PCS-D apparecchiature sperimentali del sistema di controllo di processo

Ⅰ、Panoramica del prodotto

Questo sistema può realizzare funzioni sperimentali e di addestramento di sistemi di regolazione di pressione, portata e livello del liquido a valore costante, nonché di sistemi di regolazione di rapporto, a cascata, feedforward-feedback e altri sistemi di regolazione complessi. L'oggetto controllato è dotato di una scatola di controllo di interfaccia, l'alimentazione e il segnale della scatola di controllo sono separati e la scatola di controllo include un dispositivo di alimentazione, un convertitore di frequenza, un regolatore intelligente e dispositivi di protezione di base per l'apparecchiatura, oltre a fornire un'interfaccia di espansione.

Ⅱ、Caratteristiche principali e requisiti del sistema

1. I parametri regolati includono parametri termici come portata, pressione e livello del liquido. Gli attuatori includono attuatori per la regolazione di strumenti valvolari e driver di azionamento elettrico per regolatori di velocità a frequenza variabile. Oltre a modificare il valore impostato del regolatore per disturbi a gradino, il sistema può anche creare disturbi nell'oggetto tramite elettrovalvole e valvole manuali;

2. Un parametro regolato può evolvere in più cicli di regolazione con diverse fonti di alimentazione, diversi attuatori e diverse linee di processo. Combinando diverse configurazioni del sistema oggetto e combinando diversi scopi sperimentali, è possibile eseguire decine di esperimenti di controllo di processo.

III、Requisiti dell'indice di prestazione

1. Potenza in ingresso: trifase a quattro fili 380 V e monofase a tre fili 220 V ± 10%;

2. Ambiente di lavoro: temperatura -10 ℃～+40 ℃, umidità relativa ≤85%;

3. Potenza del dispositivo: 2 kVA;

4. Dimensioni esterne: circa 1200 mm x 780 mm x 1830 mm;

IV、Requisiti di composizione del dispositivo

Il sistema oggetto è composto principalmente da un telaio in acciaio inossidabile, un serbatoio di accumulo dell'acqua in acciaio inossidabile, tre serbatoi d'acqua in vetro organico collegati in serie e tubi in acciaio inossidabile rivestiti in plastica. Il sistema di approvvigionamento idrico ha due percorsi: un percorso è composto da una pompa monofase a trascinamento magnetico, una valvola di regolazione elettrica, un misuratore di portata elettromagnetico e una valvola di commutazione manuale; L'altro percorso è composto da un convertitore di frequenza, una pompa a trascinamento magnetico a frequenza variabile, un misuratore di portata a turbina e una valvola di commutazione manuale. La configurazione specifica è la seguente:

1. Oggetto di controllo:

(1) Telaio in acciaio: acciaio inossidabile;

(2) Serbatoio di accumulo dell'acqua: volume 150 l, per soddisfare il fabbisogno idrico sperimentale dei serbatoi d'acqua superiore, intermedio e inferiore. Il fondo del serbatoio è dotato di una valvola di scarico dell'acqua;

(3) Serbatoio di livello del liquido: comprende serbatoi di livello del liquido superiore, intermedio e inferiore. Il fondo del serbatoio è collegato a un sensore di pressione al silicio diffuso e a un trasmettitore. I serbatoi d'acqua superiore, intermedio e inferiore possono essere combinati in un sistema di controllo del livello del liquido a singolo circuito di primo, secondo e terzo ordine e in un sistema di controllo del livello del liquido a cascata a doppio circuito chiuso e a tre circuiti chiusi;

(4) Pompa dell'acqua: come sistema di approvvigionamento idrico viene utilizzata una pompa a trascinamento magnetico, con una portata di 30 litri/minuto, una prevalenza di 8 metri e una potenza di 180 W. Il corpo pompa è realizzato interamente in acciaio inossidabile. Questo dispositivo utilizza due pompe a trascinamento magnetico, una per un azionamento monofase a pressione costante da 220 V e l'altra per un azionamento trifase a frequenza variabile da 220 V;

(5) Tubazioni e valvole: l'intera tubazione del sistema è collegata tramite tubi in acciaio inossidabile rivestiti in plastica e le valvole manuali sono tutte valvole a sfera. Il percorso dell'acqua può essere selezionato liberamente per commutare lo stato di collegamento della tubazione;

(6) Elettrovalvola: l'elettrovalvola è un'elettrovalvola normalmente chiusa con una temperatura di esercizio da -5 a 80 °C.

