)塔頂產(chǎn)品/塔頂回流計(jì)量泵進(jìn)料轉(zhuǎn)子流量計(jì)。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)塔底加熱功率或塔底溫度塔頂回流/塔頂產(chǎn)品計(jì)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(hào)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(shí)驗(yàn)軟件CS4000高級(jí)過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置CS4000型過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置是中控科教根據(jù)自動(dòng)化及相近專業(yè)的教學(xué)特點(diǎn)和學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外最新科技動(dòng)態(tài)而推出的集智能儀表技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)為一體的普及型多功能實(shí)驗(yàn)裝置。該裝置本著工程化、人才培養(yǎng)綜合化的設(shè)計(jì)原則和思想設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，既可以滿足《自動(dòng)控制原理》、《過(guò)程控制》、《控制儀表》、《自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與傳感器》、《計(jì)算機(jī)控制》等自動(dòng)化專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對(duì)溫度、壓力、流量、液位等過(guò)程參數(shù)應(yīng)用多種控制方案進(jìn)行控制，同時(shí)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(jì)能力，為就業(yè)時(shí)迅速進(jìn)入角色打下基礎(chǔ)。整個(gè)系統(tǒng)由對(duì)象系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分組成：CS4000過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)象系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)對(duì)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(cè)機(jī)構(gòu)擴(kuò)散硅式壓力液位傳感器渦輪流量計(jì)電磁流量計(jì)Pt100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(dòng)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(jì)算機(jī)直接控制系統(tǒng)PLC可編程控制器控制系統(tǒng)圖3CS4000高級(jí)過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置圖4CS4000高級(jí)過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖雙管路流量系統(tǒng)系統(tǒng)包括兩個(gè)獨(dú)立的水路動(dòng)力系統(tǒng)，一路由水泵、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電磁流量計(jì)組成（主管路），由電動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量，電磁流量計(jì)檢測(cè)流量；另一路由變頻器、水泵、渦輪流量計(jì)組成（副管路），由變頻器調(diào)節(jié)流量，渦輪流量計(jì)檢測(cè)流量?？梢酝瓿啥喾N方式下的流量控制實(shí)驗(yàn)：?jiǎn)位芈妨髁靠刂茖?shí)驗(yàn)流量比值控制實(shí)驗(yàn)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(gè)水箱裝有液位變送器；通過(guò)閥門切換，任何兩組動(dòng)力的水流可以到達(dá)任何一個(gè)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(shí)驗(yàn)：?jiǎn)稳荨㈦p容（一階、二階）液位對(duì)象特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)單回路液位控制實(shí)驗(yàn)不同干擾方式下液位控制實(shí)驗(yàn)不同水箱液位串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)前饋-反饋控制實(shí)驗(yàn)耦合控制實(shí)驗(yàn)加熱水箱-純滯后水箱溫度系統(tǒng)系統(tǒng)提供了一個(gè)加熱水箱和一個(gè)溫度純滯后水箱，加熱水箱及純滯后水箱不同時(shí)間常數(shù)位置裝有Pt100熱電阻檢測(cè)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(shí)驗(yàn)。溫度對(duì)象特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)（包括純滯后特性）不同水流狀態(tài)溫度位式控制實(shí)驗(yàn)不同水流狀態(tài)溫度單回路PID控制實(shí)驗(yàn)不同時(shí)間常數(shù)純滯后溫度控制實(shí)驗(yàn)浙大中控DCS系統(tǒng)DCS從1975年問(wèn)世以來(lái)，大約有三次比較大的變革，七十年代操作站的硬件、操作系統(tǒng)、監(jiān)視軟件都是專用的，由各DCS廠家自己開(kāi)發(fā)的，也沒(méi)有動(dòng)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(kāi)始采用以太網(wǎng)?？偟膩?lái)看，變化主要體現(xiàn)在Ｉ／Ｏ板、操作站和通訊網(wǎng)絡(luò)?？刂破飨鄬?duì)來(lái)講變化要小一些。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。但是目前它的操作系統(tǒng)一般采用UNIX，也有小系統(tǒng)采用NT，相比較來(lái)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(chǎng)總線的引入DCS系統(tǒng)。從理論上講，一個(gè)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(shí)也由于DCS廠家技術(shù)人員工藝知識(shí)的局限性而引起，如HONEYWELL公司對(duì)石化比較熟悉，其產(chǎn)品在石化行業(yè)應(yīng)用較多，而ＢAILEY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(shí)候主要是要注意其技術(shù)人員是否對(duì)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(jià)格，不同的組合價(jià)格會(huì)有較大的差異，而國(guó)產(chǎn)的DCS系統(tǒng)價(jià)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(guó)際上各DCS廠家的技術(shù)水平都相差不遠(yuǎn)，如果說(shuō)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(méi)有，但是控制器讀取所有I/O數(shù)據(jù)