JG-CG07 Ⅲ型高级过程控制自动化实训装置

过程控制实验室今后的工作方向是：进一步加强管理体制建设，提高实验室的管理水平和运行效率；以现有实验室硬件为基础，与多的企事业单位、科研机构、大专院校联合，共同开展技术咨询、技术培训，进行学术交流与合作；进一步加强科学研究工作，以过程控制理论为指导，结合先进的工业控制技术DCS、PLC等，不断通过在过程控制实验室的训练，培养学生对实际工业过程自动化系统的设计能力、调试能力和分析能力，为今后的学习或工作打下坚实的基础。

一、系统概述

"高级现场总线过程控制系统实验装置"是从高校自动化相关专业教学实验的需求出发，采用代表自动化行业技术潮流的现场总线技术，开发出来的进行通讯和远程控制的网络化和数字化实验装置。

"JGGCS-Ⅲ高级现场总线过程控制系统实验装置"是由现场总线控制系统和对象系统组成。该对象系统在管道中采用电磁阀替代SBGCS-68E型中的手阀控制各管道的连接，可实现上位机根据采集参数进行自动控制或者上位机中进行鼠标点击人为控制，为实现DCS的多种控制策略，系统中上水箱压力变送器（上水箱液位）采用总线采集参数"变送器采用带SIEMENS PROFIBUS-PA通讯接口的压力变送器（带SIEMENS PROFIBUS-PA通讯协议的压力传感器通过总线供电，不需要另外接工作电源）"。

1.现场总线控制系统硬件

除电气部分给各种工作部件提供电源外，还有下列主要部件：

(1)SIEMENS 315-2DP CPU一个（含MMC卡）

(2)SIEMENS电源模块一个

(3)PA Coupler 耦合器一个

(4)8路模拟量输入模块SM331模块两个

(5)4路模拟量输出模块SM332模块一个

(6)变频器一个

(7)DP通讯线和DP接头若干

(8)MPI-USB通讯线一条

2.现场总线控制系统软件

采用SIEMENS WINCC软件监控、SIEMENS STEP7编程

二、系统特点

能完整的体现现场过程变量数字化采集,实现从过程变量的现场采集到上位监控的全数字化传输,可完成DCS分布控制系统架构。

三、系统结构

现场总线控制系统结构图如下：

四、控制对象

一）系统组成

1.过程控制实验对象系统

实验对象系统包含有：不锈钢储水箱；上、中、下三个串接有机玻璃圆筒型水箱；三相4.5kW电加热锅炉（由不锈钢锅炉内胆加温筒和封闭式外循环不锈钢冷却锅炉夹套构成）和铝塑盘管组成。

系统动力系统有两套：一套由SIEMENS变频器、三相（380V交流）不锈钢磁力驱动泵、电动调节阀、交流电磁阀、涡轮流量计等组成；另一套由220V循环泵、涡轮流量计等组成。

整套对象系统完全由不锈钢材料制造，包括对象框架、管道、底板，甚至小到每一颗紧固螺钉。

2.对象系统中的各类检测变送及执行装置

(1)扩散硅压力变送器三只：分别检测上水箱、中水箱、下水箱液位；

(2)涡轮流量计三只：分别检测两条动力支路及盘管出水口的流量；

(3)Pt100热电阻温度传感器六只：分别用来检测锅炉内胆、锅炉夹套、盘管（三只）及上水箱出水口水温；

(4)控制模块：包含电磁阀21只、电动调节阀一个、可控硅温度控制模块一只；

(5)三相380V不锈钢磁力驱动泵、220V循环泵。

二）系统主要特点

1.被调参数囊括了流量、压力、液位、温度四大热工参数

2.执行器中既有电动调节阀仪表类执行机构，又有变频器等电力拖动类执行器

3.系统除了能改变调节器的设定值作阶跃扰动外，还可在对象中通过电磁阀制造各种扰动

4.一个被调参数可用不同的动力源、不同的执行器和不同的工艺线路下可演变成多种调节回路，以利于讨论、比较各种调节方案的优劣

5.能进行多变量控制系统及特定的过程控制系统实验

三）JGGCS-Ⅲ型高级过程控制系统实验装置"对象系统总貌图

五、主要配置清单

六、实验内容

JG-CG07 热工自动化过程控制实验装置

一、 主要特点
被调参数囊括了流量、压力、液位、温度四大热工参数
系统除了改变调节器的设定值作阶跃扰动外，还可在对象中通过电磁阀和手操作阀制造各种扰动
一个被调参数可用不同动力源、不同的执行器、不同的工艺线路下可演变成多种调节回路，以利于讨论、比较各种调节方案的优劣
能进行多变量控制系统及特定过程控制系统实验
能够完成锅炉汽包虚假水位特性实验以及分段过热控制系统实验

JG-CG07 热工自动化过程控制实验装置

二、技术性能
输入电压：三相五线制380V±10% 50Hz
工作环境：环境温度-5 ℃ ～+40 ℃ 　相对湿度＜85%（25 ℃ ）　海拔＜4000m

三、系统组成
对象系统的结构及组成
实验对象系统包含有：不锈钢储水箱；上水箱为有机玻璃圆筒型水箱；下水箱为不锈钢锅炉汽包；三相4.5kW电加热锅炉（由不锈钢锅炉内胆加温筒和封闭式外循环不锈钢冷却锅炉夹套构成）和铝塑盘管组成。
系统动力系统有三套：一套由三相（380V交流）不锈钢磁力驱动泵、电动调节阀、电磁阀、涡轮流量计等组成；一套由三相不锈钢磁力驱动泵（220V变频）；另一套由三相不锈钢磁力驱动泵（220V变频）、涡轮流量计等组成。
整套对象系统完全由不锈钢材料制造，包括对象框架、管道、底板，甚至小到每一颗紧固螺钉。
对象系统中的各类检测变送及执行装置
扩散硅压力变送器两只：分别检测上水箱、锅炉汽包液位
涡轮流量计三只：分别检测两条动力支路及盘管出水口的流量
Pt100热电阻温度传感器六只：分别用来检测锅炉内胆、锅炉夹套、盘管（三只）及上水箱出水口水温
执行器：包含电磁阀、电动调节阀各一个
三相380V不锈钢磁力驱动泵、三相220V不锈钢磁力驱动泵（2台）以及三相电加热管
四、实验项目
本装置能完成如下实验项目内容：
过程控制系统组成认识实验
过程控制及检测装置硬件结构组成认识
传感器的校正(零点迁移与量程调整)
单容水箱特性测试实验
锅炉汽包虚假水位特性测试
双容水箱特性测试实验
单回路控制系统实验
单回路控制系统的实验
上水箱（或下水箱）液位的定值控制实验
双容水箱液位的定值控制实验
锅炉内胆静态水温的定值控制实验
锅炉内胆动态水温的定值控制实验
锅炉夹套水温的定值控制实验
电动阀支路流量的定值控制实验
变频调速磁力泵支路流量的定值控制实验

	系列过程控制工程实验设备
1多功能机械手分拣堆放系统	7可编程港口装卸储运交通系统
2高级型过程控制综合实验装置	8可编程机械手搬运堆放控制系统（七轴）
3过程测量仪表技能实训装置	9高级过程控制自动化实训装置
4过程控制设备故障诊断与维修技能实训平台	10三容水箱对象系统实验装置
5过程控制综合实验装置(可以选配控制方式)	11现场总线过程控制实验装置
6过程装备安装调试技术实训装置	12现场总线过程控制系统实验装置
	13自动化电梯行车控制系统