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TRY-56E型 現場總線過程控制系統實驗裝置

一、過程控制系統概述

“TRY-56E型現場總線過程控制系統實驗裝置”是從高校自動化相關專業教學實驗的需求出發,采用代表機電一體化自動化行業技術潮流的現場總線技術,開發出來的進行通訊和遠程控制的網絡化和數字化實驗裝置。

TRY-56E型現場總線過程控制系統實驗裝置”是由現場總線控制系統和對象系統組成。

1.現場總線控制系統硬件

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(含MMC卡)

(2) DP/PA Coupler 耦合器一個

(3) 8路模擬量輸入模塊SM331模過程控制系統實驗裝置,上海榮育公司

(4) 塊兩個

(5) 4路模擬量輸出模塊SM332模塊一個

(6) 變頻器一個

(7) DP通訊線和DP接頭若干

(8) 通訊處理器CP5611卡一張

2.現場總線控制系統軟件

過程控制系統下位機編程軟件采用SIEMENS公司的下位機編程軟件STEP 7。STEP 7是用于SIMATIC S7-300/400站創建可編程邏輯控制程序的標準軟件,可使用梯形邏輯圖、功能塊圖和語句表。它是SIEMENS SIMATIC工業軟件的組成部分。STEP 7以其強大的功能和靈活的編程方式廣泛應用于工業控制系統,總體說來,它有如下的功能特性:

2可通過選擇SIMATIC工業軟件中的軟件產品進行擴展

2為功能摸板和通訊處理器賦參數值

2強制和多處理器模式

2全局數據通訊

2使用通訊功能塊的事件驅動數據傳送

2組態連接

本套控制系統上位機監控軟件采用SIEMENS公司的上位機監控組態軟件SIMATIC  Wincc。

Wincc指的是Windows Control Center,它是在生產過程自動化中解決可視化和控制任務的監控系統,它提供了適用于工業的圖形顯示、消息、歸檔以及報表的功能模板。高性能的功能耦合、快速的畫面更新以及可靠的數據交換使其具有高度的實用性。

Wincc 是基于Windows NT 32位操作系統的,在Windows NT或Windows 2000標準環境中,Wincc具有控制自動化過程的強大功能,它是基于個人計算機,同時具有極高性價比的操作監視系統。Wincc的顯著特性就是全面開放,它很容易結合用戶的下位機程序建立人機界面,精確地滿足控制系統的要求。不僅如此,Wincc還建立了像DDE、OLE等在Windonws程序間交換數據的標準接口,因此能毫無困難的集成ActiveX控制和OPC服務器、客戶端功能。

Wincc軟件是基于多語言設計的,這意味著可以在中文、德語、英語等眾多語言之間進行選擇。

二、過程控制系統特點

能完整的體現現場過程變量數字化采集。實現從過程變量的現場采集到上位監控的全數字化傳輸。

三、過程控制系統結構

現場總線控制系統結構圖如下:

過程控制系統結構

四、過程控制實驗內容

1.現場總線控制系統(FCS)的組成與認識實驗

2.下位機軟件中的硬件組態和程序編寫

3.上位機軟件中的通信建立和界面組態

4.一階單容上水箱對象特性測試實驗

5.二階雙容水箱對象特性測試實驗

6.上水箱液位PID整定實驗

7.串接雙容下水箱液位PID整定實驗

8.三容液位定值控制實驗

9.鍋爐內膽水溫PID控制實驗

10. 鍋爐夾套水溫PID控制實驗

11. 單閉環流量PID控制實驗

12. 鍋爐內膽水溫位式控制實驗

13. 水箱液位串級控制實驗

14. 三閉環液位控制實驗

15. 鍋爐夾套與內膽水溫串級控制實驗

16. 鍋爐內膽水溫與水流量串級控制實驗

17. 上水箱液位與進水流量串級控制實驗

18. 單閉環流量比值控制實驗

19. 下水箱液位前饋-反饋控制實驗

20. 鍋爐內膽水溫前饋-反饋控制實驗

21. 溫度純滯后控制實驗

22. 流量純滯后控制實驗

23. 鍋爐夾套與內膽水溫解耦控制實驗

24. 上水箱液位與出口水溫解耦控制實驗

控制對象系統

一、過程控制系統組成

1. 過程控制實驗對象系統

實驗對象系統包含有:不銹鋼儲水箱;上、中、下三個串接有機玻璃圓筒型水箱;三相4.5kW電加熱鍋爐(由不銹鋼鍋爐內膽加溫筒和封閉式外循環不銹鋼冷卻鍋爐夾套構成)和鋁塑盤管組成。

系統動力系統有兩套:一套由三相(380V交流)不銹鋼磁力驅動泵、電動調節閥、交流電磁閥、渦輪流量計等組成;另一套由日本三菱變頻器、三相不銹鋼磁力驅動泵(220V變頻)、渦輪流量計等組成。

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

2. 對象系統中的各類檢測變送及執行裝置

(1) 擴散硅壓力變送器三只:分別檢測上水箱、中水箱、下水箱液位;其中下水箱的壓力變送器采用SIEMENS帶PROFIBUS-PA通訊接口的壓力變送器(SIEMENS帶PROFIBUS-PA通訊協議的壓力傳感器通過總線供電,不需要另外接工作電源。

(2) 渦輪流量計三只:分別檢測兩條動力支路及盤管出水口的流量;

(3) Pt100熱電阻溫度傳感器六只:分別用來檢測鍋爐內膽、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、電動調節閥各一個;

(5) 三相380V不銹鋼磁力驅動泵、三相220V不銹鋼磁力驅動泵。

二、過程控制系統主要特點

1.被調參數囊括了流量、壓力、液位、溫度四大熱工參數

2.執行器中既有電動調節閥儀表類執行機構,又有變頻器等電力拖動類執行器

3.系統除了能改變調節器的設定值作階躍擾動外,還可在對象中通過電磁閥和手操作閥制造各種擾動

4.一個被調參數可用不同的動力源、不同的執行器和不同的工藝線路下可演變成多種調節回路,以利于討論、比較各種調節方案的優劣

5.能進行多變量控制系統及特定的過程控制系統實驗

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