JDGCS-68E現(xiàn)場(chǎng)總線過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置
現(xiàn)場(chǎng)總線過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置由PLC主控系統(tǒng)、鍋爐、三級(jí)串接水箱、管路及各種檢測(cè)、執(zhí)行與控制設(shè)備組成。其中主控站由西門子S7-300 CPU（CPU315-2DP）、DP/PA耦合器及相關(guān)I/O DP從站組成，并基于PROFIBUS-DP與PA總線實(shí)現(xiàn)設(shè)備間及部分檢測(cè)器件間的數(shù)據(jù)交互?，F(xiàn)場(chǎng)總線過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置可模擬連續(xù)工業(yè)生產(chǎn)過程中溫度、壓力、流量、液位的檢測(cè)與控制，實(shí)現(xiàn)從單變量到多變量乃至復(fù)雜過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，以及PID控制、串級(jí)控制、比值控制、前饋-反饋控制、滯后控制及解耦控制算法的仿真與調(diào)試，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用PLC、DP/PA總線技術(shù)解決過程控制問題的能力。
一、系統(tǒng)概述
“現(xiàn)場(chǎng)總線過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置”是從高校自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的需求出發(fā)，采用代表自動(dòng)化行業(yè)技術(shù)潮流的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，開發(fā)出來的進(jìn)行通訊和遠(yuǎn)程控制的網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)裝置?，F(xiàn)場(chǎng)總線過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置”是由現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)和對(duì)象系統(tǒng)組成。
現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)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(gè)（含MMC卡）
2. DP/PA Coupler 耦合器一個(gè)
3. 8路模擬量輸入模塊SM331模塊兩個(gè)
4. 4路模擬量輸出模塊SM332模塊一個(gè)
5. 變頻器一個(gè)
6. DP通訊線和DP接頭若干
7. 通訊處理器CP5611卡一張
8. 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)軟件
二、系統(tǒng)特點(diǎn)
能完整的體現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)過程變量數(shù)字化采集。實(shí)現(xiàn)從過程變量的現(xiàn)場(chǎng)采集到上位監(jiān)控的全數(shù)字化傳輸。
實(shí)驗(yàn)裝置既包含了各種常規(guī)的檢測(cè)裝置，又包含了SIEMENS PA接口的總線檢測(cè)裝置；被控參數(shù)全面，涵蓋了連續(xù)性工業(yè)生產(chǎn)過程中的液位、壓力、流量及溫度等典型參數(shù)；真實(shí)性、直觀性、綜合性強(qiáng)，控制對(duì)象組件全部來源于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)；執(zhí)行器中既有氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，又有變頻器、可控硅移相調(diào)壓裝置。調(diào)節(jié)系統(tǒng)除了有設(shè)定值的階躍擾動(dòng)外，還可以通過對(duì)象中的電磁閥和手動(dòng)操作閥制造各種擾動(dòng)；一個(gè)被調(diào)參數(shù)可在不同的動(dòng)力源、不同的執(zhí)行器和不同的工藝管路下演變成多種調(diào)節(jié)回路，以利于討論、比較各種調(diào)節(jié)方案的優(yōu)劣；系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮到兩個(gè)信號(hào)在本對(duì)象中存在著相互耦合，二者同時(shí)需要對(duì)原獨(dú)立調(diào)節(jié)系統(tǒng)的被調(diào)參數(shù)進(jìn)行整定，或進(jìn)行解耦實(shí)驗(yàn)，以符合工業(yè)實(shí)際的性能要求；能進(jìn)行單變量到多變量控制系統(tǒng)及復(fù)雜過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)；可構(gòu)成從現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)到上位機(jī)監(jiān)控檢測(cè)之間的全數(shù)字通道。
三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1. 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）的組成與認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)
2. 下位機(jī)軟件中的硬件組態(tài)和程序編寫
3. 上位機(jī)軟件中的通信建立和界面組態(tài)
4. 一階單容上水箱對(duì)象特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)
5. 二階雙容水箱對(duì)象特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)
6. 上水箱液位PID整定實(shí)驗(yàn)
7. 串接雙容下水箱液位PID整定實(shí)驗(yàn)
8. 三容液位定值控制實(shí)驗(yàn)
9. 鍋爐內(nèi)膽水溫PID控制實(shí)驗(yàn)
10. 鍋爐夾套水溫PID控制實(shí)驗(yàn)
11. 單閉環(huán)流量PID控制實(shí)驗(yàn)
12. 鍋爐內(nèi)膽水溫位式控制實(shí)驗(yàn)
13. 水箱液位串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)
14. 三閉環(huán)液位控制實(shí)驗(yàn)
15. 鍋爐夾套與內(nèi)膽水溫串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)
16. 鍋爐內(nèi)膽水溫與水流量串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)
17. 上水箱液位與進(jìn)水流量串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)
18. 單閉環(huán)流量比值控制實(shí)驗(yàn)
19. 下水箱液位前饋-反饋控制實(shí)驗(yàn)
20. 鍋爐內(nèi)膽水溫前饋-反饋控制實(shí)驗(yàn)
21. 溫度純滯后控制實(shí)驗(yàn)
22. 流量純滯后控制實(shí)驗(yàn)
23. 鍋爐夾套與內(nèi)膽水溫解耦控制實(shí)驗(yàn)
24. 上水箱液位與出口水溫解耦控制實(shí)驗(yàn)
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