三容水箱过程控制实验装置-锅炉DCS实训装置

分    项

说        明

装置功能

1. 单容及双容液位对象特征参数测定实验，了解复杂过程控制系统的构成。掌握复杂过程控制--串级控制方法（上下水箱液位串级控制）。

2. 测定离心泵恒流量、恒压力控制系统在节跃干扰作用下，离心泵出口流量的过渡过程，利用偏差、余差、衰减比、振荡周期和过渡时间等参数评价离心泵恒流量控制系统的控制质量。

3. 掌握比例度P、积分时间I参数在流量、恒压力控制系统的作用和过渡过程品质指标的影响。

4. 用“临界比例度法”、“衰减曲线法”来工程整定PID控制参数。

5. 熟悉和掌握化工基本量（温度、压力、流量、液位）的测量方法及影响因素；对压力进行校正，练习安装和正确操作和测量。

6. 对现场在线运行仪表的故障查找并及时排除。

7. 现场控制台仪表与微机通讯，实时数据采集及过程监控；总控室控制台与现场控制台通讯，各操作工段切换、远程监控、流程组态的上传下载。

实验项目

1、温度控制单元实现每个节点的实时温度检测监控。

2、电磁阀控制单元具有实现节点精确的开关控制操作；

3、变频调速单元能够进行调速的控制操作，并闭环上报运行状态；

4、三容箱过程控制对象：包括单容水箱、双容水箱、三容水箱。

设计参数

装置整体采用工程化布局，设备主体：2000×700×2000mm（长×宽×高），可根据实训场地实际高度和场地面积进行调整，可移动式设计，带刹车轮。

温度：常温-70℃，液位100-400mm。

电气系统

标准工业操作台，内安装漏电保护空气开关、电流型漏电保护器充分考虑人身安全保护；同时每一组强电输出都有旋钮开关控制，保证设备安全，操作控制便捷；装有分相指示灯，开关电源等。外型尺寸：600×500×1300mm（长×宽×高）。

公用设施

水：装置自带不锈钢水箱，连接自来水。实验时经离心泵进入测试管路，循环使用。

电：电压AC380V，功率1.5KW，标准三相五线制。每个实验室需配置1~2个接地点（安全地及信号地）。

1、不锈钢卧式离心泵：WB50/037  H=36m ，Q= 3.5m³/h， 两台。

2、涡轮流量传感器：流量范围0.1～1.0m³/h，一台。

3、电磁流量计：流量范围0.1～1.0m³/h，一台，支持HART协议。

4、电动调节阀：口径DN15，精度：0.5%FS  ，一台。

5、电磁阀：口径DN15，24V直流开关电源供电。

6、锅炉：304不锈钢夹套加热锅炉，容积20L,加热功率1.5KW。由二层组成：加热层（内胆）和冷却层（夹套），一台。

7、上水箱：304不锈钢材质φ250x300mm，一个。

8、中水箱：304不锈钢材质φ250x350mmmm，一个。

9、下水箱：304不锈钢材质φ250x350mmmm，一个。

10、储水箱：304不锈钢材质600x300x500mm，一个。

11、液位传感器：4-20mA,支持hart协议。0-500mm插入式液位计，两支。

12、单相矢量变频器，规格：（0-50）Hz，功率750W，两台。

13、压力传感器：4-20mA,支持hart协议。0-0.5MPa和-0.1-0MPa。

15、测量参数点：

温度检测点：5点。

压力检测点：2点。

液位检测点：3点。

流量检测点：2点。

1. HART手操器为标准HART仪表接口，型号≥475，支持流量计参数设置。
2. 对象系统为开拆装铝合金框架，组件器件均为工业级，管路系统采用柔性徒手可开拆装扩展功能。
3. 标配操作员工作站，提供动画仿真演示教学模型软件、过程控制工程计算联机仿真教学软件；操作员工作站为商用机，配置：CPU≥i5 7500，内存≥8G，硬盘≥1T，显示器≥19寸，全尺寸机箱。
4. 工业主流PLC系统主控单元，点数≥24DI/16DO/4AI/2AO，主存储器≥192KB，外置存储卡容量≥128KB，配置编程电缆。
5. 电源总控制模块实现电源的独立控制和集中管理。
6. 可移动式电脑桌，台面尺寸≥600mm×900mm，有标准机箱放置位。

上位机监控软件

MCGS工业组态软件一套（附64点软件狗），在线监控软件一套。

系统软件：

MCGS（Monitor and Control Generated System）是一套基于Windows平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，可运行于Microsoft Windows95/98/NT/2000等操作系统。

MCGS6.2为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。

使用MCGS6.2，用户无须具备计算机编程的知识，就可以在短时间内轻而易举地完成一个运行稳定，功能成熟，维护量小且具备专业水准的计算机监控系统的开发工作。

MCGS6.2具有操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性等突出特点，已成功应用于石油化工、能源原材料、农业自动化、航空航天等领域，经过各种现场的长期实际运行，系统稳定可靠。

