PCS-SX過程控制過程控制實訓裝置組成和系統(tǒng)認識

1、 PAGE 12PCS-SX過程控制過程控制實訓裝置組成和系統(tǒng)認識1實訓裝置系統(tǒng)組成認識本套實訓裝置主要用來完成常用液位、壓力、流量、溫度傳感器、變送器、管道閥門以及動力系統(tǒng)等安裝和調試類操作的技能實訓。實訓裝置中配備有壓力、流量、溫度、液位傳感器，傳感器輸出電流信號至接線端子。系統(tǒng)結構流程圖如下：對象系統(tǒng)流程圖設備由液位水箱、加熱鍋爐、各類檢測裝置、執(zhí)行器、二套水路動力系統(tǒng)組成?？蓪崿F(xiàn)單回路控制系統(tǒng)、串級控制系統(tǒng)、比值系統(tǒng)、前饋-反饋控制系統(tǒng)實訓項目。液位水箱：液位水箱采用白色優(yōu)質有機玻璃，堅實耐用，透明度高，水箱底部連接有擴散硅液位壓力變送器，可對水箱的壓力和液位進行檢測和變送。儲水箱：儲

2、水箱由不銹鋼板制成，能同時滿足液位水箱和鍋爐的實訓供水需要。儲水箱內部裝有過濾網(wǎng)罩，以防雜物進入水泵和管道造成水泵和渦輪流量計的堵塞。鍋爐：鍋爐由兩層不銹鋼結構組成，內層為加熱圓筒，配備有 1400W 電加熱管，尺寸為：直徑* 高=200*350mm。其頂蓋上還布有一路進水管路和一只溫度傳感器。外層冷卻層同樣擁有獨立的進水管路和出水管，可以有效降低內層圓筒內液體水的溫度，裝有一只溫度傳感器。檢測裝備：擴散硅液位變送器：傳感器為擴散硅壓阻材料，用于測量由水箱液位高度而產(chǎn)生的壓力，為直流 24V 供電、420mA 變送輸出、標準兩線制接線、精度 0.5 級，是常見普通型傳感器、變送器一體式結構的壓

3、力檢測裝置。渦輪流量計：傳感器為渦輪結構，是一種速度式檢測儀表，用于檢測水流量的大小，當流量很小時其精度也不會降低。變送器為直流 24V 供電、420mA 變送輸出、標準兩線制接線、精度 0.5 級，是高精度型傳感器、變送器一體式結構的流量檢測裝置。電磁流量計傳感器采用非均勻磁場技術及特殊的磁路結構，磁場穩(wěn)定可靠，用于檢測水流量的大小。為交流 220VAC 供電，4-20mA 電流輸出，變送器一體式結構的流量檢測裝置管道靜壓變送器：傳感器為擴散硅壓阻材料，用于測量電動調節(jié)閥后端管道壓力的變化情況，為直流 24V 供電、420mA 變送輸出、標準兩線制接線、精度 0.5 級，是常見普通型傳感器、

4、變送器一體式結構的壓力檢測裝置。PT100 熱電阻溫度傳感器：本套實訓裝置的 PT100 熱電阻溫度傳感器，為直流 24V 供電、420mA 變送輸出、標準兩線制接線、精度 0.5 級，安裝在鍋爐上，用以檢測加熱系統(tǒng)介質水的溫度。執(zhí)行器（電動調節(jié)閥）：電動調節(jié)閥安裝在底板上，工作電源為交流 24V，控制信號為直流 010V 的電壓信號動力系統(tǒng)：本實訓裝置的水路動力系統(tǒng)為磁力驅動泵，它的性能好壞直接影響到整套裝置信號檢測的優(yōu)良，本套實訓裝置采用的磁力泵提供了穩(wěn)定的水流、合理的流量和適度的揚程等其它性能指標，因此在各方面的指標都達到了實訓的要求。接線端子：本套裝置設置了接線端子排，為學生提供了開放

