YUY-CG08现场总线过程控制系统实验装置

一、系统概述
“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。
“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。
现场总线高级过程控制对象系统实验装置：
（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；另一套由日本三菱变频器、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；其中下水箱的压力变送器采用SIEMENS带PROFIBUS-PA通讯接口的压力变送器（SIEMENS带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）。
(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；其中调节阀支路的流量检测采用SIEMENS带PROFIBUS-PA通讯接口的检测和变送一体的电磁式流量计。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；
(3)控制模块：包含电磁阀、电动调节阀各一个；调节阀采用SIEMENS带PROFIBUS-PA通讯接口的气动调节阀，用来进行回路流量的调节。它具有精度高、技术*、体积小、重量轻、推动力大、耗气量少、可靠性高、操作方便等优点。由CPU直接发送的数字信号控制阀门的开度，本气动调节阀自动进行零点校正，使用和校正都非常方便
(4)三相380V不锈钢磁力驱动泵、三相220V不锈钢磁力驱动泵。
(5)变频器采用SIEMENS带PROFIBUS-DP通讯接口模块的变频器，其输入电压为单相AC220V，输出为三相AC220V。
(6)空气压缩机采用具有无油，气量自动调节系统的空压机，用于给气动调节阀提供气源。
（二）系统主要特点
1.本套实验装置既包含了各种常规的检测装置，又包含了SIEMENS PA接口的总线检测装置；
2.被控参数全面，涵盖了连续性工业生产过程中的液位、压力、流量及温度等典型参数；
3.真实性、直观性、综合性强，控制对象组件全部来源于工业现场；
4.执行器中既有气动调节阀，又有变频器、可控硅移相调压装置。调节系统除了有设定值的阶跃扰动外，还可以通过对象中的电磁阀和手动操作阀制造各种扰动；
5.一个被调参数可在不同的动力源、不同的执行器和不同的工艺管路下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；
6.系统设计时考虑到两个信号在本对象中存在着相互耦合，二者同时需要对原独立调节系统的被调参数进行整定，或进行解耦实验，以符合工业实际的性能要求；
7.能进行单变量到多变量控制系统及复杂过程控制系统实验；
可构成从现场检测到上位机监控检测之间的全数字通道。
现场总线过程控制系统实验装置：
（一）系统结构
“现场总线过程控制系统”为工业现场控制柜结构，它是“现场总线过程控制对象系统实验装置”的控制部分，其控制网络的控制流程图如下：

1.硬件介绍 1.现场总线控制系统（FCS）的组成与认识实验
2.下位机软件中的硬件组态和程序编写
3.上位机软件中的通信建立和界面组态
4.一阶单容上水箱对象特性测试实验
5.二阶双容水箱对象特性测试实验
6.上水箱液位PID整定实验
7.串接双容下水箱液位PID整定实验
8.三容液位定值控制实验
9.锅炉内胆水温PID控制实验
10.锅炉夹套水温PID控制实验
11.单闭环流量PID控制实验
12.锅炉内胆水温位式控制实验
13.水箱液位串级控制实验
14.三闭环液位控制实验
15.锅炉夹套与内胆水温串级控制实验
16.锅炉内胆水温与水流量串级控制实验
17.上水箱液位与进水流量串级控制实验
18.单闭环流量比值控制实验
19.下水箱液位前馈-反馈控制实验
20.锅炉内胆水温前馈-反馈控制实验
21.温度纯滞后控制实验
22.流量纯滞后控制实验
23.锅炉夹套与内胆水温解耦控制实验
24.上水箱液位与出口水温解耦控制实验

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