FCGX-123高級現場總線過程控制系統實驗裝置

一、系統概述
“高級現場總線過(guo)程(cheng)控制系統實驗裝(zhuang)置(zhi)”是從高校(xiao)自動(dong)化相(xiang)關(guan)專(zhuan)業教(jiao)學實驗的需(xu)求出發，采用代表自動(dong)化行(xing)(xing)業技(ji)術(shu)潮流的現場總線技(ji)術(shu)，開發出來的進行(xing)(xing)通(tong)訊和遠程(cheng)控制的網絡化和數字化實驗裝(zhuang)置(zhi)。
“高級現(xian)場總(zong)(zong)線(xian)過(guo)程控(kong)制(zhi)系統(tong)實驗裝(zhuang)置”是由(you)現(xian)場總(zong)(zong)線(xian)控(kong)制(zhi)系統(tong)和對象系統(tong)組成。該對象系統(tong)在管(guan)道中采用(yong)電磁閥(fa)(fa)替代中的(de)手閥(fa)(fa)控(kong)制(zhi)各管(guan)道的(de)連(lian)接，可實現(xian)上位(wei)(wei)機根據采集(ji)參(can)數進(jin)行自動(dong)控(kong)制(zhi)或者上位(wei)(wei)機中進(jin)行鼠標點擊人為控(kong)制(zhi)，為實現(xian)DCS的(de)多種控(kong)制(zhi)策略，系統(tong)中上水箱(xiang)壓(ya)力變(bian)送(song)器(qi)(qi)（上水箱(xiang)液位(wei)(wei)）采用(yong)總(zong)(zong)線(xian)采集(ji)參(can)數“變(bian)送(song)器(qi)(qi)采用(yong)帶SIEMENS PROFIBUS-PA通(tong)訊接口的(de)壓(ya)力變(bian)送(song)器(qi)(qi)（帶SIEMENS PROFIBUS-PA通(tong)訊協(xie)議(yi)的(de)壓(ya)力傳感器(qi)(qi)通(tong)過(guo)總(zong)(zong)線(xian)供電，不需(xu)要另(ling)外接工作電源(yuan)）”。
1.現場總線控制(zhi)系統硬件
除電(dian)氣部分(fen)給各(ge)種工作部件提(ti)供(gong)電(dian)源外，還(huan)有下列(lie)主要(yao)部件：
(1)SIEMENS負載電源 PM 190W
(2)SIEMENSCPU 1511-1 PN
(3)SIEMENS數(shu)字(zi)量輸(shu)出，DQ 32x24VDC/0.5A
(4)SIEMENS數字量輸入，16 DI 緊湊型，24V DC
(5)SIEMENS模擬量輸入，AI 8xU/I/RTD/TC ST
(6)SIEMENS模擬(ni)量(liang)輸出，AQ 4xU/I ST
(7)SIEMENS存(cun)儲卡，4 MB
(8)SIEMENSCP 1542-5；RS485，PROFIBUS 通訊模塊
(9)SIEMENS 變頻器 G120C, 無濾波(bo)器, 0.75kW/2.2A(L), 0.55kW
(10)SIEMENSBOP-2 基本操作面板
(11)SIEMENS PA Coupler 耦合器
(12)SIEMENS  9寸觸摸屏(ping)KTP900 PN
(13)DP通訊線和DP接頭(tou)若(ruo)干(gan)
2.現場總(zong)線(xian)控制(zhi)系統軟件
采用SIEMENS WINCC軟件(jian)監控(kong)、SIEMENS STEP7編(bian)程
二、系統(tong)特(te)點
能完(wan)整(zheng)的體現現場過程變量(liang)數字化(hua)采(cai)集,實現從過程變量(liang)的現場采(cai)集到上位(wei)監控的全數字化(hua)傳輸,可完(wan)成DCS分布控制系統架構。
三、系統結構(gou)
現場(chang)總線控制系統結構圖如下：

