MYG-75高級(jí)過程控制綜合實(shí)驗(yàn)裝置

一、高級(jí)過程控制綜合實(shí)驗(yàn)裝置-概述
一、過程控制裝置功能：（含：1.儀表控制2.DDC控制3.無線網(wǎng)絡(luò)控制4.python控制
1、要求滿足培訓(xùn)基地相關(guān)專業(yè)在熱工儀表、高級(jí)過程自動(dòng)控制原理及系統(tǒng)、火電廠計(jì)算機(jī)控制及系統(tǒng)、熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)、DCS、PLC和現(xiàn)場總線等相關(guān)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)及培訓(xùn)要求。
2、被控對(duì)象要求具有有接口控制箱，控制箱電源和信號(hào)分開�？刂葡浒�括電源裝置、變頻器、溫度調(diào)溫裝置及設(shè)備的基本保護(hù)裝置，要求提供與DCS接口的端子，作為與DCS、PLC的擴(kuò)展接口。

                                                                     （參考圖片)
二、性能指標(biāo)及要求：
1、輸入電源:三相四線制或三相五線制 380V±10％ 50Hz；
2、工作環(huán)境: 溫度–10℃－+40℃　相對(duì)濕度＜85％（25℃）；
3、裝置容量：＜5kVA；外形尺寸：1660mm*780mm*1800mm，全不銹鋼焊接而成。
4、控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)：外形尺寸：1600 mm *700 mm *1600 mm（尺寸誤差≤±2%）。
三、具體系統(tǒng)配置要求
1、框架1套；主體框架要求采用鏡面不銹鋼方管焊接，對(duì)象模型安裝架要求采用38*25*2.0mm的鏡面不銹鋼方管和38*15*1.5mm的鏡面不銹鋼方管焊接而成，安裝底板采用2.5mm厚的不銹鋼工業(yè)板制成。
2、控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)1套；1.控制對(duì)象接口箱分電源箱和信號(hào)接口箱。
3、電源箱主要包含各種電源裝置及電源分配開關(guān)，變頻器、二相移相調(diào)壓裝置等強(qiáng)電裝置；
4、面板材質(zhì)采用鋁材，面板標(biāo)識(shí)采用凹字爛板工藝進(jìn)行加工制作，針對(duì)各種信號(hào)接口均配有文字及符號(hào)說明。所有信號(hào)采用國際標(biāo)準(zhǔn)的IEC信號(hào)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)接口有三相可控硅移相調(diào)壓裝置、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、不銹鋼磁力泵、電磁閥、變頻器及三相電加熱管組成，另外電加熱鍋爐帶有防干燒保護(hù)設(shè)備。并將對(duì)象系統(tǒng)各傳感器檢測及執(zhí)行器控制信號(hào)同面板上的插座相連，便于學(xué)生自己連線組成不同的控制系統(tǒng)。
5、有機(jī)玻璃水箱3只；包括2個(gè)平行上水箱（須和水路圖一致）投標(biāo)時(shí)提供水路圖和下水箱和儲(chǔ)水箱。水箱要求采用透明度高的有機(jī)玻璃，便于直接觀察液位的變化和記錄結(jié)果。上水箱尺寸均為：D=25cm，H=20cm；下水箱尺寸：D=35cm，H=20cm。（誤差≤±2%）
6、工業(yè)模擬鍋爐鍋爐1套；要求共有三個(gè)同心不銹鋼圓筒，從里到外共分三層：內(nèi)層設(shè)有電熱絲加溫裝置，第二層為冷卻層，第三層為溢流層，鍋爐由三相電加熱管加熱的常壓鍋爐，包括加熱層（鍋爐內(nèi)膽）和冷卻層（鍋爐夾套），要求由不銹鋼精制而成，可進(jìn)行溫度實(shí)驗(yàn)。配套加熱器，由可控硅移相控溫，功率達(dá)1.8KW以上。防干燒裝置要求具有防干燒探頭。
7、盤 管1套；模擬工業(yè)現(xiàn)場的管道輸送和滯后環(huán)節(jié)，長25米，管徑15mm，在盤管上有三個(gè)不同的溫度檢測點(diǎn)，滯后時(shí)間常數(shù)不同，在實(shí)驗(yàn)過程中可根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)需要選擇不同的溫度檢測點(diǎn)。盤管的出水通過手動(dòng)閥門的切換既可以流入鍋爐內(nèi)膽，也可以經(jīng)過渦輪流量計(jì)流回儲(chǔ)水箱�？捎脕硗瓿蓽囟鹊臏�后和流量純滯后控制實(shí)驗(yàn)。
8、管道及閥門1套；整個(gè)系統(tǒng)管道由敷塑不銹鋼管連接而成所有的手動(dòng)閥門均采用優(yōu)質(zhì)球閥，儲(chǔ)水箱底部出水閥。
