主頁 > 技術文章 > 淺談過程控製實驗裝（zhuāng）置係統的開發 2025-07-30

淺談過程（chéng）控製實驗（yàn）裝置係統的開發

摘要：隨著（zhe）微電子技術、計算機技術以及通信技術的飛（fēi）速發展，工業控製（zhì）係統（tǒng）不斷發生變革。與（yǔ）此同時，為使工科學生在校期間就受到（dào）良好的工程實踐鍛煉，建設具有實際工程環（huán）境的實驗室（shì）和實習基地一直是自動化（huà）專業實驗室建設的（de）重要目標。所培養的學生能夠具有較強的過程裝備、機械基礎（chǔ）、控製工程、計算機及其它基礎理論知識，並具備研究開發、設計製造、運（yùn）行控製（zhì）等綜合（hé）能力的（de）高級科學研究和技術人才。為了使（shǐ）培養（yǎng）學生的實際動手（shǒu）能力（lì），具有較好的工程技術基本素質（zhì）和綜合能力，給學生提供一個接（jiē）近生產現場的實（shí）驗環境，過程控製實驗裝置的研製（zhì）能為有關教學實（shí）驗與研究人員提（tí）供一個良好的實驗平台。
過程（chéng）控製實驗裝置是從（cóng）高校自動化相（xiàng）關專業教學實驗的需（xū）求出發（fā），采用代表自動（dòng）化行（háng）業技術潮流的現場總線技術，開發出來的進行通訊和遠（yuǎn）程控製的網絡化和數字（zì）化實驗裝置。該（gāi）對象係（xì）統在管道中采用電磁閥替代手（shǒu）閥控製各管道的連接，可實（shí）現上位機根據采（cǎi）集參數進行自動（dòng）控製或者上位機中進（jìn）行（háng）鼠標點擊人為（wéi）控製，為實現DCS的多種控製策略，係統中上水箱壓力變（biàn）送器（上水箱液位）采用（yòng）總線采集（jí）參數“變送器采用帶SIEMENS PROFIBUS-PA通訊接口的（de）壓力變送器。
一、現場總（zǒng）線控製係（xì）統硬件：
除電（diàn）氣（qì）部分給各種工（gōng）作（zuò）部件提供電（diàn）源外，還有下（xià）列主要部件：
1）SIEMENS 315-2DP CPU一個（含MMC卡（kǎ））
2）SIEMENS電源模塊一個
3）PA Coupler 耦合器（qì）一個
4）8路模擬量輸入模塊SM331模塊兩個（gè）
5）4路模擬量輸出模塊SM332模塊一個
6）變頻器一個
7）DP通訊線和DP接頭若幹
8）MPI-USB通訊線一條
9）現場總線控（kòng）製（zhì）係統軟件
采用SIEMENS WINCC軟件（jiàn）監控、SIEMENS STEP7編程
二、MYG-67A 高（gāo）級現場總線過程（chéng）控製係統實驗裝（zhuāng）置係統特點：
能完整的體現現場過程變（biàn）量數字化（huà）采集,實現從（cóng）過程變量的現場采集到上位監控的全數字化傳輸,可完成DCS分布控製係統架（jià）構。
三（sān）、MYG-67A 高級現場總線（xiàn）過程控（kòng）製係統實驗裝置係統結構
現場總線控製係統結構（gòu）圖如下：

四、MYG-67A 高級現場總線過程控製係統實驗裝置控製對象
一）係統組成：
1、過程控製實驗對象係統
實驗對（duì）象係統包含有（yǒu）：不鏽鋼儲水箱；上、中、下三個串接有機玻璃圓筒型水箱（xiāng）；三相（xiàng）4.5kW電加（jiā）熱鍋（guō）爐（由不鏽鋼鍋爐內膽（dǎn）加溫筒和封閉式外循環不鏽鋼冷卻鍋爐夾套構成）和鋁塑盤管（guǎn）組成。
係統動力係統有兩套：一套由SIEMENS變頻器（qì）、三相（380V交流（liú））不鏽鋼磁力驅動泵、電動調節閥、交流電磁閥（fá）、渦輪流（liú）量計等組成（chéng）；另一套（tào）由220V循環泵（bèng）、渦輪流量計等組成。
整（zhěng）套對象係統完全由不鏽鋼材料製造，包括對象框架、管道、底板，甚至小到每一顆（kē）緊（jǐn）固螺釘。
2、對象係統中的各類檢測變送及執行裝置
1）擴散（sàn）矽壓力變送器三隻：分別檢測上水箱、中（zhōng）水箱、下水（shuǐ）箱液（yè）位；
2）渦輪流量計三隻：分別（bié）檢測兩條動力支路及盤管出水口的流量；
3）Pt100熱電阻溫度傳感器六隻：分別用來檢測鍋（guō）爐內膽、鍋爐夾套、盤管（三隻）及上（shàng）水箱出水口水（shuǐ）溫（wēn）；
4）控製模塊：包（bāo）含電（diàn）磁閥21隻、電動調節閥一個、可控矽溫度控製模塊（kuài）一隻；
5）三（sān）相380V不鏽鋼磁力驅動泵、220V循環泵。
二）、係統主要特點：
1、被調參數囊括了流量、壓力、液位、溫度（dù）四大熱工參數；
2、執行器中既有電動調節閥儀表類執行機構，又有變頻器等電（diàn）力拖動類執行器；
3、係統除了能改變調節器的設定值作階躍擾動外，還可在對象中通過（guò）電磁閥製造各種擾動；
4、一個（gè）被調（diào）參數可用不同（tóng）的動力源、不同的執行器和不同的工藝線路下可演變成（chéng）多種調節回路，以利於討論、比較各（gè）種調節方案的優劣；
5、能進行多（duō）變量控製係統及特定的過程控製係統實驗（yàn）。
三）、對象係統總貌圖

六、高（gāo）級現場總（zǒng）線過程（chéng）控製係（xì）統實驗（yàn）裝置實驗內容
1、現場總線（xiàn）控（kòng）製係統（DCS）的組成與認識實驗
2、下位機軟件中的硬件組態和程序編寫（xiě）
3、上位機（jī）軟件中的通信建立和界麵組態（tài）
4、一階單容上水箱對象特（tè）性測試實驗
5、二階雙容水箱對象特（tè）性測試實驗
6、上水箱液位PID整定實驗
7、串接雙容下（xià）水箱液位PID整定實驗（yàn）
8、三（sān）容液位定值控製實驗
9、鍋爐內膽水溫PID控製實驗
10、鍋爐夾套水溫PID控製實驗
11、單閉環流量PID控製實驗
12、鍋爐內膽水溫位式控製實驗
13、水箱液位串（chuàn）級控製實驗
14、三閉環液位控製實驗
15、鍋爐夾套（tào）與內（nèi）膽水溫串級控製實驗
16、鍋爐內膽水溫與水流（liú）量串級控製實驗
17、上水箱液位與（yǔ）進水流量串級控製實驗
18、單閉環流量比值控製實（shí）驗
19、下水（shuǐ）箱（xiāng）液（yè）位（wèi）前饋-反饋控製實驗（yàn）
20、鍋（guō）爐內膽水溫前饋-反饋控製實驗
21、溫度純滯後控製實驗
22、流量純（chún）滯後（hòu）控製實驗
23、鍋爐夾套與內膽水溫解耦控製（zhì）實驗
24、上水箱液位與出口水溫解耦控製實驗

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