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SKFDC-12型 过程控制实训装置

设备外观| 设计简述| 主要参数| 组成及功能(néng)| 实训项目| 配置清单

SKFDC-12型 过程控制实训装置
所属类别:过程控制系列
SKFDC-12型 过程控制实训装置
  

·设备外观

·设计简述

    “过程控制实训装置”是根据自动化专业及相关专业教學(xué)的特点,吸收了國(guó)内外同类实验装置的特点和長(cháng)处,经过精心设计、多(duō)次实验和反复论证,推出的一套全新(xīn)的实验装置。它采用(yòng)了多(duō)种常用(yòng)控制方式和理(lǐ)论,可(kě)以满足《自动控制理(lǐ)论》、《过程控制》以及《传感器检测与转换技术》等课程的实验教學(xué),既能(néng)满足本、专科(kē)學(xué)生不同层次的实验教學(xué)要求,还為(wèi)研究生、相关专业老师和工程技术人员进行复杂控制系统、智能(néng)控制系统等方面的研究,提供了实验对象和实现的手段。
    本实验装置仅包含控制对象部分(fēn),结合对应配套的过程控制系统,用(yòng)户可(kě)实现设备利用(yòng)控制模块、执行机构,能(néng)够使用(yòng)各种控制方式对流量、压力、液位、温度四大热工参数进行闭环、自动、连续控制。实验装置能(néng)够实现模拟PID、PLC可(kě)编程控制等。

·主要参数

    1.工作電(diàn)源:三相四線(xiàn)AC380V±5%  50Hz;
    2.工作环境:温度-10℃~+40℃ 相对湿度<85%(25℃) 海拨<4000m;
    3.整机容量:≤5.0KVA;
    4.外形尺寸:1800mm×800mm×1900mm;
    5.控制柜尺寸:800mm×600mm×1800mm;
    6.设有(yǒu)漏電(diàn)保护及接地保护功能(néng),安全性符合國(guó)际标准。

·组成及功能(néng)

