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2025年3月20日

高級(jí)過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置,高級(jí)過程控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備

SBGCS-Ⅲ型高級(jí)過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置

建設(shè)思想

以體現(xiàn)流程類企業(yè)自動(dòng)化與信息系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)與裝備系統(tǒng)為主線，我們?cè)O(shè)計(jì)制作高級(jí)過程控制專業(yè)實(shí)驗(yàn)室綜合實(shí)踐教學(xué)裝置，建立該專業(yè)主題實(shí)驗(yàn)室工程實(shí)踐基地。

產(chǎn)品強(qiáng)烈體現(xiàn)工程化概念，強(qiáng)調(diào)工程化、實(shí)踐化、開放性強(qiáng)，既能完成相關(guān)課程實(shí)驗(yàn)的開設(shè)，又是學(xué)生進(jìn)行工程訓(xùn)練、畢業(yè)設(shè)計(jì)、課程設(shè)計(jì)的平臺(tái)。系統(tǒng)以提高學(xué)生的動(dòng)手能力及就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力為主要目的而設(shè)計(jì)。

通過對(duì)象與基本控制系統(tǒng)，完成基本自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生建立自動(dòng)化知識(shí)系統(tǒng)概念。

體現(xiàn)流程企業(yè)自動(dòng)化與信息系統(tǒng)典型技術(shù)與裝備，將實(shí)踐教學(xué)與教師科研提高層次。

工業(yè)廣泛使用的溫度、流量、液位、壓力四大熱工檢測(cè)傳感裝置，能夠多樣化的體現(xiàn)，并設(shè)計(jì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。

企業(yè)過程自動(dòng)化廣泛采用控制硬件系統(tǒng)和控制軟件得以體現(xiàn)。

搭建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化的過程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

提供合適的理論研究硬件平臺(tái)，使教師在理論層次的研究有自由的驗(yàn)證平臺(tái)。

分時(shí)控制的思想，可以同時(shí)對(duì)兩個(gè)或三個(gè)參數(shù)進(jìn)行采集，比如，一組測(cè)流量，一組測(cè)溫度。對(duì)象系統(tǒng)采用全不銹鋼制作，以美學(xué)的角度且不失工程化概念，審視、打造過程裝備專業(yè)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)對(duì)象系統(tǒng)，將其建成具備時(shí)代氣息的示范實(shí)驗(yàn)室。

過程控制實(shí)驗(yàn)室今后的工作方向是：進(jìn)一步加強(qiáng)管理體制建設(shè)，提高實(shí)驗(yàn)室的管理水平和運(yùn)行效率；以現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室硬件為基礎(chǔ)，與多的企事業(yè)單位、科研機(jī)構(gòu)、大專院校聯(lián)合，共同開展技術(shù)咨詢、技術(shù)培訓(xùn)，進(jìn)行學(xué)術(shù)交流與合作；進(jìn)一步加強(qiáng)科學(xué)研究工作，以過程控制理論為指導(dǎo)，結(jié)合先進(jìn)的工業(yè)控制技術(shù)DCS、PLC等，不斷通過在過程控制實(shí)驗(yàn)室的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)際工業(yè)過程自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力、調(diào)試能力和分析能力，為今后的學(xué)習(xí)或工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

一、系統(tǒng)概述

"高級(jí)現(xiàn)場(chǎng)總線過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置"是從高校自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的需求出發(fā)，采用代表自動(dòng)化行業(yè)技術(shù)潮流的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，開發(fā)出來的進(jìn)行通訊和遠(yuǎn)程控制的網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)裝置。

"SBGCS-Ⅲ高級(jí)現(xiàn)場(chǎng)總線過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置"是由現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)和對(duì)象系統(tǒng)組成。該對(duì)象系統(tǒng)在管道中采用電磁閥替代SBGCS-68E型中的手閥控制各管道的連接，可實(shí)現(xiàn)上位機(jī)根據(jù)采集參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制或者上位機(jī)中進(jìn)行鼠標(biāo)點(diǎn)擊人為控制，為實(shí)現(xiàn)DCS的多種控制策略，系統(tǒng)中上水箱壓力變送器（上水箱液位）采用總線采集參數(shù)"變送器采用帶SIEMENS PROFIBUS-PA通訊接口的壓力變送器（帶SIEMENS PROFIBUS-PA通訊協(xié)議的壓力傳感器通過總線供電，不需要另外接工作電源）"。

1.現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)硬件

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 315-2DP CPU一個(gè)（含MMC卡）

(2)SIEMENS電源模塊一個(gè)

(3)PA Coupler 耦合器一個(gè)

