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  • SKFDC-14型 现场总线高级过程控制实训系统

    设备外观| 设计简述| 主要参数| 组成及功能| 实训项目| 配置清单

    SKFDC-14型 现场总线高级过程控制实训系统
    所属类别:过程控制系列
    SKFDC-14型 现场总线高级过程控制实训系统
      

    ·设备外观

    ·设计简述

        装置主要由“高级过程控制对象实训系统”、“现场总线控制系统”等组成,满足了国内各高等院校、职业院校和职业教育培训机构所开设的《传感器检测与转换技术》、《过程控制》、《热工自动化》、《自动化仪表》、《自动控制理论》、《计算机控制》及《网络自动化控制》等实训教学要求。装置以设计有热工四大参数(流量、压力、液位、温度)的控制对象为载体,通过上位机系统完成西门子S7-300PLC现场PA总线控制,能进行“过程自动化系统的设计与组件”、“控制系统的配线与连接”、“组态工程的设计与控制程序的编写”、“控制主机与上位机系统的通讯连接”、“过程自动化系统的整机调试与运行”等综合性实训。

    ·主要参数

        1.工作电源:三相四线AC380V±10%  50Hz;
        2.工作环境:温度–10℃~+40℃,相对湿度<85%(25℃),海拨<4000m;
        3.装置容量:≤5.0KVA;
        4.外形尺寸:2800mm×880mm×1800mm;控制柜尺寸:800mm×600mm×1800mm
        5.具有短路保护、漏电保护,安全符合国家标准。