    设备主要由加强型可(kě)移动框架、水箱、水泵(工频泵+变频泵)、透明有(yǒu)机玻璃水箱、带温控回路的立式水箱、智能(néng)水位和压力变送器、電(diàn)磁流量计、涡轮流量计、電(diàn)动执行器、電(diàn)动调节阀、气动调节阀、I/O控制箱、控制系统等组成,能(néng)实现多(duō)种水位控制系统、温度控制系统的控制对象组合。
(一)加强型可(kě)移动框架
    主體(tǐ)部分(fēn)采用(yòng)优质钢管和钢板做骨架,经过机械加工成型,外表面喷涂彩色环氧聚塑处理(lǐ),柜體(tǐ)配有(yǒu)4个重型带刹車(chē)万向轮,方便移动和固定,尺寸1800×800×1950mm。
    钢管采用(yòng)规格50×50×2mm的工业标准方钢,整个框架分(fēn)上下两层,可(kě)以进行组装,便于设备的运输和搬运。
    在框架的侧面安装有(yǒu)就地I/O信号箱,对象的控制信号、采集信号均截至信号箱中,作為(wèi)中继连接使用(yòng),信号線(xiàn)缆全部采用(yòng)屏蔽線(xiàn)进行连接,加热回路采用(yòng)4平方電(diàn)缆进行连接,線(xiàn)缆强弱電(diàn)分(fēn)离走線(xiàn),工艺规范合理(lǐ),无信号干扰。
(二)水箱
    包括上、下2个液位水箱和1个储水箱。液位水箱采用(yòng)透明优质有(yǒu)机玻璃,底座厚度35mm,水箱厚度16mm,贴有(yǒu)刻度标尺,透明度高,便于直接观察液位的变化和记录结果。上水箱尺寸均為(wèi):D=250mm,H=400mm;下水箱尺寸為(wèi):D=350mm,H=300mm。水箱结构独特,由三个槽组成,分(fēn)别為(wèi)缓冲槽、工作槽和出水槽,进水时水管的水先流入缓冲槽,出水时工作槽的水经过带孔的隔板流入出水槽,这样经过缓冲和線(xiàn)性化的处理(lǐ),工作槽的液位较為(wèi)稳定,便于观察。
    上、下水箱底部均接有(yǒu)差压变送器(0~4KPa,4~20mA),储水箱装底部装有(yǒu)液位变送器(0~500mm,4~20mA),可(kě)对水箱的压力和液位进行检测和变送。上、下水箱可(kě)以组合成一阶、二阶单回路液位控制系统和双闭环液位串级控制系统。储水箱由不锈钢板制成,尺寸為(wèi):長(cháng)×宽×高=800mm×400mm×500mm,容量為(wèi)152L,完全能(néng)满足上、下水箱的供水需要。储水箱上方、进水口、出水口均设置有(yǒu)过滤网,以防杂物(wù)进入水泵和管道。
(三)锅炉
    有(yǒu)3kW三相電(diàn)加热管加热的常压锅炉,包括加热层(锅炉内胆)和冷却层(锅炉夹套),均由不锈钢精制而成,冷却层和加热层都装有(yǒu)温度传感器检测其温度,内胆底部安装有(yǒu)差压变送器(0~5KPa,4~20mA),主要完成相关的温度和液位控制实训。内胆尺寸:直径Φ=180mm,高度h=440m,容积=11.2L;锅炉夹套尺寸:直径Φ250mm,高度h=450m,容积=11L。
(四)管道压力变送器
    采用(yòng)差压变送器对动力系统作用(yòng)下产生的管道压力进行检测,其量程為(wèi)0~1MPa,精度為(wèi)0.5级。工频和变频回路各1只,采用(yòng)工业级变送器,具有(yǒu)快速响应、遠(yuǎn)程设定和自诊断等功能(néng)。
(五)液位压力变送器
    三个液位压力变送器分(fēn)别用(yòng)来对上、下水箱及储水箱的液位进行检测,上、中水箱水位检测差压变送器量程0~4KPa,变送输出4~20mA,储水箱装底部采用(yòng)液位变送器,量程0~500mm,变送输出4~20mA。
(六)温度传感器
    装置中采用(yòng)了3只Pt100铂電(diàn)阻温度传感器,分(fēn)别用(yòng)来检测锅炉内胆、锅炉夹套、储水箱水温等。Pt100测温范围:0~100℃。经过温度变送器,可(kě)将温度信号转换成4~20mA直流電(diàn)流信号。然后送入二次仪表进行温度的测量。Pt100传感器精度高,热补偿性较好,可(kě)用(yòng)于做标准校验用(yòng)热電(diàn)阻。
(七)流量传感器、变送器
    采用(yòng)2台電(diàn)磁流量计与2台涡轮流量计。工频和变频回路各安装一台電(diàn)磁流量计,公称直径20mm,测量精度±0.5%,测量范围0~5m3/h,额定压力1.6MPa;上水箱出水支路和下水箱出水支路各安装1台涡轮流量计,测量精度±0.5%,测量范围0~5m3/h,额定压力1.6MPa。
(八)气动调节阀
    采用(yòng)ABB智能(néng)電(diàn)气阀门定位器控制控制气动调节阀。规格V18345-1010121001,控制范围:4~20mA,公称通径20mm,公称压力1.6MPa,行程16mm,流通能(néng)力0.2T/H。
(九)電(diàn)动调节阀
    选配一:采用(yòng)瑞基RQMⅣ系列電(diàn)动执行机构,可(kě)以通过一个独立的设定器对其进行非侵入性的快速设定、检查及查询。执行机构采用(yòng)图形点阵式液晶显示器,以中文(wén)、数字、图形显示转矩、阀门位置、限位设定等工作状态和报警,极大地方便了用(yòng)户的操作使用(yòng)。该执行机构具有(yǒu)自动保护功能(néng)和隔爆功能(néng)。即使在危险區(qū)域也无需打开正在工作的执行机构電(diàn)动箱盖就可(kě)进行调节、故障诊断。
    执行机构转速24rpm,额定转矩34Nm,電(diàn)机额定功率0.12KW,電(diàn)流0.85A,额定電(diàn)压380V/50Hz,润滑油75W/90 GL-4,输出触点5A/240VAC/30VDC。
    调节阀公称通径20mm,公称压力1.6MPa,行程16mm,流通能(néng)力0.2T/H。
