平安考前須知在安裝、操作、維護或檢查本系統之前．一定仔細閱讀以下平安考前須知，并且要在熟悉設備的知識、平安信息及全部有關考前須知以后使用。在本使用說明書中，將平安考前須知等級分為“危險〞和“注意〞。不正確的操作造成的危險情況，將導致死亡或重傷。不正確的操作造成的危險情況，將導致一般或輕微的傷害或造成物體的硬件損壞。注意：根據情況的不同，“注意〞等級的事項也可能造成嚴重后果。請遵循兩個等級的考前須知，因為它們對于個人平安都是重要的。1、防止觸電測試系統的控制系統供電一般為DC24V，漏電保護器和開關電源的端子上帶有220V電壓。正常漏電保護30毫安。物理受控系統分別引入三相電和單相電，整個現場系統沒有任何可以接觸到的端子。正常漏電保護30毫安。盡管系統經過多層保護，還是請用戶注意以下平安事項。當通電或正在運行時，非專業人員不要進行任何維護、維修操作，不要翻開機柜后門，接線箱蓋子，變頻器前蓋板，否那么會發生觸電的危險。要求現場系統可靠接地。每隔一定時間，對漏電保護器進行漏電測試試驗，即按下測試按鈕。即使電源處于斷開時，除維護、維修外，請不要翻開控制箱接觸變頻器的輸出裸露端子，可能會出現充電回路放電的現象，造成傷害。水泵、電磁流量計，以及燈管都是220V供電，維修時請斷開電源。對于交流220V或380V供電電纜，請不要損傷它，不要對它加過重的應力，使它承載重物或對它鉗壓。否那么可能會導致觸電。2、防止燙傷加熱情況：鍋爐結構為內容器，內有4.5KW〔局部產品6KW〕加熱管。外容器為隔熱保護，不會有高溫，同時封閉所有強電端子。鍋爐常壓，最高溫度不超過100度，建議保持70度以下。支路中會流通熱水。在熱水沒有冷卻時，不要進行任何翻開鍋爐維修維護工作。不要接觸熱水管道過長時間〔例如3秒以上〕，防止高溫燙傷。鍋爐中的水最好不要超過鍋爐高度的2/3，請盡量控制水溫在70度以下，以免高溫燙傷，提高產品壽命。3、防止損壞在水箱水位沒有到達一定高度，不能啟動調壓器輸出，否那么可能損壞加熱器。該系統增加了硬件的連鎖保護，但是在操作時也要注意。系統應遠離可燃物體，系統發生故障時，請斷開電源。操作的環境溫度-10℃-50℃，濕度90%RH以下，存儲溫度計算機或其他不能濺水的設備最好距離三個水箱2米以外。A3000高級過程控制實驗系統介紹A3000高級過程控制實驗系統獨創現場系統概念，而不是對象系統。現場系統包括了實驗對象單元、供電系統、傳感器、執行器(包括電動調節閥、變頻器及調壓器)、以及半模擬屏，從而組成了一個只需接受外部標準控制信號的完整、獨立的現場環境。A3000高級過程控制系統由操作臺、控制系統〔控制機柜〕、現場系統三局部組成，如圖1.1所示。其中現場系統包含三個水箱，一個大的蓄水箱，一個鍋爐，一個工業用板式換熱器，兩個水泵，大功率加熱棒，滯后系統以及加熱聯鎖保護系統。傳感器和執行器包含5個溫度、3個液位、1個壓力、1個電磁流量計，1個渦輪流量計,1個電動調節閥，2個電磁閥，以及2個鍋爐液位開關。圖0.1A3000高級過程控制系統組成圖控制系統根本的控制系統安裝在一個或兩個標準機柜中。控制系統可能有智能儀表，PCI多功能卡，ADAM4000控制系統、ADAM5510EKW/TP，西門子S7-300PLC，等等。〔1〕控制機柜和IO面板采用標準機柜安裝控制系統，要求可靠接地。機柜尺寸800寬X600深X1900高，單位mm。如果控制系統均為24V供電。那么提供24V10A開關電源供電，如果局部控制系統為220V供電，那么提供24V5A開關電源供電。機柜面板包括：? 電源：220VAC單相總電源空開，380VAC三相總電源空開。? 開關：兩個兩位自鎖旋鈕開關，分別是加熱器電源開關和變頻器電源開關。