    ·组成及功能

        设备主要由高级过程控制对象系统、现场总线控制系统、配件等组成。
    (一)高级过程控制对象系统
        (1)高级过程控制实训平台(对象系统)由不锈钢框架、水箱、锅炉(由不锈钢锅炉内胆加温筒和封闭式锅炉夹套构成)、盘管、磁力驱动泵、现场仪表、阀门及管路等组成。可以组成温度、压力、流量、液位等控制回路,实现四大热工参数的测量与控制,可进行现场仪表的安装调校、对象特性测试、单回路控制、串级控制、前馈-反馈控制、比值控制、解耦控制等控制实训。
        (2)水箱
        包括上、中、下3个液位水箱和1个储水箱。液位水箱采用透明优质有机玻璃,不但坚实耐用,而且透明度高,便于直接观察液位的变化和记录结果。上、中水箱尺寸均为:D=250mm,H=200mm;下水箱尺寸为:D=350mm,H=200mm。水箱结构独特,由三个槽组成,分别为缓冲槽、工作槽和出水槽,进水时水管的水先流入缓冲槽,出水时工作槽的水经过带燕尾槽的隔板流入出水槽,这样经过缓冲和线性化的处理,工作槽的液位较为稳定,便于观察。水箱底部均接有扩散硅压力传感器与变送器,可对水箱的压力和液位进行检测和变送。上、中、下水箱可以组合成一阶、二阶、三阶单回路液位控制系统和双闭环、三闭环液位串级控制系统。储水箱由不锈钢板制成,尺寸为:长×宽×高=680mm×520mm×430mm,容量为152L,完全能满足上、中、下水箱的实训供水需要。储水箱设有过滤网罩,以防杂物进入水泵和管道。
        (3)锅炉
        有3kW三相电加热管加热的常压锅炉,包括加热层(锅炉内胆)和冷却层(锅炉夹套),均由不锈钢精制而成,主要完成相关的温度实训。做温度实训时,冷却层的循环水可以使加热层的热量快速散发,使加热层的温度快速下降。冷却层和加热层都装有温度传感器检测其温度,可完成温度的定值控制、串级控制,前馈-反馈控制,解耦控制等实训。内胆尺寸:直径Φ=190mm,高度h=500mm,容积=14.2L;锅炉夹套尺寸:直径Φ=270mm,高度h=420mm,容积=9.8L。
        (4)盘管
        模拟工业现场的管道输送和滞后环节,长37米(43圈),管径15mm,在盘管上有三个不同的温度检测点,它们的滞后时间常数不同,在实训过程中可根据不同的实训需要选择不同的温度检测点。盘管的出水通过手动阀门的切换既可以流入锅炉内胆,也可以经过涡轮流量计流回储水箱。它可用来完成温度的滞后和流量纯滞后控制实训。
        (5)管道压力变送器
        采用扩散硅压力变送器对动力系统作用下产生的管道压力进行检测,其量程为0~200KP,精度为0.5级。采用工业扩散硅压力变送器,带不锈钢隔离膜片,同时采用信号隔离技术,对传感器温度漂移跟随补偿液位变送器。
        (6)液位压力变送器
        三个液位压力变送器分别用来对上、中、下三个水箱的液位进行检测,上、中水箱水位检测各采用工业用的扩散硅压力变送器1个,量程为0~5KP,精度为0.5级。带不锈钢隔离膜片,同时采用信号隔离技术,对传感器温度漂移跟随补偿。下水箱采用SIEMENS带PROFIBUS-PA通讯接口的压力传感器1个,SIEMENS带PROFIBUS-PA通讯接口的压力传感器通过总线供电,不需要另外接工作电源。
        (7)温度传感器
        装置中采用了6只Pt100铂电阻温度传感器,分别用来检测锅炉内胆、锅炉夹套、盘管(有3个测试点)、上水箱出口的水温等。Pt100测温范围:-200~+650℃。经过温度变送器,可将温度信号转换成4~20mA直流电流信号。然后送入二次仪表进行温度的测量。Pt100传感器精度高,热补偿性较好,可用于做标准校验用热电阻。
        其中1个温度变送器采用西门子带PROFIBUS-PA通讯接口的温度变送器,直接转化为数字信号。
         (8)流量传感器、变送器
        采用1台电磁流量计与2台涡轮流量计。
        电磁流量计采用西门子带PROFIBUS-PA通讯接口的检测和变送一体的电磁式流量计,用来对电动调节阀支路流量进行检测。
        涡轮流量计的传感器部分为涡轮结构,是一种速度式检测仪表,用于检测水流量的大小,当流量很小时其精度也不会降低。变送器为直流24V供电、4~20mA变送输出、标准两线制接线、精度1.0级,是高精度型传感器、变送器一体式结构的流量检测装置,用来对变频泵支路流量及盘管出口流量进行检测。
        (9)气动调节阀
        采用智能电气阀门定位器控制控制气动调节阀。具PROFIBUS-PA通讯功能。
        (10)水泵
        本装置采用磁力驱动泵,型号为16CQ-8P,流量为30升/分,扬程为8米,功率为180W。泵体完全采用不锈钢材料,以防止生锈,使用寿命长。本装置采用两只磁力驱动泵,一只为三相380V恒压驱动,另一只为三相变频220V输出驱动。
        (11)电磁阀
        电磁阀安装在电动调节阀的旁路,起到阶跃干扰的作用。电磁阀工作压力:最小压力为0Kg/㎝2,最大压力为10Kg/㎝2;工作温度:-5~60℃。
        (12)三相电加热管
        由三根1KW电加热管星形连接而成,用来对锅炉内胆内的水进行加温,每根加热管的电阻值约为50Ω左右。
        (13)管道及阀门
        整个系统管道由敷塑不锈钢管连接而成,所有的手动阀门均采用优质球阀,彻底避免了管道系统生锈的可能性。有效提高了装置的使用年限。其中储水箱底部装有出水阀,当水箱需要更换水时,把出水阀打开将水直接排出。
    (二)现场总线控制系统
        现场总线控制系统由控制柜(包含电源及保护装置)、西门子现场总线控制组件、开关电源、端子排组件等组成,通过学生的安装、接线,可灵活的组成多种控制回路。
        PLC选用西门子300系列标准CPU,CPU 315-2DP,内置256KB工作存储器,自带一个MPI接口,一个PROFIBUS接口,最多可带124个DP从站。I/O地址区域输入为2048字节,输出2048字节。
        配有SM322数字量输出模块,32数字量输出,24VDC,0.5A。
        配有SM331模拟量输入模块,8AI输入,分辨率14bit。
        配有SM332模拟量输出模块,4A0输出,分辨率11/12位。
        配有DP/PA耦合器,6ES7157-0AC85-0XA0,输入电源20.4V-28.8V,支持PROFIBUS DP和PROFIBUS PA协议。最多可连接31个PA现场设备。
        配有DP/PA连接器IM153-2接口模块。
    (三)其他配件
        包含系统运行必须的19芯、42芯航空电缆线,实训指导书,各种维护用的螺丝刀、扳手、生料带、电工胶带、出水管等工具,配套型材电脑桌。各主要器件的使用说明书,实训用强弱电导线,工程光盘及软件等,使用以上配件可以组成一套完整系统,并可完成日常的维护工作。

    ·实训项目

        1.压力变送器的安装与调试
        2.涡轮流量计的安装与调试
        3.电磁流量计的安装与调试
        4.气动调节阀的安装与调试
        5.单容水箱液位定值控制系统
        6.双容水箱液位定值控制系统
        7.单闭环流量定值控制系统
        8.锅炉内胆水温定值控制系统
        9.水箱液位串级控制系统
        10.下水箱液位与进水流量串级控制系统
        11.单闭环流量比值控制系统
        12.双闭环流量比值控制系统
        13.下水箱液位的前馈-反馈控制系统
        14.盘管出水口温度滞后控制系统
        15.盘管出水口流量滞后控制系统
        16.上水箱液位与出口温度解耦控制系统
        17.上位机组态软件的设计与应用
        18.系统控制程序的编写与调试
        19 .西门子PA总线网络配置组态
        20.控制主机与上位机的通讯连接
        21.过程自动化系统的设计、调试与运行

    ·配置清单

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