A3000过程控制实验指导.docx

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1、第一章A3000高级过程控制实验系统概述本章介绍A3000高级过程控制实验系统整个测试平台的构成。A3000包括物理硬件系统以及配置的软件系统。第一节总体架构A3000测试平台总体物理系统如图1.1所示，包括控制系统和现场系统，控制系统可有30多种，现场系统可具有现场总线。总体逻辑结构如图1.2所示。图1.1Au3000测试平台物理系统图1.2总体逻辑结构A3000现场系统特性：A尺寸：1450（毫米宽度）X700（毫米深度）X1950（毫米高度），全不锈钢框架;A电力：三相接地四线制380V0%,单相三线制，220V10%；A能耗：最大额定用电kwho自来水120L,可重复使用；A3000控

2、制系统特性：A尺寸：800（宽度）X60（深度）X1950（高度）。标准工业机柜；A电力：单相三线制，220V10%；A能耗：最大额定用电1kwh;第二节测试平台现场系统物理受控系统包括了测试对象单元、供电系统、传感器、执行器（包括变频器及移相调压器），从而组成为了一个只需接受外部标准控制信号的完整、独立的现场环境。下面使用示意图和流程图方式介绍现场系统的结构、原理、操作和维护。系统必须可靠接地，以防止因动力设备静电积累而造成触电或者设备损坏。-现场系统结构示意图现场系统结构示意图如图1.3所示。TTlOlQvI公XVl（H水箱XVISLTlOI iQVmlXVm i Elol锅炉LSlS用心

3、器ITlOJ整出+QvIa ZPTioi Et?QVIS“04大储水箱QniTn:QVI19总体的测点清单如表1.1所示。表1.1整体流程测点清单序号位号或？代号设备名称用途原始信号类型工程量1TE-101热电阻锅炉水温PtWOAlO-100oC2TE-102热电阻锅炉回水温度PtWOAl0-100oC3TE-103热电阻换热器热水出口水温PtWOAlO-100oC4TE-104热电阻换热器冷水出口水温PtWOAlO-100oC5TE-105热电阻储水箱水温PtWOAl0-100oC6LSL-105液位开关锅炉液位极低连锁干接点DlNC7LSH-105液位开关锅炉液位极高连锁干接点DlNC8X

4、V-101电磁阀一支路给水切断光电隔离DONC9XV-102电磁阀二支路给水切断光电隔离DONC10AL-101告警光电隔离DONC11FT-101涡轮流量计一支路给水流量4-20mADCAl03r3h12FT-102电磁流量计二支路给水流量4-20mADCAl03m3h13PT-101压力变送器给水压力4-20mADCAl150kPa14LT-101液位变送器上水箱液位4-20mADCAl2.5kPa15LT-102液位变送器中水箱液位4-20mADCAl2.5kPa16LT-103液位变送器下水箱液位4-20mADCAl2.5kPa17LT-104液位变送器锅炉/中水箱右液位4-20mAD

5、CAl0-5kPa18FV-101电动调节阀阀位控制4-20mADCAO0-100%19GZ-101调压模块锅炉水温控制4-20mADCAO0-100%20U-101变频器频率控制4-20mADCAO0-100%注：所列信号类型为原始信号，在控制柜中Ptwo经过变送器转换成为了420mA普通两线制信号在IO面板上已经连接了24V和GND,可以按照四线制方式使用。执行机构普通210V控制，控制信号经过500欧姆采样电阻被转换成4-20毫安控制。二工艺和操作本节通过大量的示意图介绍各个工艺设备的结构和操作，其中包括各个水箱、锅炉、换热系统以及管路。如图1.4所示XVK2电相圈VlOl上水箱FVIO

6、iaTJM累境ElOl锅炉滞屈系褫WMetjHV1Q2中水箱LTIO2 中冰箱漕位PTK)I压力FTlo2置计P101HPIS水累XVIol电磁阀FTYOIXIitLT12懒炉， 中右水箱洎位V103下水箱LT103 下水箱清位图1.4现场系统示意图LTIol 上水篇港位1）上水箱上水箱位于框架右上方，摹拟一个工业上常见的卧式圆罐。水平方向的截面积在各个高度不同，中间最大，两端最小，具有典型的非线性特性。上水箱透视图如图1.5所示。防波做5sn值握方向图1.5上水箱透视图2)中水箱中水箱是一个结构复杂的容器。提供变容结构，以及水平多容结构。中水箱透视图如图1.6所示、中水箱顶视图如图1.7所示

7、。调整出口调整出口播竣方向播读方同引压孔1大出水管。图16中水箱透视图 引任孔图1.7中水箱顶视图OO防波板中水箱 左容器中水箱 右容善大出水管出水间板分碣丽板变容的实现过程：(1)将分隔闸板提得很高，例如2厘米以上，则中水箱摆布两边容器合在一起，通过出水闸板控制出口流量。总截面积=中水箱左容器+中水箱右容器。(2)将出口闸板提得很高，例如2厘米以上，通过分隔闸板控制出口流量。总截面积=中水箱左容器。水平多容实现过程：分隔闸板作为摆布两边容器的导通流量控制，出水闸板控制右边容器出口流量。3)下水箱下容器可以更换不同形状的出口闸板，从而改变系统特性，还可放入一个斜体，从而摹拟倒锥形工业容器。下水

