TWGF-1型現(xiàn)場(chǎng)總線過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置
一、概述：
TWGF-1型過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置是一套基于現(xiàn)場(chǎng)總線控制的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，它是集自動(dòng)化儀表技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)為一體的多功能實(shí)驗(yàn)裝置。系統(tǒng)包括流量、溫度、液位等熱工參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)測(cè)定、單回路控制、串級(jí)控制、前饋控制、比值控制等多種控制形式。控制系統(tǒng)采用西門(mén)子的分布式I/O單元ET200M，監(jiān)控軟件采用SIMATICWINCC。采用現(xiàn)場(chǎng)總線的液位變送器、壓力變送器、渦輪流量計(jì)、變頻器、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、溫度變送器以及分布式I/O模塊。該實(shí)驗(yàn)裝置既可作為本科、專(zhuān)科、高職過(guò)程控制課程的實(shí)驗(yàn)裝置，也可作為研究生及科研人員在復(fù)雜控制系統(tǒng)、先進(jìn)控制系統(tǒng)研究方面提供物理模擬對(duì)象和實(shí)現(xiàn)手段。同時(shí)也可以作為學(xué)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)總線過(guò)程控制的一個(gè)實(shí)驗(yàn)手段。
TWGF-1型過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置采用西門(mén)子的現(xiàn)場(chǎng)總線過(guò)程控制系統(tǒng)，監(jiān)控軟件采用SIMATIC WINCC。
現(xiàn)場(chǎng)總線是基于全集成自動(dòng)化思想的系統(tǒng)，其集成的核心是統(tǒng)一的過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件，所有的系統(tǒng)信息都存儲(chǔ)于一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中而且只需輸入一次，這樣就大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的整體性和信息的準(zhǔn)確性。通訊采用符合IEC61131-3國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的編程軟件和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備庫(kù)，提供連續(xù)控制、順序控制及編程語(yǔ)言?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備庫(kù)提供大量的常用的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信息及功能塊，可大大簡(jiǎn)化組態(tài)工作，縮短工程周期。它具有ODBC、OLE等標(biāo)準(zhǔn)接口，并且應(yīng)用以太網(wǎng)、PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線等開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)，從而具有很強(qiáng)的開(kāi)放性，可以很容易地連接上位機(jī)管理系統(tǒng)和其它廠商的控制系統(tǒng)。
二、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)：
2、設(shè)備特點(diǎn)：
（1）、分體式設(shè)計(jì)，模塊化組裝式結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)不同的控制系統(tǒng)?？偩€控制系統(tǒng)儀表控制系統(tǒng)。
（2）、三水箱配置；雙路供水系統(tǒng)。
