高級過程控制系統(tǒng)

產(chǎn)品介紹

【高級過程控制系統(tǒng)】

在基于自動化學習的基礎(chǔ)上，不斷改進，推出MCG30過程控制實驗系統(tǒng)系列裝置。本產(chǎn)品可滿足各大高等院校所開設(shè)的《傳感器檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)》、《過程控制》、《自動化儀表》、《自動控制理論》、《計算機控制》等課程實驗的教學要求。

 MCG30作為國家自動化工程師認證技能測試平臺，產(chǎn)品和指導書經(jīng)過國內(nèi)很多位專家教授的反復審核，具有很高的教學推廣價值。和其他廠家的產(chǎn)品比較具有明顯的特色，系統(tǒng)更加符合工業(yè)現(xiàn)場，具有非常好的可擴展性、安全性、可維護性。

 MCG30高級過程控制實驗系統(tǒng)由現(xiàn)場系統(tǒng)（對象系統(tǒng)），上位控制系統(tǒng)，上位計算機（選配）三部分構(gòu)成。

 產(chǎn)品經(jīng)過5代改進，包括MCG30，MCG30-II型工廠實訓系統(tǒng)，支持Profibus DP/PA, ProfiNet, FF , DeviceNet, Modbus，PowerLink等現(xiàn)場總線。從而形成MCG30FF、MCG30PA、MCG30DV等型號產(chǎn)品。

【MCG30高級過程控制實驗系統(tǒng)產(chǎn)品優(yōu)勢】

對象系統(tǒng)優(yōu)勢

 經(jīng)過5次系統(tǒng)升級，我們對現(xiàn)場系統(tǒng)進行了很大的改進，提供全開放式，模塊化設(shè)計，從現(xiàn)場系統(tǒng)或?qū)ο笙到y(tǒng)上比較優(yōu)勢如下所示：

 更符合工業(yè)現(xiàn)場，可維護性和擴展性好

1、提供圓罐非線性容器，圓罐容器具有很好的耐壓特性，所以化工等行業(yè)使用很多。

2、提供豎直多容和水平多容，水平多容在工業(yè)現(xiàn)場使用更多，各個容器之間相互影響。 

設(shè)計更具有合理性

 1、盡可能使管道口徑更大，裝備截面積大的水箱系統(tǒng)460*440*250MM。

 2、提供特殊閘板，從而使出水口開度可以準確控制，而且避免虹吸效果。出水口直徑38毫米，使得流量可控范圍更大。

 3、提供鍋爐與工業(yè)換熱器系統(tǒng)。具有聯(lián)鎖保護功能，以及用戶可編程的聯(lián)鎖保護和緊急停車系統(tǒng)。

 4、提供經(jīng)典的管道壓力和流量耦合實驗。兩輸入兩輸出，而且與溫度和時間無關(guān)，可以更快速更容易地重復。

控制系統(tǒng)優(yōu)勢

我們對控制系統(tǒng)也進行了很大的改進，提供全開放式、模塊化設(shè)計，其總體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖所示。

完整的的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

1、可以提供的控制系統(tǒng)，例如各種DCS、FCS系統(tǒng)，甚至包括了硬件軟件的各種等級的冗余。

2、可以提供的現(xiàn)場總線系統(tǒng)，包括Profibus、 DeviceNet 、FF等等，并可以提供這些總線的儀表。

3、實現(xiàn)E網(wǎng)到底，提供工業(yè)網(wǎng)關(guān)，把RS232、 RS485設(shè)備連接到以太網(wǎng)上。

4、體系結(jié)構(gòu)更好地體現(xiàn)了四層工業(yè)控制層次，儀器儀表層、控制層、監(jiān)控層、管理層。可以提供管理層的REALMIS演示系統(tǒng)

控制系統(tǒng)非常全

1、提供西門子、貝加萊、Smar、研華、歐姆龍全系列控制器，以及總線支持。

2、提供和利時MACS、浙大中控JX300、ABB AC800F、霍尼維爾TDC3000，橫河CS3000等DCS產(chǎn)品。

更符合工業(yè)現(xiàn)場

1、采用開放式機柜，所有的接線部分不用拆任何螺釘，就可以打開，并方便地維修。沒有任何隱蔽的設(shè)備。

2、全部采用端子到設(shè)備的接線方式，方便檢測、維護、更改各個端子。用戶可以方便地搭建自己的控制系統(tǒng)。

3、單一控制機柜提供多三個控制系統(tǒng)，可以提供多個機柜之間的級聯(lián)。

實驗上的優(yōu)勢

 1、可以實現(xiàn)非常多的實驗，特別是高級實驗。包括數(shù)字PID、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、推理控制等等。

