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过程控制实训室

发布时间:2012-05-05 17:23    浏览次数:    来源:

过程控制实训室主要承担生产过程自动化技术、计算机控制技术、电气自动化技术等专业的实践教学任务。实训室主要配备了带有被控对象的过程控制实训装置16套,可以满足自动控制原理、过程控制与装置、自动检测技术与传感器及相关课程的实践教学需要,还为复杂控制系统、智能控制系统等方面的研究提供了控制对象以及控制手段,满足有关企业技术人员、仪表操作人员、系统运行监控人员的实习和培训需要。

一、实训装置特点

(1)系统采用分体式设计,模块化组装结构。可根据不同的需要选择多种控制方式,组成不同的控制系统。

(2)系统具有多样化的控制参数和控制方案。该装置通过管路上的阀门切换和对信号接线板上的信号的连接组合,可构成变化多样的过程控制系统。并且该装置能进行从单变量到多变量控制系统及复杂过程控制系统实验。

(3)采用标准的工业自动化仪表和柔性化工艺设备,使得该装置具有开放性、兼容性和可升级性。装置中的任何仪表和器件的更换不会影响整个装置的功能和性能,有利于拓宽学生的工业现场的知识。

(4)配合网络版组态软件,可以一台设备容纳多组学生实验。即用一台服务器和几台工作站来对同一对象进行操作。

(5)控制对象中包含真正的压力控制对象,可以完成压力控制实验。

二、实训系统组成

1、实训模块

(1)智能调节仪:可选用4台智能调节仪,其中一台具有位式调节功能。

(2)变频器:采用三菱(FR-S520S-0.4K)变频器,输入信号为4~20mA DC,220V变频输出用来驱动三相磁力驱动泵。

(3)比值和前馈-反馈补偿器:与智能仪表一起使用,可以实现流量的单闭环比值、双闭环比值控制实验,也可以实现液位与流量、温度与流量的前馈-反馈控制实验。

(4)解耦装置:与智能仪表一起使用,可以实现锅炉内胆与锅炉夹套温度、上水箱出水口液位与温度的解耦控制实验。

(5)SCR移相调压模块:采用可控硅移相触发装置,输入控制信号0~5V DC或4~20mA DC或10K电位器,输出电压变化范围:0~220V AC,用来控制电加热管加热。

(6)传感器转换接口:流量、温度、压力、液位等传感器的信号输出与转换接口,方便仪表测量。

(7)I/V转换接口:实现电流与电压信号的转换。

(8)温度位式模块:与智能位式调节仪和SCR移相调压模块配合使用,完成温度位式调节功能。

(9)西门子S7-200 PLC模块:选用西门子S7-200 组合模块,含CPU224XP CN,AC/DC/RELAY,14DI/10DO,2AI/1AO;EM231 CN,2 路输入热电阻;EM235 CN,4AI/1AO。可替代智能调节仪,实现装置的整体控制。

3、被控对象

(1)水箱:包括上、中、下水箱和储水箱。上、中、下水箱采用透明长方体有机玻璃,坚实耐用,透明度高,有利于学生直接观察液位的变化和记录结果。三个水箱可以组成一阶、二阶、三阶单回路液位控制实验和双闭环、三闭环液位定值控制等实验。

(2)模拟锅炉:锅炉采用不锈钢精致而成,由两层组成:加热层(内胆)和冷却层(夹套)。作温度定值实验时,可用冷却循环水帮助散热。加热层和冷却层都有温度传感器检测其温度,可做温度串级控制、前馈-反馈控制、比值控制、解耦控制等实验。

(3)压力容器:采用不锈钢做成,上端为半球形,下端为圆柱形,整个为一密封容器。

(4)盘管:由34圈铝塑管环绕而成,可做温度纯滞后实验,在盘管上有两个不同温度检测点,它们的滞后时间常数不同,在实验过程中根据不同的实验需要选择不同的滞后时间常数。盘管出来的水既可以回流到锅炉内胆,也可以经过涡轮流量计完成流量滞后实验。

4、检测装置

(1)液位转换器:采用了三个压力传感器,分别检测上、中、下三个水箱的液位。

(2)流量传送器:采用了三个涡轮流量计,分别测量电动调节阀支路、变频器支路和盘管出水口支路的流量。

(3)温度传感器:采用了五个Pt100传感器(其精度高,热补偿性好),分别测量锅炉内胆、锅炉夹套、盘管进水口、盘管出水口和上水箱的温度。

(4)压力转换器:本装置采用一个压力传感器用来做水压实验。

(5)压力表:量程0.16MPa。

5、执行机构

(1)电动调节阀:选用智能调节阀,用来控制回路流量的调节。

(2)电磁阀:采用电磁阀作为电动阀的旁路,起阶跃干扰作用。

(3)水泵:采用两台磁力驱动泵,采用三相380V恒压驱动,也可用三相变频220V输出。

三、实训内容

过程控制系统的组成认识实训、对象数学模型的测试实训、单闭环控制系统实训(包括:液位、温度、流量、压力控制实训)、串级控制系统实训、温度位式控制实训、比值控制系统实训、滞后控制系统实训、解耦控制系统实训、前馈-反馈控制系统实训和工控组态软件组态控制实训。

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