(4)8路模擬量輸入模塊SM331模塊兩個(gè)

(5)4路模擬量輸出模塊SM332模塊一個(gè)

(6)變頻器一個(gè)

(7)DP通訊線和DP接頭若干

(8)MPI-USB通訊線一條

2.現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)軟件

采用SIEMENS WINCC軟件監(jiān)控、SIEMENS STEP7編程

二、系統(tǒng)特點(diǎn)

能完整的體現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)過程變量數(shù)字化采集,實(shí)現(xiàn)從過程變量的現(xiàn)場(chǎng)采集到上位監(jiān)控的全數(shù)字化傳輸,可完成DCS分布控制系統(tǒng)架構(gòu)。

三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：

四、控制對(duì)象

一）系統(tǒng)組成

1.過程控制實(shí)驗(yàn)對(duì)象系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)對(duì)象系統(tǒng)包含有：不銹鋼儲(chǔ)水箱；上、中、下三個(gè)串接有機(jī)玻璃圓筒型水箱；三相4.5kW電加熱鍋爐（由不銹鋼鍋爐內(nèi)膽加溫筒和封閉式外循環(huán)不銹鋼冷卻鍋爐夾套構(gòu)成）和鋁塑盤管組成。

系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)有兩套：一套由SIEMENS變頻器、三相（380V交流）不銹鋼磁力驅(qū)動(dòng)泵、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、交流電磁閥、渦輪流量計(jì)等組成；另一套由220V循環(huán)泵、渦輪流量計(jì)等組成。

整套對(duì)象系統(tǒng)完全由不銹鋼材料制造，包括對(duì)象框架、管道、底板，甚至小到每一顆緊固螺釘。

2.對(duì)象系統(tǒng)中的各類檢測(cè)變送及執(zhí)行裝置

(1)擴(kuò)散硅壓力變送器三只：分別檢測(cè)上水箱、中水箱、下水箱液位；

(2)渦輪流量計(jì)三只：分別檢測(cè)兩條動(dòng)力支路及盤管出水口的流量；

(3)Pt100熱電阻溫度傳感器六只：分別用來檢測(cè)鍋爐內(nèi)膽、鍋爐夾套、盤管（三只）及上水箱出水口水溫；

(4)控制模塊：包含電磁閥21只、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥一個(gè)、可控硅溫度控制模塊一只；

(5)三相380V不銹鋼磁力驅(qū)動(dòng)泵、220V循環(huán)泵。

二）系統(tǒng)主要特點(diǎn)

1.被調(diào)參數(shù)囊括了流量、壓力、液位、溫度四大熱工參數(shù)

2.執(zhí)行器中既有電動(dòng)調(diào)節(jié)閥儀表類執(zhí)行機(jī)構(gòu)，又有變頻器等電力拖動(dòng)類執(zhí)行器

3.系統(tǒng)除了能改變調(diào)節(jié)器的設(shè)定值作階躍擾動(dòng)外，還可在對(duì)象中通過電磁閥制造各種擾動(dòng)

4.一個(gè)被調(diào)參數(shù)可用不同的動(dòng)力源、不同的執(zhí)行器和不同的工藝線路下可演變成多種調(diào)節(jié)回路，以利于討論、比較各種調(diào)節(jié)方案的優(yōu)劣

序號(hào)	設(shè)備名稱	數(shù)量	單位
1	不銹鋼框架	1	套
2	有機(jī)玻璃水桶	3	只
3	不銹鋼下水箱	1	只
4	不銹鋼復(fù)合加熱桶	1	只
5	380V磁力驅(qū)動(dòng)泵	1	只
6	220V循環(huán)泵	1	只
7	SIEMENS 315-2DP CPU	1	只
8	SIEMENS 電源模塊	1	只
9	MMC卡	1	只
10	PA Coupler 耦合器	1	只
11	8路模擬量輸入模	2	只
12	4路模擬量輸出模	1	只
13	SIEMES變頻器MM420	1	只
14	DP通訊線和DP接頭	若干	只
15	擴(kuò)散硅壓力變送器（帶SIEMENS PROFIBUS-PA總線協(xié)議）	1	只
16	擴(kuò)散硅壓力變送器	2	只
17	渦輪流量計(jì)	3	只
18	PT100熱電阻傳感器	6	只
19	電磁閥	21	只
20	空氣開關(guān)	1	只
21	旋鈕	4	只
22	中間繼電器	若干	只
23	DC24V開關(guān)電源	1	只
24	電動(dòng)調(diào)節(jié)閥	1	只
25	可控硅調(diào)壓器	1	只
26	控制柜	1	臺(tái)