5、式實訓平臺,通過實際演練，提高現(xiàn)場操作的技能。2渦輪流量計的安裝調試技能實訓實訓目的：了解渦輪流量計的工作原理。掌握渦輪流量計正確的安裝和接線方法。掌握渦輪流量計調試技能。實訓設施：過程裝備安裝調試技能實訓裝置平臺、實訓導線、常用工具一套。渦輪流量計工作原理：渦輪流量計由渦輪、軸承、前置放大器組成。被測流體沖擊渦輪葉片，使渦輪旋轉， 渦輪的轉速隨流量的變化而變化，即流量大，渦輪的轉速也大，再經(jīng)磁電轉換裝置把渦輪的轉速轉換為相應頻率的電脈沖，經(jīng)前置放大器放大后，送入顯示儀表進行計數(shù)和顯示，根據(jù)單位時間內的脈沖數(shù)和累計脈沖數(shù)即可求出瞬時流量和累積流量。渦輪流量計的構成和流量方程式：渦輪流量計殼體的

6、結構如圖所示：流量計主要由殼體、導流器、支承、渦輪和磁電轉換器組成，渦輪是測量元件，它由導磁系數(shù)較高的不銹鋼材料制成，軸芯上裝有數(shù)片呈螺旋形或直形的葉片，流體作用于葉片，使渦輪轉動。殼體和前后導流件由非導磁的不銹鋼材料制成，導流件對流體起導直作用。在導流件上裝有滾動軸承或滑動軸承，用來支撐轉動的渦輪。將渦輪轉速轉換為電信號的方法以磁電式轉換法應用最廣泛。磁電感應信號檢測器包括磁電轉換器和前置放大器，磁電轉換器由線圈和磁鋼組成， 用于產(chǎn)生與葉片轉速成比例的電信號，前置放大器放大微弱電信號，使之便于遠傳。流體通過渦輪流量計時推動渦輪轉動，渦輪葉片圖 2-1 渦輪流量計結構圖周期性地掃過磁鋼，使磁路

7、磁阻發(fā)生周期性地變化，線圈感應產(chǎn)生的交流電信號頻率與渦輪轉速成正比，即與流速成正比。渦輪流量計的流量方程式表示為：fqv 式中qv 為體積流量； f 為信號脈沖頻率； 為儀表常數(shù)。儀表常數(shù) 與流量計的渦輪結構等因素有關。在流量較小時， 值隨流量增加而增大， 只有流量達到一定值后近似為常數(shù)。在流量計的使用范圍內， 值應保持為常數(shù)，使流量與轉速接近線性關系。渦輪流量計安裝技能：變送器的電源線采用金屬屏蔽線，接地要良好可靠。工作電源為直流 24V變送器應水平安裝，避免垂直安裝，并保證其前后有適應的直管段，一般前 10D， 后 5D。保證流體的流動方向與儀表外殼的箭頭方向一致，不得裝反。測介質對渦輪不

8、能有腐蝕，特別是軸承處，否則應采取措施。注意對磁感應部分不能碰撞。注意事項:安裝渦輪流量計前，管道要清掃。被測介質不潔凈時，要加過濾器。否則渦輪、軸承易被卡住，測不出流量來。拆裝流量計時，對磁感應部分不能碰撞。投運前仔細檢查，確定儀表接線無誤，接地良好，方可送電。安裝渦輪流量計時，前后管道法蘭要水平，否則管道應力對流量計影響很大。渦輪流量計調試技能：圖 2-2 渦輪流量計兩線制接法：+直流電流表-+0VDC24VDC圖 2-2 渦輪流量計變送器兩線制接法具體的接線：將接線端子排上的“24V+”接到流量變送器的“+”，流量變送器的“-”接到信號采集端子“+”（如 PLC-AI0+），信號采集端子

9、“-”（如 PLC-AI0-）接到“24V-”端。將儲水箱中貯足水量，一般接近儲水箱容積的 4/5，然后將相應閥門打開；打開 PCS-SX 控制面板上的總電源開關，給設備上電，打開直流電流表電源；打開水泵 1，觀察直流電流表有無顯示并記錄測量值。手動改變電動調節(jié)閥開度，觀察測量值是否變化，并記錄測量值。實訓報告要求寫出渦輪流量計工作原理。畫出渦輪流量計兩線制線路接法。畫出水路圖。3液位/壓力傳感器認識與檢測實訓目的：了解液位/壓力傳感器的工作原理。掌握液位/壓力傳感器計接線方法。實訓設施：過程裝備安裝調試技能實訓裝置平臺、實訓導線、常用工具一套。擴散硅液位/壓力傳感器的工作原理：擴散硅式壓力變