2. Strumenti da campo:

(1) Trasmettitore di pressione: adotta un trasmettitore di pressione industriale al silicio a diffusione diffusa con diaframma di isolamento in acciaio inossidabile, utilizza la tecnologia di isolamento del segnale e segue e compensa la deriva di temperatura del sensore. L'intervallo è 0-200 kPa, la precisione è di 0,5 livelli, alimentazione a 24 V CC e segnale standard in uscita 4-20 mA;

(2) Trasmettitore di livello del liquido: adotta un trasmettitore di pressione industriale al silicio a diffusione diffusa con diaframma di isolamento in acciaio inossidabile, utilizza la tecnologia di isolamento del segnale e segue e compensa la deriva di temperatura del sensore. L'intervallo è 0-5 kPa, la precisione è di 0,5 livelli e segnale standard in uscita 4-20 mA;

(3) Sensore di flusso elettromagnetico: adotta un misuratore di portata elettromagnetico integrato sensore-trasmettitore, intervallo di portata: 0-1,5/h, precisione di misura ±0,5%, segnale standard in uscita 4-20 mA; (sensore di flusso elettromagnetico e convertitore)

(4) Misuratore di portata a turbina: la parte sensore del misuratore di portata a turbina è una struttura a turbina. Il trasmettitore è alimentato a 24 V CC, ha un'uscita di trasmissione 4-20 mA e una precisione di 1,0. Si tratta di un dispositivo di rilevamento del flusso con un sensore ad alta precisione e una struttura integrata del trasmettitore, che viene utilizzato per rilevare la portata di derivazione della pompa a frequenza variabile e la portata di uscita della bobina;

(5) Valvola di controllo elettrica: una valvola di controllo elettrica intelligente a corsa dritta viene utilizzata per regolare la portata del circuito di controllo. L'unità di controllo è integrata con l'attuatore elettrico, l'alimentazione è monofase 220 V, il segnale di controllo è 4-20 mA ADC o 1-5 V CC e l'uscita è un segnale di posizione valvola 4-20 mA ADC;

(6) Convertitore di frequenza: l'ingresso del segnale di controllo è 4-20 mA ADC e l'uscita di conversione di frequenza CA 220 V viene utilizzata per azionare una pompa a trascinamento magnetico trifase.

3. Quadro di controllo:

(1) Quadro di interfaccia dell'oggetto sperimentale: il quadro di interfaccia dell'oggetto di controllo è suddiviso in un quadro di alimentazione e un quadro di interfaccia del segnale. Il quadro di alimentazione contiene dispositivi di alimentazione, interruttori di distribuzione dell'alimentazione e altri dispositivi elettrici ad alta potenza; il quadro di interfaccia del segnale è principalmente un'interfaccia intermedia per il collegamento di segnali di corrente deboli con il sistema di controllo esteso;

(2) Componenti dello strumento intelligente: display digitale intelligente/con interfaccia di comunicazione, allarme, ecc., in grado di realizzare un doppio controllo del livello del liquido a circuito chiuso.

(3) Alimentatore switching: tensione di ingresso 220 V CA; tensione di uscita 24 V CC; potenza nominale 100 W;

(4) Contattore CA: 220 V

(5) Relè intermedio: CC 24 V

(6) Terminale di cablaggio: buon isolamento, robusto e durevole

(7) Isolatore: utilizzato per l'isolamento e la conversione del segnale, può convertire il segnale di tensione 0-10 V in un'uscita 4~20 mA CC.