四個三位自鎖旋鈕開關，分別是1#、2#電磁閥手自動以及關閉開關。變頻器手自動啟動信號以及關閉開關，2#水泵手自動運行以及關閉開關。? 電壓表：顯示24VDC開關電源的電壓值。? 變頻器：對于A3000FBS系統，那么具有ProfibusDP控制端子。? 指示燈：安裝有8個指示燈和滯后管系統的兩手動調節閥。分別為單相電，三相電通電指示。以及兩個水泵、兩個電磁閥開啟時，其狀態指示燈分別點亮。當鍋爐內水位低于低限液位開關時，液位開關斷開，聯鎖控制的低限液位指示燈點亮，說明鍋爐內液位很低或無液位。提示禁止對鍋爐加熱。往鍋爐內注水等到當鍋爐內水位到達或超過低限液位開關時，液位開關閉合，聯鎖控制的低限液位指示燈滅，可以開始對鍋爐加熱。當鍋爐內水位超過高限液位開關時，液位開關閉合，聯鎖控制的高限液位指示燈點亮，說明鍋爐內液位很高或超過高位限制，應及時把鍋爐內液體排出一局部。機柜系統結構如圖1.2所示。圖0.2控制機柜〔2〕通訊面板通訊面板具有三個串行口。一般情況下1#串口連接智能PID控制器，2#串口連接ADAM4000DDC控制系統。具體操作請參考接線圖。一般控制器信號連接和操作控制器的信號直接連接到面板上，再通過插孔和鎖緊連接線連接到現場系統的IO信號面板上。計算機和控制系統通過RS232，或者以太網，或者專門的卡件進行聯接。面板接線一般控制系統IO接口圖，如圖0.3所示。圖0.3一般控制系統面板圖其中，ADAM4000，ADAM5000的DOCOM連接了24V，DICOM連接GND。一般情況下，PLC〔S7-200，S7-300，ADAM8000，FX2N，SLC500〕和MACSDCS的DOCOM連接了GND，DICOM連接24V。現場的干接點閉上時，輸入為0，否那么為1。數字量輸出1時，外部負載變化。控制箱操作控制箱面板如圖0.4所示。圖0.4控制箱面板1、三相剩余電流保護器。合上該空氣開關，才能加熱。2、單相剩余電流保護器。合上該空氣開關，所有設備才能上電。3、三相電供電時亮起。4、單相電供電時亮起。5、對象頂部照明電燈旋鈕開關。6、水泵1#的變頻器供電旋鈕開關，翻開變頻器電源。7、水泵2#供電旋鈕開關，翻開水泵電源。8、變頻器正轉啟動旋鈕開關。9、電壓表，調壓模塊輸出端電壓。10、變頻器。現場系統本節通過大量的示意圖介紹各個工藝設備結構和操作，其中包括各個水箱、鍋爐、換熱系統，以及管路。如圖0.5所示。圖0.5現場系統示意圖現場系統包括了測試對象單元、供電系統、傳感器、執行器〔包括變頻器及移相調壓器〕，從而組成了一個只需接受外部標準控制信號的完整、獨立的現場環境。總體的測點清單如表0.1所示。表0.1整體流程測點清單序號位號或代號設備名稱用途原始信號類型工程量1TE-101熱電阻鍋爐水溫Pt100AI0～1002TE-102熱電阻鍋爐回水溫度Pt100AI0～1003TE-103熱電阻換熱器熱水出口水溫Pt100AI0～1004TE-104熱電阻換熱器冷水出口水溫Pt100AI0～1005TE-105熱電阻儲水箱水溫Pt100AI0～1006LSL-105液位開關鍋爐液位極低聯鎖干接點DINC7LSH-106液位開關鍋爐液位極高聯鎖干接點DINC8XV-101電磁閥一支路給水切斷光電隔離DONC9XV-102電磁閥二支路給水切斷光電隔離DONC10AL-101警告光電隔離DONC11FT-101渦輪流量計一支路給水流量4～20mADCAI0～3m312FT-102電磁流量計二支路給水流量4～20mADCAI0～3m313PT-101壓力變送器給水壓力4～20mADCAI150kPa14LT-101液位變送器上水箱液位4～20mADCAI15LT-102液位變送器中水箱液位4～20mADCAI16LT-103液位變送器下水箱液位4～20mADCAI17LT-104液位變送器鍋爐/中水箱右液位4～20mADCAI0～5kPa18FV-101電動調節閥閥位控制4～20mADCAO0～100％19GZ-101調壓模塊鍋爐水溫控制4～20mADCAO0～100％20U-101變頻器頻率控制4～20mADCAO0～100％注：所列信號類型為原始信號，在控制柜中Pt100經過變送器轉換成了4～20mA。