10、送器的傳感器部分是壓阻式壓力傳感器，它是基于半導體的壓阻效應， 將單晶硅膜片和電阻條采用集成電路工藝結合在一起，構成硅壓阻芯片，然后將芯片封接在傳感器的外殼內，連接出電極引線而制成，如圖 3-1 所示。硅平膜片在微小變形時有良好的彈性特 性，當硅片受壓后，膜片的變形使擴散電阻的阻值發(fā)生變化。其相對電阻變化可表示為：R eR式中e 為壓阻系數(shù)； 為應力。圖 3-1 壓阻式壓力傳感器結構示意圖硅平膜片上的擴散電阻通常構成橋式測量電路，相對的橋臂電阻是對稱布置的，電阻變化時， 電橋輸出電壓與膜片所受壓力成對應關系。上圖所示為一種壓阻式壓力傳感器的結構示意 圖，硅平膜片在圓形硅杯的底部，硅杯的內外兩側

11、輸入被測壓力及參考壓力，本套裝置的傳感器參考壓力為當?shù)卮髿鈮毫?。壓力差使膜片變形，膜片上的兩對電阻阻值發(fā)生變化，使電橋輸出相應壓力變化的信號。為了補償溫度效應的影響，一般還可在膜片上沿對壓力不敏感的晶向生成一個電阻，這個電阻只感受溫度變化，可接入橋路作為溫度補償電阻，以提高測量精度。壓阻式壓力傳感器的靈敏度高，頻率響應高；結構比較簡單，可以小型化；可用于靜態(tài)、動態(tài)壓力測量；應用廣泛，測量范圍在 00.0005MPa、00.002MPa 至 0210MPa。本套裝置擴散硅壓力變送器的儀表量程為 05KP、0100KP 精度為 0.5 級。擴散硅液位/壓力傳感器調試技能：1、 圖 3-2 擴散硅液

12、位/壓力傳感器兩線制接法：+直流電流表-+0VDC24VDC圖 3-2 渦輪流量計變送器兩線制接法具體的接線：將接線端子排上的“24V+”接到變送器的“+”，變送器的“-”接到信號采集端子“+”（如 PLC-AI0+），信號采集端子“-”（如 PLC-AI0-）接到“24V-”端。2、 將儲水箱中貯足水量，一般接近儲水箱容積的 4/5，然后將相應閥門打開；3、 打開 PCS-SX 控制面板上的總電源開關，給設備上電，打開直流電流表電源；4、 打開水泵 1，觀察直流電流表有無顯示并記錄測量值。5、 手動改變電動調節(jié)閥開度，觀察測量值是否變化，并記錄測量值。實訓報告要求6、 寫出擴散硅液位/壓力傳

13、感器工作原理。7、 畫出擴散硅液位/壓力傳感器兩線制線路接法。8、 畫出水路圖。4電動調節(jié)閥的安裝調試技能實訓電動調節(jié)閥是本套裝置的執(zhí)行單元之一，執(zhí)行單元是構成控制系統(tǒng)不可缺少的重要組 成部分。任何一個最簡單的控制系統(tǒng)也必須由檢測環(huán)節(jié)、調節(jié)單元及執(zhí)行單元組成。執(zhí)行單元的作用就是根據(jù)調節(jié)器的輸出，直接控制被控變量所對應的某些物理量，例如液位、溫度、壓力和流量等參數(shù)，從而實現(xiàn)對被控對象的控制目的。因此完全可以說執(zhí)行單元是用來代替人的操作的，是工業(yè)自動化的“手腳”。電動調節(jié)閥的工作原理：執(zhí)行器按照使用能源的種類，可分為氣動、液動和電動三種，本套裝置采用的是智能型單座調節(jié)閥。顧名思義它是由電動執(zhí)行器進

14、行操作的，它接受調節(jié)器的輸出電壓 010VDC 信號，并轉換為相應的輸出軸直線位移，去控制調節(jié)機構已實現(xiàn)自動調節(jié)。電動調節(jié)器的優(yōu)點則是能源采用方便，信號傳輸速度快，傳輸距離遠等。執(zhí)行器有執(zhí)行機構和調節(jié)機構兩部分組成。執(zhí)行機構是執(zhí)行器的推動裝置，它可以按照調節(jié)器的輸出信號量，產(chǎn)生相應的推力，以帶動智能調節(jié)閥的主推動軸產(chǎn)生直線位移，主推動桿總位移為 20mm，控制單座調節(jié)閥 0100%的開度連續(xù)變化。而調節(jié)機構（調節(jié)閥）是執(zhí)行器的調節(jié)裝置，它受執(zhí)行機構的操縱，可以改變調節(jié)閥閥芯與閥座間的流通面積，以達到最終調節(jié)被控介質的目的。電動調節(jié)閥安裝技能：安裝時應使介質的流通方向與閥體標定箭頭方向一致。閥門