V、 Elementi sperimentali

1. Esperimento di prova di sistema di base

(1) Esperimento di misurazione di pressione, livello del liquido e portata

(2) Esperimento di misurazione delle caratteristiche di carico della pompa

(3) Esperimento di misurazione delle caratteristiche di controllo della pompa a frequenza variabile

2. Esperimento di ricerca sulla misurazione delle caratteristiche dell'oggetto

(1) Esperimento di misurazione del modello matematico del livello del liquido in un serbatoio d'acqua a capacità singola

(2) Esperimento di misurazione del modello matematico del livello del liquido in un serbatoio d'acqua a capacità doppia

(3) Esperimento di misurazione delle caratteristiche di flusso della valvola di controllo elettrica

3. Esperimento di sistema di controllo a circuito singolo

(1) Esperimento di controllo del valore costante del livello del liquido in un serbatoio d'acqua a capacità singola

(2) Esperimento di controllo del valore costante del livello del liquido in un serbatoio d'acqua a capacità doppia

(3) Esperimento di controllo del flusso a circuito chiuso singolo

(4) Esperimento di controllo della pressione a circuito chiuso singolo

4. Esperimento di sistema di controllo a cascata

(1) Esperimento di controllo a cascata del livello del liquido in un serbatoio d'acqua a doppio circuito chiuso

(2) Esperimento di controllo a cascata del livello del liquido e del flusso in ingresso del serbatoio d'acqua

5. Esperimento di controllo del rapporto di portata

(1) Singolo Sistema di controllo del rapporto di flusso a circuito chiuso

(2) Esperimento di controllo a rapporto variabile

6. Esperimento di controllo feedforward-feedback

VI、Prestazioni tecniche

1. Alimentazione in ingresso: monofase a tre fili 220 V±10%

2. Ambiente di lavoro: temperatura 10℃～40℃, umidità relativa ≤85%

3. Capacità del dispositivo: 1,0 kVA

4. Dimensioni: 800 mm x 600 mm x 1850 mm (lunghezza x larghezza x altezza)

5. Funzione di protezione: il dispositivo è dotato di funzioni di protezione di messa a terra e di protezione dalle perdite e la sua sicurezza è conforme agli standard nazionali pertinenti.

VII、Sistema di controllo DCS

1. Struttura di rete a tre livelli chiaramente stratificata: comprende il bus Ethernet del livello operativo, il bus Ethernet industriale del livello di controllo e il bus del livello di campo.

2. Capacità di elaborazione hardware:

L'unità di controllo principale della stazione di controllo è una CPU Pentium II, con 34 MB di memoria, di cui 2 MB di SRAM; le unità di elaborazione del segnale I/O sono tutte strutture intelligenti.

3. Capacità di elaborazione del sistema:

Un sistema supporta 8 domini, ciascuno dei quali ha una capacità di elaborazione di 10.000 punti di I/O fisici e 1.000 loop di controllo.

4. Modulo controller principale:

Tensione di ingresso: 21,6-26,4 V CC. Ridondanza del modulo: supporto, ridondanza hot standby master-slave, tempo di commutazione della ridondanza 50 ms, SRAM di mantenimento allo spegnimento: 1 Mbyte. Protezione dallo spegnimento: modalità di funzionamento: mantenimento della batteria di backup; tempo di conservazione dei dati dopo lo spegnimento: 2 anni.

Rete di sistema: Ethernet: 100 Mbps. Modalità di funzionamento: ridondanza di rete doppia, velocità di comunicazione: 187,5 Kbps, 500 Kbps, 1,5 Mbps.

5. Modulo backplane del controller principale: supporta 4 moduli, i due slot a sinistra sono per i moduli del controller principale e i due slot a destra sono per i moduli IO-BUS. Le interfacce esterne del modulo di controllo principale e del modulo IO-BUS si trovano sulla base di controllo principale a 4 slot.

6. Modulo di alimentazione di sistema: realizza la conversione di CA 110 V CA/220 V CA in CC 24 V CC, isolamento in ingresso e in uscita, potenza nominale in uscita 120 W.

7. Modulo di alimentazione ausiliaria: realizza la conversione di uscita 220 V CA in 24 V CC, isolamento in ingresso e in uscita; con funzione di protezione da cortocircuito in uscita, l'alimentazione si ripristina automaticamente dopo l'eliminazione del guasto.

Versione sincrona per PC:

PCS-D apparecchiature sperimentali del sistema di controllo di processo