四、控制(zhi)對象
一）、系(xi)統組成
1.過(guo)程(cheng)控制實驗(yan)對象系(xi)統
實驗對象系統包(bao)含有：不銹鋼儲水箱；上、中、下三(san)個串(chuan)接有機(ji)玻璃圓筒型水箱；三(san)相4.5kW電(dian)加(jia)(jia)熱鍋爐(lu)(lu)（由不銹鋼鍋爐(lu)(lu)內膽(dan)加(jia)(jia)溫筒和封(feng)閉(bi)式(shi)外(wai)循環(huan)不銹鋼冷卻鍋爐(lu)(lu)夾套構成）和鋁塑盤管組(zu)成。
系統(tong)動(dong)力系統(tong)有兩套(tao)：一套(tao)由SIEMENS變頻器(qi)、三相(xiang)（380V交流(liu)）不(bu)銹(xiu)鋼磁力驅動(dong)泵、電動(dong)調(diao)節閥(fa)、交流(liu)電磁閥(fa)、渦輪流(liu)量計(ji)(ji)等組成；另一套(tao)由220V循(xun)環(huan)泵、渦輪流(liu)量計(ji)(ji)等組成。
整套對象系(xi)統完全由不銹鋼材料制造，包括對象框架、管道、底(di)板，甚至小到每一顆緊(jin)固(gu)螺(luo)釘。
2.對象(xiang)系統(tong)中的各類檢測變送(song)及執行裝(zhuang)置
(1)擴散硅(gui)壓力(li)變送器三(san)只：分(fen)別檢測上水(shui)箱、中水(shui)箱、下水(shui)箱液位；
(2)流量(liang)計三只(zhi)：分(fen)別檢測兩條(tiao)動力(li)支路及(ji)盤管出水口的(de)流量(liang)；（一只(zhi)電磁(ci)流量(liang)計，2只(zhi)渦輪流量(liang)計）
(3)Pt100熱(re)電(dian)阻(zu)溫(wen)度傳感器六只：分(fen)別用來檢測鍋爐內(nei)膽(dan)、鍋爐夾套(tao)、盤管（三只）及上水箱出水口水溫(wen)；
(4)控制(zhi)模(mo)塊：包含電磁閥15只、電動調節閥一(yi)個(ge)、可(ke)控硅(gui)溫度控制(zhi)模(mo)塊一(yi)只；
(5)三相380V不銹鋼磁力驅動泵、220V循環泵。
二）、系統主要特(te)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(zhi)(zhi)行(xing)(xing)器(qi)中既有電動(dong)調節閥(fa)儀表類執(zhi)(zhi)行(xing)(xing)機構，又有變(bian)頻(pin)器(qi)等電力拖動(dong)類執(zhi)(zhi)行(xing)(xing)器(qi)
3.系統除了能(neng)改變調節器的設定值(zhi)作階(jie)躍擾(rao)動(dong)(dong)外，還可在對象中通過電磁閥制造各種擾(rao)動(dong)(dong)
4.一個被(bei)調參(can)數可(ke)用不同(tong)的動力源、不同(tong)的執行器和不同(tong)的工藝線(xian)路下可(ke)演變(bian)成多種(zhong)調節回路，以(yi)利于討論、比較各種(zhong)調節方案的優劣
5.能進行多變(bian)量控(kong)制(zhi)系(xi)統及特定的過程控(kong)制(zhi)系(xi)統實驗
三）、“高級(ji)過程控制系統(tong)(tong)實驗裝置”對(dui)象系統(tong)(tong)總(zong)貌圖

五、主要配置(zhi)清單

六、實驗內容
1.現(xian)場總線(xian)控(kong)制系(xi)統（DCS）的組成與認識驗
2.下位機軟(ruan)件(jian)中(zhong)的(de)硬件(jian)組態(tai)和程序編寫
3.上(shang)位機(ji)軟(ruan)件中的通信建立和界面(mian)組(zu)態
4.一階單容(rong)上水箱對象特性測(ce)試實驗
5.二(er)階雙容水箱對象特(te)性測(ce)試實驗
6.上水箱液位PID整定實驗(yan)
7.串接雙容下水箱液(ye)位(wei)PID整定(ding)實驗
8.三容液位定值控制(zhi)實驗
9.鍋(guo)爐內膽水(shui)溫PID控制(zhi)實驗(yan)
10.鍋爐夾(jia)套水溫PID控制(zhi)實驗
11.單閉環(huan)流量(liang)PID控制(zhi)實(shi)驗(yan)
12.鍋爐內膽水溫位(wei)式控制(zhi)實驗
13.水箱(xiang)液位串級(ji)控制實驗
14.三(san)閉環(huan)液位(wei)控制實驗
15.鍋爐夾(jia)套(tao)與內膽水溫串(chuan)級(ji)控制實驗
16.鍋爐內膽水溫與水流量串(chuan)級(ji)控(kong)制實(shi)驗
17.上水箱液位與進水流量(liang)串級控制實(shi)驗
18.單閉環流量比值控制實驗
19.下水箱液位前(qian)饋-反饋控制實(shi)驗(yan)
20.鍋爐內膽水溫前(qian)饋(kui)-反(fan)饋(kui)控制實驗
21.溫度純滯(zhi)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(wen)解耦控(kong)制實驗
24.上水箱液位與出口水溫(wen)解(jie)耦控制實