过程控制综合实验室

发布者:信息与控制实验中心发布时间:2017-10-26浏览次数:836

1、SMPT-1000过程控制实验平台

SMPT-1000过程控制半实物仿真实验平台由工控机仿真系统和模型设备及仪表提供了由锅炉和蒸发器组成的水汽热能全流程仿真平台。平台的仿真锅炉系统可拆分成非线性储罐与离心泵单元、动力除氧单元、高阶换热单元、加热炉单元、气包蒸发器单元、蒸馏萃取装置单元,提供由简到难的各个层次的过程控制被控对象。是一款将全数字仿真技术与实物外观模拟装置相结合,集多种实验功能于一体的仿真实验装置。

利用仿真软件可将工艺过程拆分组合成设备级、单元级和流程级。突出了燃烧、蒸发、质量平衡、能量平衡与转换等物理变化过程,工艺机理简单,流程结构相对复杂,可组成从设备、单元、装置到流程四个层次的被控对象。

该设备配有用于过控教学实验的专用教学配套软件,结合锅炉系统工程特点和控制要求,可开设多种类、多层次的过程控制系统的实验与研究,如:储罐的液位和流量控制;除氧器液位、压力流量综和控制,锅炉气包的双冲量、三冲量控制;锅炉燃料-风量控制;锅炉出口蒸汽控制。通过实验使学生了解串级、前馈、比值、均匀、分程、解耦等控制系统的构成方式,掌握控制系统投运的操作流程,具备的对常见过程对象的特性进行分析,进而设计和实现相关控制方案的能力。

SMPT-1000 产生的过程信号还可以通过AI/AO接口和DI/DO接口、Profibus总线、OPC 协议与工业控制器相连,同时配备有操作与联锁停车控制台。可与其他标准工业DCS系统(西门子PCS7、组态王、MCGS)结合可以组成现场站、控制站、操作站三级完整的工业控制环境。

                  

工业锅炉仿真系统工艺全貌图

该设备主要为《过程控制系统》、《计算机控制技术》、《系统建模与仿真》、《工业控制总线技术》等课程的实训、毕业设计课题研究等提供实验平台。

   SMPT-1000 与不同种类的控制器匹配的方案图

SMPT-1000可开展的实验项目类型


        2、DCS控制实验平台

DCS控制平台系统构架

该系统由一套浙江中自PCS1800分布式控制系统、1套西门子S7-400PLC的DCS系统以及3套浙江天煌公司的过程对象系统和高级程控制操作台组成。PSC1800是浙江中自公司开发的的基于机架式安装、全集成多路模拟量和数字量I/O模块的中小型规模DCS控制系统;基于S7-400PLC的DCS系统采用分布式现场总线架构,由西门子S7-400PLC + ET200M IO模块 + X108工业以太网交换机+RF180C无线通信模块组成,可提供现场层/控制层/操作层的多种有线或无线的通信模式。另外3套浙江天煌公司的工程控制综合实验系统则分别以西门子S7-300 PLC+profiBus现场总线系统、研华ADAM6000系列工业以太网远程控制系统、AI智能仪表和RS232/485总线系统提供了构成的计算机DCS远程监控系统等多种方案。

实验室DCS系统实物

被控制的实验对象系统包含有多级水箱液位对象、双容积电加热锅炉温度对象、铝塑盘管组成的流量、温度+滞后对象。被控参数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。

实验操作控制台的控制方案根据工业应用的类型提供了多种选择,控制系统的软件组态环境有西门子Simatic 工业软件、中自CHITIC8.0工业控制应用软件平台、组态王6.5、MCGS5.5等,能进行单变量到多变量控制系统及复杂过程控制系统的组态和调试实验,主要用于开设《过程控制系统》、《计算机控制技术》、课程的实验和研究平台。

实验系统可为《工业控制网络》、《过程控制系统》、《计算机控制技术》等课程的提供专业实验内容,为控制类专业的研究生和本科生的课题研发和应用技能培训提供工程实践平台。

3、过程控制设计、组态和投运综合实验系统

过程控制设计、组态和投运综合实验系统图示

实验系统以泓格7000系列的数据采集模块配合计算机组成了智能化数控平台,被控制对象采用了浙江求是公司的实体控制装置,包括ACT一DT1A型电机转速控制对象,ACT一WKA型温度检测和控制对象、ACT-YK2型双容水箱液位对象。系统主要用于开设过程控制实验的设计型实验内容,在计算机中安装有组态王5.0、MCGS5.5等工业DCS系统的组态软件和虚拟仪器设计软件LabVIEW,在实验中通过选择其中之一通过RS232-RS485通信转换连接和操作实验设备,构建温度、转速、液位等类型的控制系统,使学生进行采集模块测试及参数配置,被测信号采集及通信,控制算法的设计、控制系统组态及用户界面设计、系统投运及参数整定等内容的工程训练,从而掌握控制系统组态、过程对象建模、控制参数预测、过程控制系统投运和控制参数整定等应用型的工程项目内容。

主要的实验项目:泓格4000系列模块的参数配置,利用MSGS5.0 /组态王5.5 / NI LabVIEW  8.5 设计温度/转速/液位信号的测量功能,利用MSGS5.0 /组态王5.5 / NI LabVIEW  8.5 设计并组态温度/转速/液位PID控制系统,温度/转速/液位PID控制系统的投运和参数整定。

4、传感器检测技术实训系统

系统采用浙江天煌公司的THSRZ-2传感器实验装置,可进行40多种传感器的性能验证实验和,并配以可控保温箱等辅助设备,提供不同温度环境下的传感器性能测试实验。实验装置由主控台、传感器及信号处理实训模块、数据采集卡组成。采用的模块化设计,主控台提供多种信号源和信号测量的设备和功能。并以高速USB数据采集卡,实时采集实验数据,通过计算机的虚拟仪器系统对数据进行动态或静态处理和分析

传感器检测技术实训系统实物图

该系统可以开设的主要实验项目内容如下表:


5、工程检测和虚拟仪器实验系统

工程检测和虚拟仪器实验系统

    实验系统以实验台、USB-6009/MCC USB-1280FS-Plus 数据采集模块配合安装了NI LabVIEW软件的计算机组成。系统集被测对象、各种传感器、激励源、处理电路及微机接口等部分于一体,组成了一个完整的基于DAQ平台的数字化虚拟仪器测量系统。系统的传感器实验台配置了十几种传感器元件,并配套了基本的信号处理电路(放大、滤波),提供了电源直流、交流信号源和振动、旋转等机械运动装置,以及数字电压表、频率计、压力表等指示装置,可进行传统的传感器特性验证实验。同时利用USB-6009/MCC USB-1208FS-plus数据采集模块等DAQ设备,通过USB总线与微机连接,在计算机上可进行虚拟仪器系统的数据采集实验,进而完成传感器信号处理系统的综合设计工程实训。该系统开设的实验项目,主要用于本科教学的《自动检测技术》、《传感器技术》等课程的实验教学。主要可完成实验项目如下表所示:

工程检测和虚拟仪器实验系统主要实验项目