 2、非常多的結(jié)構(gòu)特殊的液位容器，可以進行各種工業(yè)容器特性的研究，例如圓罐容器，倒錐形容器等等。

實驗裝置在對象系統(tǒng)上采用工廠立體結(jié)構(gòu)化設(shè)計，滿足儀表系統(tǒng)的壓力、流量、溫度、液位四大熱工參量，配有變頻器、調(diào)節(jié)閥、電磁閥、浮球液位等，支持DCS信號接口。在控制系統(tǒng)采用現(xiàn)場智能儀表、DDC 控制器、PLC可編程邏輯控制器等，并配置多種上位計算機軟件。由本公司自主研發(fā)的操作控制軟件，此軟件既可以直接與設(shè)備進行通訊，完成各種各樣的控制實驗。另外我公司自主研發(fā)的基于MATLAB的實時工具篇RTW和RTWT來建立用于過程控制器開發(fā)與測試的實時混合仿真平臺，完成實際現(xiàn)場與MATLAB工作空間的數(shù)據(jù)交換。將實際系統(tǒng)引入到仿真回路里，根據(jù)硬件，建立數(shù)學模型，進行控制仿真，仿真參數(shù)，仿真效果的優(yōu)化設(shè)計。

【數(shù)字儀表控制系統(tǒng)】 

數(shù)字儀表控制系統(tǒng)采用了智能多功能控制器XMA5000。該多功能控制器具有單回路內(nèi)給定和外給定PID調(diào)節(jié)控制模式，該多功能控制器具有PID參數(shù)自整定功能。

【Silk2000控制系統(tǒng)】 

Silk2000控制系統(tǒng)采是基于Linux或VxWorks實時系統(tǒng)開發(fā)的一款高速采集平臺，具有運行穩(wěn)定性好，響應(yīng)速度快等特點。該系統(tǒng)支持標準USB協(xié)議，A/DD/A,DI/DO，用戶根據(jù)需要利用上位機作為控制器在過程控制實驗裝置上實現(xiàn)常規(guī)PID控制與控制方案。該系統(tǒng)還可在Matlab下編程，通過Simulink工具進行高速時實仿真和下載，在各種高等算法驗證和產(chǎn)品研中發(fā)揮高效的作用。

【DDC控制系統(tǒng)】

DDC控制系統(tǒng)采用研華的ADAM4000系列智能模塊，該系統(tǒng)選用ADAM4024、ADAM4017+、ADAM4050帶485通訊支持標準MODBUS協(xié)議A/DD/A,DI/DO，用戶根據(jù)需要利用上位機作為控制器在過程控制實驗裝置上實現(xiàn)常規(guī)PID控制與控制方案。

【PLC控制系統(tǒng)】

夢潮科技公司采用國內(nèi)工業(yè)主流PLC控制器為主控制器， PLC廠家由用戶，并配置控制所需的模擬輸入模擬輸出模塊，數(shù)字量輸入輸出模塊。

基本指標

計算機控制一般性實驗

（需要測量對象特性，依靠Silk2000或DDC）

1 BANG-BANG控制

2 數(shù)字程序控制實驗

3 數(shù)字濾波技術(shù)、標度變換、非線性校正數(shù)據(jù)處理方法實驗

4 數(shù)字PID控制實驗

5 非線性校正網(wǎng)絡(luò)濾波器實現(xiàn)

位式和復雜控制

(1)下水箱液位式控制

(2)比值控制系統(tǒng)實驗

(3)流量-液位串級控制實驗

(4)前饋-反饋控制系統(tǒng)實驗

(5)經(jīng)典解耦控制系統(tǒng)實驗

電源要求 AC380V,三相四線制 ,開啟加熱大負荷4.5KW左右 ，帶漏電保護器。單要求從其中一相分得，單相功率1KW。

對象尺寸 控制對象—1500mm(長度)*800mm（寬度）*2000mm（高度）控制機柜—600mm(長度)*800mm（寬度）*2000mm（高度）包括操作臺總占地面積