9、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥1套；電動(dòng)調(diào)節(jié)閥是新一代超小型電子式一體化直行程電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。采用精小型電動(dòng)執(zhí)行器伺服放大器，它以220V交流電源為驅(qū)動(dòng)電源，輸入標(biāo)準(zhǔn)的4～20mADC控制信號(hào)，經(jīng)伺服放大器控制，使電機(jī)帶動(dòng)減速器運(yùn)行而產(chǎn)生軸向推力，使閥芯移動(dòng)，改變閥門的開度，達(dá)到對(duì)液位，流量等工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的目的。超小型直行程單座電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。廣泛應(yīng)用于電力、暖通中央空調(diào)、冶金、輕工等行業(yè)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，更適用于高校教學(xué)和科研設(shè)備。 閥體為鑄鐵材質(zhì)，閥芯為不銹鋼材質(zhì)，國標(biāo)法蘭安裝，DC4～20mA電流信號(hào)控制，工稱通徑DN15。該調(diào)節(jié)閥為直行程氣動(dòng)控制調(diào)節(jié)閥，具有精度高、技術(shù)先進(jìn)、體積小、重量輕、推動(dòng)力大、耗氣量少、可靠性高、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。
10、液位變送器4只；三個(gè)液位變送器分別用來對(duì)三個(gè)水箱和鍋爐的液位進(jìn)行檢測，其量程為0～3KPa(以實(shí)際的水箱高度為準(zhǔn))，用于測量水箱液位高度，為直流24V供電、標(biāo)準(zhǔn)兩線制接線4～20mA變送輸出、精度0.5級(jí)，采用工業(yè)用的擴(kuò)散硅壓力變送器，帶不銹鋼隔離膜片，采用信號(hào)隔離技術(shù)，對(duì)傳感器溫度漂移跟隨補(bǔ)償。壓力變送器，其量程為0～80KPa，智能壓變送器傳感器帶HART通訊功能。
11、溫度傳感器5只；裝置中采用了5個(gè)Pt100鉑熱電阻溫度傳感器，分別用來檢測鍋爐內(nèi)膽、鍋爐夾套、盤管（有3個(gè)測試點(diǎn)）以及上水箱出口的水溫。Pt100測溫范圍：-200～+850℃。智能壓變送器傳感器帶HART通訊功能。
12、渦輪流量計(jì)2只；分別用來對(duì)由電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制的動(dòng)力支路、采用標(biāo)準(zhǔn)二線制傳輸方式，工作時(shí)需提供DC24V直流電源。流量范圍：0～1.2m3/h；精度：1.0%；輸出：4～20mA。
13、電磁閥1只；作為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥支路和變頻支路的連通閥，起接通和關(guān)斷兩條支的作用。工作壓力：最小壓力為10Kg/㎝2，最大壓力為7Kg/㎝2；工作溫度：－5～80℃；工作電壓：24VDC。
14、水泵2只；要求采用磁力驅(qū)動(dòng)泵，流量：30升/分，功率：180W。泵體完全采用不銹鋼材料。本裝置采用兩只磁力驅(qū)動(dòng)泵,一只為三相380V恒壓驅(qū)動(dòng)，另一只為二相變頻220V輸出驅(qū)動(dòng)。三相磁力驅(qū)動(dòng)泵揚(yáng)程達(dá)≥12米。
15、二相移相調(diào)壓裝置1套；采用二相全隔離一體化交流移相調(diào)壓器模塊， SMT工藝，DCB陶瓷基板，有LED電源指示和LED輸出調(diào)節(jié)量指示，控制參數(shù)：可輸入0～5V、0～10V、4～20mA；輸出參數(shù)：額定工作電壓：380VAC±10%；
16電加熱管1套；由三根1.0KW電加熱管星形連接而成，對(duì)鍋爐內(nèi)膽內(nèi)的水進(jìn)行加溫。
17、交流變頻器1套；要求采用具備V/F控制、通用磁通矢量控制、最佳勵(lì)磁控制等功能變頻調(diào)速模塊，運(yùn)行特性：多段速15速、PID控制、輸出電流檢測、異常時(shí)再試功能、零電流檢測；輸出頻率范圍：0.2～400Hz；頻率設(shè)定分辨率：0.06Hz/60HZ；頻率精度：最大輸出頻率的±0.1%以內(nèi)；控制信號(hào)輸入為4～20mADC或0～5VDC，交流220V變頻輸出用來驅(qū)動(dòng)三相磁力驅(qū)動(dòng)泵。
18、智能數(shù)字調(diào)節(jié)記錄儀1只；集信號(hào)采集、運(yùn)算、控制、顯示記錄、通信、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存、分析統(tǒng)計(jì)報(bào)表、配置、報(bào)警為一體的智能儀表，采用32M NAND Flash 作為歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)介質(zhì)，還可通過CF卡將組態(tài)設(shè)置和歷史數(shù)據(jù)保存在計(jì)算機(jī)或其他設(shè)備中，將所需要的數(shù)據(jù)永久保存。具有2路模擬量輸入、1路模擬量輸出、2路報(bào)警輸出，支持電流輸入，電壓輸入，熱電阻及熱電偶信號(hào)輸入。
19、現(xiàn)場總線配置系統(tǒng)
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負(fù)載電源 PM 190W
(2)SIEMENSCPU CPU CPU 1515-2 PN，1 MB 程序，5 MB 數(shù)據(jù)；10 ns ；集成 2xPN   接口，1x 以太網(wǎng)接口，1x DP 接口
(3)SIEMENS數(shù)字量輸出，DQ 32x24VDC/0.5A