（3）、實(shí)驗(yàn)柜完全敞開(kāi)設(shè)計(jì)，內(nèi)部器件全部可視，有利直觀教學(xué)和維護(hù)，所有管子為不銹鋼管。
（4）、人性化設(shè)計(jì)，配有儲(chǔ)水箱，進(jìn)排水自控裝置，減輕實(shí)驗(yàn)人員勞動(dòng)強(qiáng)度。
（5）、裝置的儀表、部件均選用現(xiàn)代化技術(shù)工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，智能化程度高。精度好，規(guī)格多樣。有利直觀教學(xué)和拓寬學(xué)生工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)知識(shí)。為以后走上社會(huì)打好結(jié)實(shí)基礎(chǔ)。
（6）、安全度高，系統(tǒng)配有漏電保護(hù)，帶保護(hù)套的專(zhuān)用實(shí)驗(yàn)電源連線，及溫控箱防止無(wú)水加溫自動(dòng)控制等，力求保護(hù)人身、設(shè)備安全。
（7）、開(kāi)放度好，在教師指導(dǎo)下，學(xué)生可觀察、可自己動(dòng)手參與操作、可自行編程進(jìn)行驗(yàn)證、可根據(jù)記錄的實(shí)時(shí)曲線進(jìn)行理論分析等。
（8）鍋爐加熱程控保護(hù)系統(tǒng)
A、鍋爐加熱內(nèi)膽加由水位液位保護(hù)裝置，水位不達(dá)到一定的高度，控制系統(tǒng)不能控制可控硅調(diào)壓器工作。
B、電加熱管電源控制開(kāi)關(guān)采用鑰匙開(kāi)關(guān)，不實(shí)驗(yàn)時(shí)，由教師保護(hù)放置鑰匙，避免無(wú)關(guān)人員誤操作。
（9）、電源保護(hù)措施
A、加有電流型漏電保護(hù)器。
B、三相電源加有保險(xiǎn)管，防止斷路。
（10）、電源啟?？刂品绞?；
采用啟停按鈕控制接觸器來(lái)控制電源的啟停。
（11）、漏電保護(hù)裝置及安全性和安全承諾；
A、各種電源及各種儀表的可靠的保護(hù)功能
B、各種電源及各種儀表的強(qiáng)電采用開(kāi)關(guān)控制，學(xué)生不自行接線，不存在強(qiáng)弱電混插的問(wèn)題。
C、實(shí)驗(yàn)強(qiáng)電接線插頭采用封閉式結(jié)構(gòu)，防止觸電事故的發(fā)生。
(8)、系統(tǒng)水路圖
三、技術(shù)參數(shù)與要求:
1、供電電源
單相交流電源：220VAC±10%、50Hz±5%、16A，系統(tǒng)必需接地良好。
2、實(shí)驗(yàn)室應(yīng)有水源和進(jìn)排水口。進(jìn)排水口與設(shè)備間距離一般要求小于10米
3、系統(tǒng)提供直流線性穩(wěn)壓電源（朝陽(yáng)電源產(chǎn)品） 24VDC/1A。
4、上位計(jì)算機(jī)組態(tài)軟件
(1)、采用國(guó)內(nèi)市場(chǎng)應(yīng)用廣泛的組態(tài)軟件， 還應(yīng)有每個(gè)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用工程軟件。
6、外形尺寸（組合后）：對(duì)象:1600mmX750mmX1850mm,
控制柜：830mmX750mmX1900mm。
7、重量：實(shí)驗(yàn)柜，約重200Kg；實(shí)驗(yàn)臺(tái)+實(shí)驗(yàn)架，約重250Kg
8、系統(tǒng)能夠組成以太網(wǎng)西門(mén)子以太網(wǎng)絡(luò)控制
四、系統(tǒng)配置
|
名稱(chēng)
|
單位
|
數(shù)量
|
型號(hào)
|
備注
|
產(chǎn)地
|
|
不銹鋼磁力泵三相磁力泵
|
臺(tái)
|
1
|
MP-55R-380
|
無(wú)泄漏，低噪音，三相220vAC，50/60Hz，250w。
|
上海
|
|
不銹鋼磁力泵二相磁力泵
|
臺(tái)
|
1
|
MP-55R-220
|
無(wú)泄漏，低噪音，三相220vAC，50/60Hz，250w。
|
上海
|
|
溫控調(diào)壓模塊+散熱器
|
套
|
1
|
定制
|
全隔離單相交流可控硅調(diào)壓模塊；控制信號(hào)：4-20mADC。
|
寧波
|
|
加熱環(huán)
|
只
|
1
|
定制
|
功率：2000W，220vAC。
|
上海
|
|
電動(dòng)調(diào)節(jié)閥
|
只
|
1
|
定制
|
帶控制器,控制信號(hào)輸入4-20MA.