15、的口徑與管路直徑不一致時，應該采用漸縮管件。電動調節(jié)閥安裝地點應留有足夠的空間，以便利調試與維修。電動調節(jié)閥最好是正立安裝在水平管道上，特殊需要也可任意安裝，除了使用電動調節(jié)閥倒置外。在閥門的自重較大或者有震動場合傾倒安裝時應該加支撐架。電動調節(jié)閥在安裝時應避免該閥門帶來附加壓力，當調節(jié)閥安裝在管道較長的地方時，應安裝支撐架，使用在震動劇烈的場合，應該采取相應避震措施。電動調節(jié)閥在安裝前，應清洗管道，清除污垢，安裝后使閥門全開，在對管路，閥門進行清洗及實驗各連接處的密封性。注意防潮，另外，安裝在露天場合，應加裝置保護罩，以防暴曬淋濕。手輪操作：必須先斷電源，再手動操作手輪。電動調節(jié)閥具體安裝方

16、式詳見 ML7420A8088 說明書圖解。電動調節(jié)閥調試技能：圖 4-1 電動調節(jié)閥兩線制接法：0VAC24VAC-+V-V+-+電動閥控制信號交流電源圖 4-1 電動調節(jié)閥接線具體的接線：將接線端子排上電動閥控制信號“+”（DZ32）連接到，PLC 信號輸出端 DZ21，電動閥控制信號“-”（DZ31）連接到，PLC 信號輸出端 DZ22。接線檢測無誤后打開 PCS-SX 控制面板上的總電源開關，給設備上電,將手動閥門1V1、V3、V4 打開，將其他手動閥門關閉。下載 PCS-SX-PLC 程序到 PLC，運行 PCS-SX-PLC.MCG 工程軟件，選擇“系統(tǒng)管理” 下拉菜單中的“用戶登

17、錄”,點擊“確認”，用戶登錄完畢。選擇“特性實驗”下拉菜單中的“信號測試”。出現(xiàn)如下的“信號測試”窗口。點擊“通道 0”后面“設置”按鈕，在彈出窗口中輸入 0-32000 間數(shù)值。在控制板上打開調節(jié)閥 1 電源，觀察調節(jié)閥運動情況。手動改變通道 0 輸出值，觀察調節(jié)閥運動情況。實訓報告要求寫出調節(jié)閥計工作原理。畫出調節(jié)閥接線圖。畫出水路圖。5 管道安裝技能實訓實訓目的：了解儀表管道的分類。掌握管道敷設的方法及要求。掌握設計管道的技能。實訓設施：過程裝備安裝調試技能實訓裝置一套、不銹鋼復合管若干、大扳手等常用工具。管道認識:為了檢修方便，儀表工程中儀表、輔助容器、閥門、測量元件等，均用螺紋接頭或

18、法蘭連接。儀表加工件是指儀表與儀表之間，儀表與工藝管道之間，工藝設備儀表與儀表管道之間，儀表管道與工藝管道之間，儀表配管及其附屬裝置之間的金屬、塑料機械加工的總稱， 通常儀表加工件包括儀表接頭，法蘭和法蘭緊固件。儀表接頭儀表接頭也稱儀表管件。它包括所有儀表的接頭、儀表管道接頭、儀表閥門接頭、金屬軟管接頭等。按七流通的介質分，儀表接頭可分三種。第一種儀表接頭流通的介質為工藝介質，即這種接頭直接同工藝介質相接觸。第二種儀表接頭流通的介質為 0.7-0.8MPa 的壓縮空氣。第三種接頭用于保護電纜、電線和補償導線，如儀表電氣接頭和金屬軟管接頭。本套實訓裝置采用的大部分屬于第一種儀表接頭。法蘭法蘭是儀表加工件的一個大類，總的可分為兩類：一類是安裝取源部件用，如壓力、溫度取源部件；另一類是安裝儀表使用。有一片法蘭在設備上或儀表上，另一片法蘭，施工時要根據(jù)施工圖配上。法蘭所使用的墊片的材料由管道介質的特性、溫度及工作壓力來決定。控制閥、孔板、轉子流量計、電磁流量計等法蘭使用的墊片與工藝管道使用的墊片相