(4)SIEMENS數(shù)字量輸入，16 DI 緊湊型，24V DC
(5)SIEMENS模擬量輸入，AI 8xU/I/RTD/TC ST
(6)SIEMENS模擬量輸出，AQ 4xU/I ST
(7)SIEMENS存儲(chǔ)卡，4 MB
(8)SIEMENSCP 1542-5；RS485，PROFIBUS 通訊模塊
(9)PA液位變送器   7MF4634-1DD2-3AF6    1只
(10)PA溫度變送器    7NG3213-0NN00       1只
(11)Profibus-PA流量總線儀表             1只
(12)SIEMENS PA Coupler 耦合器
(13)西門子變頻器主體 變頻器操作面板  變頻器通訊板
(14)西門子閥門定位器帶PA
(15)DP通訊線和DP接頭若干
(16)軟件：博圖TIA portal(DEMO) 博圖TIA portal基于TIA博途平臺(tái)的全新的工程組態(tài)軟件，支持SIMATIC S7-1500、SIMATIC S7-1200、SIMATIC S7-300和SIMATIC S7-400控制器、同時(shí)也支持基于PC的SIMATIC WinAC自動(dòng)化系統(tǒng)。
四、滿足實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：
（一）常規(guī)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
2、被控對(duì)象特性測試實(shí)驗(yàn)
3、位式控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
4、單回路控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
5、串能控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)
6、比值控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
7、復(fù)雜控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
（二）過程控制的仿真和基于MATLAB/RTW實(shí)時(shí)控制實(shí)驗(yàn)（要求提供液位單回路、比值控制、串級(jí)控制系統(tǒng) 3 種實(shí)驗(yàn)的Simulink 控制軟件建模界面，建模響應(yīng)曲線，控制界面圖和控制響應(yīng)曲線。）
（三）無線網(wǎng)絡(luò)控制
1、ZIGBEE通訊實(shí)驗(yàn)
2、ZIGBEE組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)（提供觸摸屏的組網(wǎng)圖）
3、WiFi通訊實(shí)驗(yàn)與電腦通信（錄制視頻尋址過程截圖）
4、PID參數(shù)調(diào)節(jié)與控制（提供4個(gè)站點(diǎn)的曲線圖）
5、觸摸屏顯示功能（提供軟件界面）
6、手機(jī)APP顯示與控制（提供軟件界面）
7、開關(guān)量控制實(shí)驗(yàn)
（四）三沖量實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1、基于組態(tài)純仿真控制的給水流量擾動(dòng)下水位的動(dòng)態(tài)特性 提供實(shí)物控制圖，控制響應(yīng)曲線，仿真圖，響應(yīng)曲線
2、基于組態(tài)純仿真控制的汽包水位三沖量控制實(shí)驗(yàn) 提供實(shí)物控制圖，控制響應(yīng)曲線，仿真圖，響應(yīng)曲線
3、基于智能調(diào)節(jié)器控制的蒸汽流量擾動(dòng)下水位的動(dòng)態(tài)特性 提供實(shí)物控制圖，控制響應(yīng)曲線，仿真圖，響應(yīng)曲線
4、基于智能調(diào)節(jié)器控制的給水流量擾動(dòng)下水位的動(dòng)態(tài)特性 提供實(shí)物控制圖，控制響應(yīng)曲線，仿真圖，響應(yīng)曲線
5、基于智能調(diào)節(jié)器控制的汽包水位三沖量控制實(shí)驗(yàn)
（五）Python實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（提供每個(gè)實(shí)驗(yàn)截面圖）
01.基于Python界面設(shè)計(jì)應(yīng)用
02.基于Python界面與邏輯分離應(yīng)用
03.基于Python串口通信應(yīng)用
04.基于Python通信與顯示應(yīng)用
05.基于Python多線程串口通信應(yīng)用
06.基于Python模擬量單通道讀取應(yīng)用
07.基于Python模擬量多通道讀取應(yīng)用
08.基于Python模擬量動(dòng)態(tài)采樣讀取應(yīng)用
09.基于Python控制模擬量輸出應(yīng)用
10.基于Python模擬量定時(shí)讀取應(yīng)用
11.基于Python開關(guān)量頻率讀取應(yīng)用
12.基于Python波形發(fā)生器應(yīng)用
13.基于Python模擬量PID控制應(yīng)用投標(biāo)時(shí)提供軟件界面圖
14.基于Python的傳感器數(shù)據(jù)采集應(yīng)用

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