JDGCS-68E现场总线过程控制系统实验装置

 

 现场总线过程控制系统实验装置由PLC主控系统、锅炉、三级串接水箱、管路及各种检测、执行与控制设备组成。其中主控站由西门子S7-300 CPU（CPU315-2DP）、DP/PA耦合器及相关I/O DP从站组成，并基于PROFIBUS-DP与PA总线实现设备间及部分检测器件间的数据交互。现场总线过程控制系统实验装置可模拟连续工业生产过程中温度、压力、流量、液位的检测与控制，实现从单变量到多变量乃至复杂过程控制系统实验，以及PID控制、串级控制、比值控制、前馈-反馈控制、滞后控制及解耦控制算法的仿真与调试，培养学生综合运用PLC、DP/PA总线技术解决过程控制问题的能力。

 

一、系统概述

 

“现场总线过程控制系统实验装置”是从高校自动化相关专业教学实验的需求出发，采用代表自动化行业技术潮流的现场总线技术，开发出来的进行通讯和远程控制的网络化和数字化实验装置。现场总线过程控制系统实验装置”是由现场总线控制系统和对象系统组成。

 

现场总线控制系统硬件

 

除电气部分给各种工作部件提供电源外，还有下列主要部件：

 

1.        SIEMENS 315-2DP CPU一个（含MMC卡）

 

2.        DP/PA Coupler 耦合器一个

 

3.        8路模拟量输入模块SM331模块两个

 

4.        4路模拟量输出模块SM332模块一个

 

5.        变频器一个

 

6.        DP通讯线和DP接头若干

 

7.        通讯处理器CP5611卡一张

 

8.        现场总线控制系统软件

 

二、系统特点

 

能完整的体现现场过程变量数字化采集。实现从过程变量的现场采集到上位监控的全数字化传输。

 

实验装置既包含了各种常规的检测装置，又包含了SIEMENS PA接口的总线检测装置；被控参数全面，涵盖了连续性工业生产过程中的液位、压力、流量及温度等典型参数；真实性、直观性、综合性强，控制对象组件全部来源于工业现场；执行器中既有气动调节阀，又有变频器、可控硅移相调压装置。调节系统除了有设定值的阶跃扰动外，还可以通过对象中的电磁阀和手动操作阀制造各种扰动；一个被调参数可在不同的动力源、不同的执行器和不同的工艺管路下演变成多种调节回路，以利于讨论、比较各种调节方案的优劣；系统设计时考虑到两个信号在本对象中存在着相互耦合，二者同时需要对原独立调节系统的被调参数进行整定，或进行解耦实验，以符合工业实际的性能要求；能进行单变量到多变量控制系统及复杂过程控制系统实验；可构成从现场检测到上位机监控检测之间的全数字通道。

 

三、实验内容

 

1.        现场总线控制系统（FCS）的组成与认识实验

 

2.        下位机软件中的硬件组态和程序编写

 

3.        上位机软件中的通信建立和界面组态

 

4.        一阶单容上水箱对象特性测试实验

 

5.        二阶双容水箱对象特性测试实验

 

6.        上水箱液位PID整定实验

 

7.        串接双容下水箱液位PID整定实验

 

8.        三容液位定值控制实验

 

9.        锅炉内胆水温PID控制实验

 

10.     锅炉夹套水温PID控制实验

 

11.     单闭环流量PID控制实验

 

12.     锅炉内胆水温位式控制实验

 

13.     水箱液位串级控制实验

 

14.     三闭环液位控制实验

 

15.     锅炉夹套与内胆水温串级控制实验

 

16.     锅炉内胆水温与水流量串级控制实验

 

17.     上水箱液位与进水流量串级控制实验

 

18.     单闭环流量比值控制实验

 

19.     下水箱液位前馈-反馈控制实验

 

20.     锅炉内胆水温前馈-反馈控制实验

 

21.     温度纯滞后控制实验

 

22.     流量纯滞后控制实验

 

23.     锅炉夹套与内胆水温解耦控制实验

 

24.     上水箱液位与出口水温解耦控制实验