JG-AE02B 型 高級(jí)現(xiàn)場(chǎng)總線過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置

一、系統(tǒng)概述
JG-AE02B 型 ，; 高級(jí)現(xiàn)場(chǎng)總線過(guò)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(lái)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。

JG-AE02B 型高級(jí)現(xiàn)場(chǎng)總線過(guò)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。該對(duì)象系統(tǒng)在管道中采用電磁閥替代 SYGCS-68E 型中的手閥控制各管道的連接，可實(shí)現(xiàn)上位機(jī)根據(jù)采集參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制或者上位機(jī)中進(jìn)行鼠標(biāo)點(diǎn)擊人為控制，為實(shí)現(xiàn) DCS 的多種控制策略，系統(tǒng)中上水箱壓力變送器（上水箱液位）采用總線采集參數(shù)“變送器采用帶 SIEMENS PROFIBUS-PA 通訊接口的壓力變送器（帶 SIEMENS PROFIBUS-PA 通訊協(xié)議的壓力傳感器通過(guò)總線供電，不需要另外接工作電源）”。
1 、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) SIEMENS 電源模塊一個(gè)
(3) PA Coupler 耦合器一個(gè)
(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(gè)
(6) 變頻器一個(gè)
(7) DP 通訊線和 DP 接頭若干
(8) MPI-USB 通訊線一條
2 、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)軟件
采用 SIEMENS WINCC 軟件監(jiān)控、 SIEMENS STEP7 編程
二、系統(tǒng)特點(diǎn)
能完整的體現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程變量數(shù)字化采集 , 實(shí)現(xiàn)從過(guò)程變量的現(xiàn)場(chǎng)采集到上位監(jiān)控的全數(shù)字化傳輸 , 可完成 DCS 分布控制系統(tǒng)架構(gòu)。
三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：

，;

四、控制對(duì)象
（一）、系統(tǒng)組成
1. 過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)對(duì)象系統(tǒng)
實(shí)驗(yàn)對(duì)象系統(tǒng)包含有：不銹鋼儲(chǔ)水箱；上、中、下三個(gè)串接有機(jī)玻璃圓筒型水箱；三相 4.5kW 電加熱鍋爐（由不銹鋼鍋爐內(nèi)膽加溫筒和封閉式外循環(huán)不銹鋼冷卻鍋爐夾套構(gòu)成）和鋁塑盤管組成。
系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)有兩套：一套由 SIEMENS 變頻器、三相（ 380V 交流）不銹鋼磁力驅(qū)動(dòng)泵、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、交流電磁閥、渦輪流量計(jì)等組成；另一套由 220V 循環(huán)泵、渦輪流量計(jì)等組成。
整套對(duì)象系統(tǒng)完全由不銹鋼材料制造，包括對(duì)象框架、管道、底板，甚至小到每一顆緊固螺釘。
2. 對(duì)象系統(tǒng)中的各類檢測(cè)變送及執(zhí)行裝置
(1) 擴(kuò)散硅壓力變送器三只：分別檢測(cè)上水箱、中水箱、下水箱液位；
(2) 渦輪流量計(jì)三只：分別檢測(cè)兩條動(dòng)力支路及盤管出水口的流量；
(3) Pt100 熱電阻溫度傳感器六只：分別用來(lái)檢測(cè)鍋爐內(nèi)膽、鍋爐夾套、盤管（三只）及上水箱出水口水溫；
(4) 控制模塊：包含電磁閥 21 只、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥一個(gè)、可控硅溫度控制模塊一只；
(5) 三相 380V 不銹鋼磁力驅(qū)動(dòng)泵、 220V 循環(huán)泵。
（二）、系統(tǒng)主要特點(diǎn)
1. 被調(diào)參數(shù)囊括了流量、壓力、液位、溫度四大熱工參數(shù)
2. 執(zhí)行器中既有電動(dòng)調(diào)節(jié)閥儀表類執(zhí)行機(jī)構(gòu)，又有變頻器等電力拖動(dòng)類執(zhí)行器
3. 系統(tǒng)除了能改變調(diào)節(jié)器的設(shè)定值作階躍擾動(dòng)外，還可在對(duì)象中通過(guò)電磁閥制造各種擾動(dòng)
4. 一個(gè)被調(diào)參數(shù)可用不同的動(dòng)力源、不同的執(zhí)行器和不同的工藝線路下可演變成多種調(diào)節(jié)回路，以利于討論、比較各種調(diào)節(jié)方案的優(yōu)劣
5. 能進(jìn)行多變量控制系統(tǒng)及特定的過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
（三）、系統(tǒng)總貌圖

五、配置清單

，; 六、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
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)