    选配二:采用(yòng)科(kē)遠(yuǎn)S系列智能(néng)型電(diàn)动执行机构,采用(yòng)绝对编码器技术,阀位记录永遠(yuǎn)准确;超高控制精度,阀门运行精确到位;非侵入式设计,完全实现免开盖调试;密封可(kě)靠,防护等级满足IP68;手電(diàn)动切换自如,手轮操作轻松;超强抗干扰能(néng)力,EMC電(diàn)磁兼容性测试达工业三级。
    执行机构输出速度1.2mm/s,关断能(néng)力4000N,调节推力2000N,工作模式S4-25%1200c/h,润滑油L-CKE/P220,電(diàn)源380V/50Hz。
    调节阀公称通径20mm,公称压力1.6MPa,行程16mm,流通能(néng)力0.2T/H。
(十)水泵
    本装置采用(yòng)威乐离心水泵,流量為(wèi)5m3/h,扬程為(wèi)22m,功率為(wèi)370W。泵體(tǐ)完全采用(yòng)不锈钢材料,以防止生锈,使用(yòng)寿命長(cháng)。本装置采用(yòng)两只离心水泵,一只為(wèi)三相380V恒压驱动,另一只為(wèi)三相变频220V输出驱动。
(十一)電(diàn)动执行器
    安装在管道回路中,共有(yǒu)6个执行器进行控制,扭矩20Nm,行程时间8s,功率15W,電(diàn)压AC220V,工作温度:-20~65℃。
(十二)電(diàn)加热管
    配有(yǒu)1只3KW電(diàn)加热管,用(yòng)来对锅炉内胆内的水进行加温,控制系统三相全隔离一體(tǐ)化交流调压模块,内部集三相移相触发電(diàn)路、单向可(kě)控硅、RC阻容吸收回路及電(diàn)源電(diàn)路等于一體(tǐ),可(kě)自动或手动调节以改变负载上的電(diàn)压,从而调节三相输出功率。支持4~20mA、0~5Vdc、0~10Vdc、1~5Vdc、0~10mA等输入自动控制模式,也可(kě)用(yòng)手动控制。输入调节范围宽,输出调节精度高,三相对称性好,抗干扰能(néng)力强。
(十三)管道及阀门
    整个系统管道由PPR连接而成,热熔工艺,其产品韧性好,强度高,加工性能(néng)优异,较高温度下抗蠕变性能(néng)好,
    所有(yǒu)的手动阀门均采用(yòng)优质球阀,彻底避免了管道系统生锈的可(kě)能(néng)性。有(yǒu)效提高了装置的使用(yòng)年限。其中储水箱底部装有(yǒu)出水阀,当水箱需要更换水时,把出水阀打开将水直接排出。
(十四)控制系统
    主體(tǐ)部分(fēn)采用(yòng)优质钢管和钢板做骨架,经过机械加工成型,外表面喷涂彩色环氧聚塑处理(lǐ),柜體(tǐ)配有(yǒu)4个带刹車(chē)万向轮,方便移动和固定,尺寸800mm×600mm×1800mm。
控制柜四面门板均可(kě)以拆卸,方便实操器件的安装。
    控制柜内部配有(yǒu)器件实操板,采用(yòng)1.5mm钢板激光切割而成,网孔板采用(yòng)5mm長(cháng)孔加工,用(yòng)以安装可(kě)编程控制器、变频器、交流接触器、继電(diàn)器、保险丝座、空气开关、开关電(diàn)源、接線(xiàn)端子排、走線(xiàn)槽等電(diàn)气元件。
    控制柜和对象之间通过专用(yòng)電(diàn)缆进行電(diàn)气连接。
    采用(yòng)西门子基本型变频器V20,功率0.75kW,供電(diàn)電(diàn)压3AC380V,输出频率0~550Hz,精度0.01Hz。带有(yǒu)RS485通信接口,集成4路数字量输入,2路继電(diàn)器输出,2路模拟量输入(±10V,0~10V,0~20mA,12位分(fēn)辨率),1路模拟量输出(0~20mA);具有(yǒu)線(xiàn)性V/F控制、平方V/F控制、可(kě)编程多(duō)点设定V/F控制,磁通電(diàn)流控制、電(diàn)压/频率控制等工作模式;可(kě)进行PID控制、BICO功能(néng)、多(duō)脉冲高转矩启动模式、单脉冲高转矩启动模式、防堵模式、多(duō)泵控制、弹性電(diàn)压提升控制、摆频功能(néng)、滑差补偿、双斜坡、PWM调制;具备霜冻保护、冷凝保护、气穴保护、动能(néng)缓冲、负载故障检测功能(néng)。
    采用(yòng)西门子高性价比小(xiǎo)型PLC产品S7-200 Smart CPU SR40供電(diàn)電(diàn)压AC85~264V,集成24路数字量输入(DC24V 4mA,漏型・源型可(kě)切换)/16路数字量输出(继電(diàn)器输出),内置24KB程序存储器、16KB数据存储器、10KB保持性存储器、6个高速计数器(最大200KHz),集成RS485接口、以太网接口,支持RS232、RS485、MODBUS、USS、自由口通讯、S7协议通讯、PROFIBUS等通信,配有(yǒu)通信编程電(diàn)缆。并配有(yǒu)8路模拟量输入EM AE08,4路模拟量输出模块EM AQ04。
(十五)其他(tā)配件
    包含实训指导书,各种维护用(yòng)的螺丝刀(dāo)、扳手、生料带、電(diàn)工胶带工具,各主要器件的使用(yòng)说明书,实训用(yòng)强弱電(diàn)导線(xiàn),工程光盘及软件,電(diàn)脑桌等,使用(yòng)以上配件可(kě)以组成一套完整系统,并可(kě)完成日常的维护工作。

·实训项目

    1.压力变送器的零点迁移和性能(néng)测试实验
    2.单容自衡水箱的对象特性测试实验
    3.双容自衡水箱的对象特性测试实验
    4.温度位式控制实验
    5.温度连续控制实验
    6.单容水箱液位PID控制实验
    7.水箱液位位式控制实验
    8.流量定值控制实验
    9.压力PID控制实验
    10.单回路控制系统的质量研究

·配置清单