|
上海
|
|
溫度變送器
|
只
|
4
|
Pt100熱電阻標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換
|
|
|
|
壓力液位傳感器
|
只
|
3
|
擴(kuò)散硅壓力變送器（0-5KPa）
|
|
|
|
壓力變送器
|
|
2
|
擴(kuò)散硅壓力變送器（0-5KPa）
|
|
|
|
流量計(jì)
|
只
|
1
|
LWGY-10
|
|
|
|
西 門(mén) 子 300 控 制 單 元
|
|
CPU
|
塊
|
1
|
6ES7 315-2AH14-0AB0
|
德國(guó)
|
|
通訊模塊
|
塊
|
1
|
PROFIBUS：
6GK7 542-5DX00-0XE0
|
德國(guó)
|
|
MMC
|
塊
|
1
|
存儲(chǔ)卡4M
6ES7 954-8LC02-0AA0
|
德國(guó)
|
|
變頻器主體
|
塊
|
1
|
|
德國(guó)
|
|
變頻器器操作面板
|
塊
|
1
|
BOP6SE6400-0BP00-0AA0
|
德國(guó)
|
|
DP/PA耦合器7
|
塊
|
1
|
為DP子站將PA設(shè)備連入PROFIBUS-DP，與現(xiàn)場(chǎng)總線型對(duì)象互聯(lián)時(shí)選用
|
德國(guó)
|
|
Profibus-PA液位總線儀表
|
塊
|
1
|
液位測(cè)量帶PA輸出7MF4634-1DD2-3AF6
|
德國(guó)
|
|
AI 模塊
|
塊
|
1
|
6ES7 331-7KF02-0AB0
|
德國(guó)
|
|
AO 模塊
|
塊
|
1
|
6ES7 332-5HD01-0AB0
|
德國(guó)
|
|
導(dǎo)軌
|
塊
|
830mm
|
導(dǎo)軌6ES7 590-1AJ30-0AA0
|
德國(guó)
|
|
連接器
|
套
|
5
|
20腳前連接器40腳前連接器6ES73921AJ000AA0
|
德國(guó)
|
|
WinCC7.0
|
套
|
1
|
帶權(quán)
|
德國(guó)
|
|
STEP7 v5.4
|
套
|
1
|
編程軟件（帶權(quán)）
|
德國(guó)
|
|
T型頭
|
|
3
|
|
德國(guó)
|
|
終端電阻
|
|
1
|
6ES7972-0BA41-0XA0
|
德國(guó)
|
|
DP專(zhuān)用電纜
|
|
10米
|
6XV 1830-0EH10
|
德國(guó)
|
|
常規(guī)儀表控制
|
|
遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊DDC
|
套
|
1
|
4AI/4AO含網(wǎng)絡(luò)功能
|
|
智能制造的遠(yuǎn)程信息化系統(tǒng)
|
套
|
1
|
4路模擬量以上采集通道，多路開(kāi)關(guān)量輸入和輸出。支持TCP/UDP工作方式，設(shè)備均可與PLC、組態(tài)軟件、組態(tài)屏等進(jìn)行通信，將現(xiàn)場(chǎng)的大量不同區(qū)域工業(yè)設(shè)備的數(shù)據(jù)，傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控，設(shè)備診斷、程序維護(hù)和故障報(bào)警等功能，為用戶(hù)提供一種簡(jiǎn)單可靠的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸方案。支持通過(guò)電腦客戶(hù)端、手機(jī) APP 和網(wǎng)頁(yè)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控；支持歷史數(shù)據(jù)記錄，采集和記錄登記的監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并支持列表曲線的數(shù)據(jù)展示和常用的統(tǒng)計(jì)分析；接口開(kāi)放，用戶(hù)可自行組態(tài)；同時(shí)開(kāi)放 HTTP 接口和 SDK 接口，用戶(hù)可自行編程。
|
|
觸摸屏
|
套
|
1
|
觸摸屏面板采用全新的高分辨率16:9寬屏液晶顯示和先進(jìn)的工業(yè)設(shè)計(jì)理念，800×480dpi寬屏顯示設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)屏幕相比具有更大的可視面積，是單個(gè)畫(huà)面中可以顯示更多的信息。
主要參數(shù)：
1、電源：DC24V
2、I/O接口：與主控模塊的I/O口連接
3、顯示類(lèi)型：LED-TFT
4、顏色：256
5、亮度：250cd/m2
6、CPU：ARM,400MHz
7、內(nèi)存：64M DDR SDRAM+8M Flash
8、電源線：直頭品字尾。
9、接口：RS23/RS485/USB/RJ45
能夠使學(xué)員了解工業(yè)觸摸屏的功能及使用方法、掌握與PLC之間的通信知識(shí)，并掌握復(fù)位、置位、交替等功能鍵、圖形（曲線）顯示、動(dòng)態(tài)畫(huà)面跟蹤在觸摸屏中的實(shí)現(xiàn)方法。
|
|
直流伺服電機(jī)
|
套
|
1
|
功率15W，電源DC24V，調(diào)速可達(dá)3000轉(zhuǎn)/分測(cè)速裝置。
|
|
仿真軟件
|
套
|
1
|
