CS4000高級(jí)過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置

1、cs5000精餡塔過(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、流雖、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

2、制信號(hào)及被控信號(hào)均采用tce標(biāo)準(zhǔn)，即15v 電壓信號(hào)，420ma電流信號(hào)。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)供電要求：?jiǎn)蜗?20v交流電，對(duì)彖1800x600x 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)彖中采用了工業(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

3、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，fcs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(mén)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)。p10ip1o3圖1精餛塔控制實(shí)驗(yàn)裝置總體結(jié)構(gòu)圖2精懈塔控制實(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2

4、20vac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 精懈塔主體c101 原料預(yù)熱盤(pán)管式換熱器e101 塔頂盤(pán)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(dòng)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(jì)量泵p102 塔頂回流計(jì)量泵p104。3、檢測(cè)儀表 p1100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

5、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)稈控制實(shí)驗(yàn)裝置是屮控科教根據(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、

6、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)rti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)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(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)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(chǔ)水箱i rv rf圖3 cs4000高級(jí)過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置圖4 cs4000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，渦倫流量計(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

8、器；通過(guò)閥門(mén)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?、雙容（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)調(diào)壓模塊六號(hào)純滯后水箱x5xkkk五號(hào)加熱水箱l1.通儲(chǔ)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(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p1100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

9、）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(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)。總的 來(lái)看，變化主要體現(xiàn)在i / 0板、操作站和通訊網(wǎng)絡(luò)。控制器相對(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

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(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(shí)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(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