工藝要求 安裝方式—不銹鋼框架式，不銹鋼鍋爐，帶保護罩，不銹鋼管道，儲水箱,除三個上中下液位測量水箱其它均為不銹鋼材質(zhì)。

控制支路—雙支路（兩個水泵）。

測量儀表 2個壓力變送器，1個渦輪流量計，1個電磁流量計，3個液位變送器，5溫度變送器（一體化），2開關(guān)型液位。

執(zhí)行器 2個電磁閥，1個霍尼韋爾電動調(diào)節(jié)閥，1個西門子或三菱變頻器。2個泵。1個調(diào)壓模塊。

控制器 西門子s7-1200，s7-200，s7-300選擇其一,或者用戶的其他廠家控制器。2個智能PID儀表，DDC控制器ADAM4000(可選),夢潮Silk2000(可選)。

操作方式 插接線模式—信號線，控制信號線已經(jīng)連接信號面板，依靠連接導線完成IO口對接。DCS遠程切換信號接口，能夠?qū)崿F(xiàn)遠程與就地的實驗切換，與第三方的DCS連接方便。

實驗內(nèi)容 

特性測量

1、單容水箱液位數(shù)學模型的實驗

2、多容水箱液位數(shù)學模型的測定

3、中水箱變?nèi)輸?shù)學模型測定

4、水泵—調(diào)節(jié)閥—管道綜合特性測量

5、調(diào)壓器數(shù)學模型試驗

1 單容下水箱液位調(diào)節(jié)閥PID單回路控制             

2 單容下水箱液位變頻器PID單回路控制

3 豎直雙容液位調(diào)節(jié)閥PID單回路控制               

4 豎直雙容液位變頻器PID單回路控制

5 豎直三容液位調(diào)節(jié)閥PID控制系統(tǒng)                     

6 豎直三容液位變頻器PID控制系統(tǒng)

7 水平雙容液位調(diào)節(jié)閥PID單回路控制(需要配置LT104液位) 

8 水平雙容液位變頻器PID單回路控制(需要配置LT104液位)

9 單容鍋爐液位調(diào)節(jié)閥PID單回路控制(需要配置LT104液位，共用)

10 單容鍋爐液位變頻器PID單回路控制(需要配置LT104液位，共用)

11 流量調(diào)節(jié)閥PID單回路控制                          

12 流量變頻器PID單回路控制

13 壓力調(diào)節(jié)閥PID單回路控制                          

14 壓力變頻器PID單回路控制

15 鍋爐動態(tài)水溫度PID單回路控制                      

16 換熱器冷水出口溫度調(diào)節(jié)閥PID單回路控制

17 換熱器熱水出口溫度變頻器PID單回路控制            

18 鍋爐溫度位式控制系統(tǒng)

19 倒錐形非線性液位PID單回路控制（需要配置斜板模塊）

20 臥式圓筒非線性液位PID單回路控制

擴展實驗

對象數(shù)學模型的測定與建立

1、單容水箱液位數(shù)學模型的實驗

2、阻力系數(shù)的改變與影響實驗

3、多容水箱液位數(shù)學模型的測定 

4、中水箱變?nèi)輸?shù)學模型測定

5、非線性容積的水箱測定 

6、鍋爐與加熱器對象數(shù)學模型 

7、滯后管數(shù)學模型

8、換熱器數(shù)學模型實驗

9、泵特性實驗

10、管道壓力和流量耦合特性測量

11、調(diào)節(jié)閥特性實驗

12、調(diào)壓器數(shù)學模型實驗

高等控制實驗系統(tǒng)

1、自適應(yīng)控制實驗

2、預測控制控制實驗

3、專家系統(tǒng)控制實驗

4、模糊控制控制實驗

5、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制實驗

6、推理控制控制實驗

7、延遲系統(tǒng)的SMITH預估補償驗

FCS系統(tǒng)實驗（PROFIBUS或其他總線）

1、總線型壓力控制系統(tǒng)實驗

2、總線型流量控制系統(tǒng)實驗

3、總線型液位控制系統(tǒng)實驗

4、總線型溫度控制系統(tǒng)實驗

5、總線型流量-液位串級控制系統(tǒng)實驗

6、總線型液位前饋反饋控制系統(tǒng)實驗

7、總線型儀表遠程校正實驗

8、總線型智能設(shè)備實驗

9、現(xiàn)場總線儀表（PA或FF）控制研究實驗