要求采用遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊，D/A8024模塊4路模擬輸出4~20mA電流，A/D8017模塊8路模擬輸入1~5V。采用智能調(diào)節(jié)器（精度：0.2級(jí) 輸出：4～20mA）。（1）仿真系統(tǒng)模擬工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的四大熱工參數(shù)，包括液位對(duì)象，溫度對(duì)象，流量對(duì)象，壓力對(duì)象，無(wú)縫對(duì)接“過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置”的控制系統(tǒng)，能夠完成基本對(duì)象特性測(cè)試、單閉環(huán)控制、串級(jí)控制、前饋反饋控制、流量比值控制等實(shí)驗(yàn)，可以替代被控對(duì)象。
（2）仿真軟件要求在軟件設(shè)計(jì)有原理結(jié)構(gòu)圖，具有可開(kāi)發(fā)性。同時(shí)要求可開(kāi)放源代碼給學(xué)校，供學(xué)生自己研究和設(shè)計(jì)，既滿(mǎn)足基本教學(xué)同時(shí)也可作為研究創(chuàng)新平臺(tái)使用。
（3）要求提供流量和液位單回路、比值控制、串級(jí)控制系統(tǒng) 3 種實(shí)驗(yàn)的Simulink 控制軟件建模界面和響應(yīng)曲線。
（4）軟件具有以下界面圖：
1）單容水箱建模界面圖；
2）單容水箱建模響應(yīng)曲線圖；
3）單容水箱控制界面圖；
4）單容水箱液位控制響應(yīng)曲線；
5）比值流量實(shí)物控制圖；
6）比值流量控制響應(yīng)曲線；
7）比值流量仿真圖；
8）比值流量仿真響應(yīng)曲線；
9）上下水箱串級(jí)實(shí)物控制圖；
10）上下水箱串級(jí)液位控制響應(yīng)曲線；
11）上下水箱液位串級(jí)模型仿真圖；
12）上下水箱串級(jí)液位仿真響應(yīng)曲線；
13）上水箱液位流量串級(jí)實(shí)物控制圖；
14）上水箱液位流量串級(jí)試驗(yàn)曲線；
15）上水箱液位流量串級(jí)仿真圖；
16）上水箱液位流量串級(jí)仿真響應(yīng)曲線。
|
|
其它設(shè)備
|
|
名稱(chēng)
|
單位
|
數(shù)量
|
型號(hào)
|
備注
|
產(chǎn)地
|
|
實(shí)驗(yàn)用淡藍(lán)色透明有機(jī)玻璃水箱
|
只
|
3
|
定制
|
三個(gè)圓型有機(jī)玻璃水箱
|
上海
|
|
不銹鋼溫控實(shí)驗(yàn)箱
|
只
|
1
|
定制
|
由加熱箱、冷卻箱、溢流箱、加熱環(huán)、Pt100、溫度變送器組成，并帶有溫顯表和加熱箱內(nèi)無(wú)水?dāng)嚯姳Ｗo(hù)裝置
|
上海
|
|
純滯后實(shí)驗(yàn)裝置
|
只
|
1
|
定制
|
完成滯后實(shí)驗(yàn)
|
上海
|
|
溫度熱交換器
|
|
1
|
定制
|
能夠迅速降低儲(chǔ)水箱的溫度
|
|
|
不銹鋼儲(chǔ)水箱
|
只
|
1
|
|
內(nèi)有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和不銹鋼過(guò)濾網(wǎng)，拆洗方便
|
上海
|
|
電磁閥
|
只
|
2
|
DN15
|
寧波余姚三力信
|
寧波
|
|
接觸器
|
只
|
2
|
220V CJX2-09
|
正泰
|
溫州
|
|
配有24v直流穩(wěn)壓電源
|
只
|
1
|
定制
|
朝陽(yáng)電源
|
遼寧
|
|
全部不銹鋼管及配件，增加設(shè)備的使用壽命。
|
套
|
1
|
定制
|
外加工
|
上海
|
|
實(shí)驗(yàn)臺(tái)及實(shí)驗(yàn)架
|
套
|
1
|
定制
|
定制
|
上海
|
|
鍋爐保護(hù)系統(tǒng)
|
套
|
1
|
定制
|
保護(hù)鍋爐加熱系統(tǒng),無(wú)水時(shí)自動(dòng)切斷電源
|
上海
|
|
軟件系統(tǒng)
|
|
系統(tǒng)組態(tài)軟件
|
套
|
1
|
WinCC Runtime Professional
|
|
|
編程軟件
|
套
|
1
|
SIMATIC STEP 7 Professional
|
|
|
網(wǎng)絡(luò)控制軟件
|
套
|
1
|
|
|
|
以太網(wǎng)網(wǎng)路控制軟件
|
套
|
1
|
網(wǎng)絡(luò)具有以下功能:1、工程師站，可以操作網(wǎng)內(nèi)所有的設(shè)備，可以直接監(jiān)控和修改程序；
監(jiān)控中心，可以監(jiān)控網(wǎng)內(nèi)所有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)；
3、操作員站，可以操作現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，支持所有帶網(wǎng)口的觸摸屏；
4、客戶(hù)端，網(wǎng)內(nèi)的所有客戶(hù)端都可以訪問(wèn)監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)。）
|
|
電腦配置：T4900D I5-7400/8G/1T+256GSSD/集成/無(wú)光驅(qū)/WIN10/19.5寸
五、實(shí)驗(yàn)?zāi)夸?