MCGS6.2组态软件具有如下特点：

• 全中文、可视化、面向窗口的组态开发界面，符合ZG人的使用习惯和要求，真正的32位程序，支持多任务、多线程，可运行于Microsoft Windows 95/98/NT/2000等操作系统。
• 庞大的标准图形库、完备的绘图工具集以及丰富的多媒体支持，让您能够快速地开发出集图像、声音、动画等于一体的漂亮、生动的工程画面。
• 全新的ActiveX动画构件，包括存盘数据处理、条件曲线、计划曲线、相对曲线、多行文本、通用棒图等，使您能够更方便、更灵活地处理、显示生产数据。
• 支持目前绝大多数硬件设备，同时可以方便地定制各种设备驱动；此外，独特的组态环境调试功能与灵活的设备操作命令相结合，使硬件设备与软件系统间的配合天衣无缝。
• 简单易学的Basic脚本语言与丰富的MCGS策略构件，使您能够轻而易举地开发出复杂的过程控制系统。
• 强大的数据处理功能，能够对工业现场产生的数据以各种方式进行统计处理，使您能够在时间获得有关现场情况的手数据。
• 方便的报警设置、丰富的报警类型、报警存贮与应答、实时打印报警报表以及灵活的报警处理函数，使您能够方便、及时、准确地捕捉到任何报警信息。
• 完善的安全机制，允许用户自由设定菜单、按钮及退出系统的操作权限。此外，MCGS5.1还提供了工程密码、锁定软件狗、工程运行期限等功能，以保护组态开发者的成果。
• 强大的网络功能，支持TCP/IP、Moden、485/232，以及各种无线网络和无线电台等多种网络体系结构。
• 良好的可扩充性，可通过OPC、DDE、ODBC、ActiveX等机制，方便地扩展MCGS6.2组态软件的功能，并与其他组态软件、MIS系统或自行开发的软件进行连接。

测控组成

变量

检测机构

执行机构

上水箱液位        

液位计

自控

中水箱液位        

液位计

自控

下水箱液位        

液位计

自控

水泵进口压力

压力传感器

自控

水泵出口压力

压力传感器

自控

液体流量

涡轮流量传感器

自控

锅炉加热温度

PT100 铂电阻

固态调压

锅炉夹套进口温度

PT100 铂电阻

自控

锅炉夹套进口温度

PT100 铂电阻

自控

序号

名称

规格

单位

数量

备注

1

铝合金框架

2000x650x1800

个

1

2

涡轮流量计

流量范围0.1～1.0m³/h

台

1

3

电磁流量计

流量范围0.1～1.0m³/h

台

1

4

四开关电动调节阀

口径DN15，精度：0.5%FS 

台

1

5

离心泵

WB50/037  H=36m ，Q= 3.5m³/h

台

2

不锈钢泵

6

压力传感器

4-20mA,支持hart协议。0-0.5MPa和-0.1-0MPa各一个

个

2

7

管道

DN15，304不锈钢管

米

40

8

锅炉

不锈钢夹套加热锅炉，容积20L,加热功率1.5KW。由二层组成：加热层（内胆）和冷却层（夹套）

个

1

304不锈钢

9

铝塑盘管换热器

18*14铝塑管

个

1

10

上水箱

φ250x300mm，带玻璃液位计

个

1

304不锈钢

11

中水箱

φ250x300mmm，带玻璃液位计

个

1

304不锈钢

12

下水箱

φ250x300mmm，带玻璃液位计

个

1

304不锈钢

13

液位传感器

0-500mm，液位传感器

个

2

14

液位传感器

0-500mm液位传感器，工业级

个

1

15

PLC组件（网孔架安装）

工业主流西门子PLC系统主控单元,支持PROFIBUS DP和工业以太网协议，点数≥24DI/16DO/12AI/2AO，主存储器≥192KB，外置存储卡容量≥128KB，配置编程电缆开放式电控柜，带移动架、滚轮。

个

1

西门子AI模块

16

报警器

PLC控制

17

储水箱

600x300x500mm

个

1

304不锈钢

18

单相矢量变频器

（0-50）Hz，功率750W

台

2

19

电磁阀

口径DN15，24V直流开关电源供电

个

2

20

温度传感器

PT100 铂电阻  4-20ma

个

5

21

电脑桌

台面尺寸：600mm×900mm，有标准机箱放置位

张

1

22

电脑

配置：CPU：i5 7500，内存：8G，硬盘：T，显示器：19寸，全尺寸机箱

台

1

23

HART手操器

标准HART仪表接口，型号475，支持流量计参数设置,boost 普斯特475；

台

1

24

软件

提供动画仿真演示教学，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能，MCGS组态软件

套

1

25

其它配件

弯头、三通、阀门等

套

1

304不锈钢