8、箱透视图结构如图1.8所示，下水箱顶视图如图1.9所示。谓整出口4）常压锅炉图1.10常压电加热锅炉5）换热系统该换热器采用工业高效板式换热器。换热器具有一个冷水入口，一个冷水出口，一个热水入口，一个热水出口（热水和冷水的位置可以互换，但是出口和入口不能互换）。如图1.11所示。手阀温度传感器电磁阀图1.11换热系统示意图6）管路系统管路系统如图1.12所示。通过该图可以了解各个阀门的位置，以及管道上的各个过程设备。图1.12现场对象系统管路三过程和电气设备结构和操作本节介绍仪器仪表以及执行器等产品的结构和操作方法。1）温度检测设备温度传感器为PT100,采用三线制，如图1.13所示。Ptlo

9、O护言航空播头1引域图1.13PT100温度传感器温度变送器为两线制，24V直流供电。如图1.14所示。图1.14 PTlC）O温度变送器接线原理图2）压力和液位检测设备参考手册：扩散硅压力/液位变送器使用说明书可以采用扩散硅压力/液位变送器，也可以选择电容式或者应变电阻式。压力变送器如图1.15所示。图1.15压力变送器压力/液位变送器包括一个表头，表头两侧都有盖子。打开盖子，一侧用于接线，另侧可以调节零点或者满量程，如图1.16所示。图1.16压力/液位变送器量程调节示意图3）流量检测设备现场系统普通包括一个涡轮流量计和一个电磁流量计。A、涡轮流量计参考手册：LWGY/LWGB/LWY型涡

10、轮流量计使用说明书。涡轮流量计管道里有一个叶轮随着流动液体转动，通过霍尔效应产生脉冲，然后进行F/I转换为420mA信号。涡轮流量计如图1.17所示，其接线如图1.18所示。图1.17涡轮流量计图1.18涡轮流量计接线图涡轮流量计如果阻塞，则需要拆卸清洗，拆卸如图1.19所示。使用一个铁片拧下涡轮两边的外丝，B、电磁流量计参考手册中文电磁流量计转换器用户手册、中文电磁流量计传感器使用说明书电磁流量计利用法拉第电磁感应定律来测量流量。电磁流量计如图1-20所示。图1.20电磁流量计注意：不要在没有水的情况下给电磁流计加电。加电几分钟后才干获得准确数值。电磁流量计接线图如图1.21所示。图1.20

11、电磁流量计接线图注意：只连接220V电源L和N线、信号“4-20亳安”输出以及“输出地”4）变频器接线和操作变频器采用三菱的FS520S变频器，或者采用西门子的MM420变频器。变频器控制水泵P101O由于变频器响应快速，所以控制时间会短一些。A、三菱变频器参考手册：三菱变频器FR-S500使用手册（基本篇或者高级篇）三菱变频器如图1.22所示。羯作面甄前m （图1.22二菱变频器FR-S520S)2M 7KCH FR-S54(M) 4K.37K-CH FR520S-15K-CH即使变频器不处于运行状态，其电源输入线，直流回路端子和电动机端子上仍然可能带有危（Wei）险电压。因此，断开开关以后

12、还必须等待5分钟，保证变频器放电完毕，再开始安装、维护等工作。变频器拆卸如图1.23所示、变频器接线如图1.24所示。在把STF启动拨动开关断开后，可以设置到面板控制模式，通过旋钮进行频率设定。面板如图1.25所示。前盖桢的拆卸与安装请按箭头方向拉出则可拆卸下。安装时,请将董与机身正面却合直着安装上.接线差的折卸与安装向前拉出可方便的拆制下.安装时,请与身板相吻合.安装到机身上.图1.23变频器安装拆卸示意图相220交流电源喻入主回踣端子。控制回珞发入端子控制回珞健出端子图124:菱变频器接线图操作面板不能从史频上取下建作板RUNI运行时点亮/内叉PU示PUtl作模式的点亮示用3位LED表示依

13、率/“款序号号x-外IMt作模式时片先鲜用或钻玄更蟆率设定.参做的Q定值.不能取下图1.25变频器操作面板PU/EXT显示RUNW运行播令正独反“用g17)ftASTOP/RESET城进行运行的停止.报的疑位SETWI定各设定MODEST切挨设定模式变频器操作模式有多种：今模式Pr79为模式0,切换PU操作或者外部操作。今模式Pr79为模式1,只执行PU操作。今模式Pr79为模式2,只执行外部操作。今模式Pr79为模式3,用设定旋钮进行4-2OmA频率设定，STF,STR启动。今模式Pr79为模式4,外部端子信号（多段速，DC05V等），RUN键启动。最常用的操作模式有两种：模式0通过PU键切换到PU操作，然后通过旋钮设定频率，按RUN钮启动。模式3420毫安操作选择，通过启动开关启动，然后加入外部4-20毫安控制。调试与操作步骤：（1）面板操作变频器上电，液晶屏显示：-、断开STF和SD的连接（启动旋钮），哈：键设置PU操作模式，PU显示灯