傳感器的認(rèn)識(shí)與校驗(yàn)
1、壓力變送器的認(rèn)識(shí)與校驗(yàn)
2、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的認(rèn)識(shí)與校驗(yàn)
3、流量計(jì)的認(rèn)識(shí)與校驗(yàn)
4、變頻器的認(rèn)識(shí)
5、 熱電阻的認(rèn)識(shí)和校驗(yàn)
6、 調(diào)節(jié)器的認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)
特性實(shí)驗(yàn)
7、水箱單容特性實(shí)驗(yàn)
8、水箱雙容特性實(shí)驗(yàn)
9、上下水箱雙容特性實(shí)驗(yàn)
10、電動(dòng)閥流量特性實(shí)驗(yàn)
11、變頻器流量特性實(shí)驗(yàn)
12、溫度度特性實(shí)驗(yàn)
13、三容實(shí)驗(yàn)特性實(shí)驗(yàn)
單回路控制實(shí)驗(yàn)
1、位式控制
2、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥支路單容液位控制實(shí)驗(yàn)
3、變頻器支路單容液位控制實(shí)驗(yàn)
4、上水箱雙容液位控制實(shí)驗(yàn)
5、上下水箱雙容液位控制實(shí)驗(yàn)
6、三容液位控制實(shí)驗(yàn)
7、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥支路流量控制實(shí)驗(yàn)
8、變頻器支路流量控制實(shí)驗(yàn)
9、鍋爐內(nèi)膽溫度控制實(shí)驗(yàn)
10、鍋爐內(nèi)膽靜態(tài)溫度控制實(shí)驗(yàn)
11、鍋爐內(nèi)膽溫度動(dòng)態(tài)控制實(shí)驗(yàn)
12、鍋爐內(nèi)膽水溫位式控制
串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)
1、雙容串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)
2、上水箱液位與電動(dòng)閥支路流量串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)
3、上水箱液位與變頻器支路流量串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)
4、三閉環(huán)三容液位串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)
5、下水箱液位與變頻器、循環(huán)泵支路流量的串級(jí)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
比值控制實(shí)驗(yàn)
1、單閉環(huán)比值流量控制實(shí)驗(yàn)
2、隨動(dòng)流量比值控制實(shí)驗(yàn)
前饋反饋控制實(shí)驗(yàn)
1、上水箱液位流量前饋反饋控制實(shí)驗(yàn)
2、爐內(nèi)膽溫度流量前饋反饋控制實(shí)驗(yàn)
解耦控制實(shí)驗(yàn)
1、上水箱雙容液位解耦控制實(shí)驗(yàn)
滯后控制實(shí)驗(yàn)
1．SMITH預(yù)估控制實(shí)驗(yàn)
伺服電機(jī)
1、光電開(kāi)關(guān)電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)與控制
2、齒輪轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn)
觸摸屏控制實(shí)驗(yàn)
多變量控制實(shí)驗(yàn)
三容水箱液位的解耦控制；三容水箱液位的約束控制
網(wǎng)絡(luò)控制實(shí)驗(yàn)提供演示
手機(jī)APP控制