一般兩線制信號在IO面板上已經連接了24V和GND，可以按照四線制方式使用。執行機構一般為2～10V控制，控制信號經過500歐姆采樣電阻，被轉換成4-20毫安控制。〔1〕上水箱上水箱位于框架右上方，模擬一個工業上常見的臥式圓罐。水平方向的截面積在各個高度不同，中間最大，兩端最小，具有典型的非線性特性。上水箱透視圖如下圖。圖0.6上水箱透視圖〔2〕中水箱中水箱是一個結構復雜的容器。提供變容結構，以及水平多容結構。中水箱透視圖如下圖。圖中水箱透視圖變容的實現過程：〔1〕分隔閘板拔很高，例如2厘米以上，那么中水箱左右兩邊容器合在一起，通過出水閘板控制出口流量。總截面積=中水箱左容器+中水箱右容器。〔2〕出口閘板拔很高，例如2厘米以上，通過分隔閘板控制出口流量。總截面積=中水箱左容器。水平多容實現過程：分隔閘板作為左右兩邊容器的導通流量控制，出水閘板控制右邊容器出口流量。〔3〕下水箱下容器可以更換不同形狀的出口閘板，從而改變系統特性，還可放入一個斜體，從而模擬倒錐形工業容器。下水箱透視圖結構如下圖。圖下水箱透視圖〔4〕常壓鍋爐鍋爐是一個常壓電加熱鍋爐，大氣壓力，沒有高溫。如下圖。圖常壓電加熱鍋爐〔5〕換熱系統該換熱器采用工業高效板式換熱器。換熱器具有一個冷水入口，一個冷水出口，一個熱水入口，一個熱水出口〔熱水和冷水的位置可以互換，但是出口和入口不能互換〕。如下圖。圖換熱系統示意圖〔6〕溫度檢測設備本裝置中溫度傳感器為PT100。其外形如下圖。圖溫度傳感器為PT100〔7〕壓力和液位檢測設備可以采用擴散硅壓力/液位變送器，也可以選擇電容式或者應變電阻式。壓力變送器如下圖。圖0.12壓力變送器〔8〕流量檢測設備現場系統一般包括一個渦輪流量計，一個電磁流量計。渦輪流量計渦輪流量計管道里有一個葉輪隨著流量轉動，通過霍爾效應產生脈沖，然后進行F/I轉換為4~20mA信號。渦輪流量計如下圖。圖渦輪流量計電磁流量計電磁流量計利用法拉第電磁感應定律來測量流量。電磁流量計如下圖。圖電磁流量計注意：不要在沒有水的情況下給電磁流量計加電。加電幾分鐘后才能獲得準確數值。〔9〕調節閥接線和操作調節閥特性：單座閥，螺紋連接，線性流量。調節閥外觀如下圖。圖調節閥〔11〕管路系統管路系統如下圖。圖現場對象系統管路通過該圖可以了解各個閥門的位置，以及管道上的各個過程設備。現場系統包含兩個支路。支路1有1#水泵，換熱器，鍋爐，還可以直接注水到三個水箱以及鍋爐。支路2有2#水泵，壓力變送器，電動調節閥，三個水箱，還有一路流入換熱器進行冷卻。(1)支路1分析支路1包括左邊水泵，1#流量計，電磁閥等組成，可以到達任何一個容器，鍋爐以及換熱器。水泵可以使用變頻器控制流量，電磁閥可能沒有。由于支路1可以與鍋爐形成循環水，可以做溫度控制實驗。為了保證加熱均勻，應該使用動態水，本系統設計了一個水循環回路來到達此目的。即翻開JV304、JV106、XV101，關閉其它閥門(注意JV104)，開啟1#水泵，那么鍋爐內的水通過1#水泵循環起來。鍋爐內有高、低限兩個液位開關，可以進行聯鎖保護。當鍋爐內液位低于低限液位開關時，液位開關翻開，使移相調壓模塊斷電，加熱器無法開啟。當液位超過它時，液位開關合上，加熱器信號連通，因此可以防止加熱器干燒。高限液位開關有兩個作用：第一，當鍋爐內水溫超過溫度上限時，通過聯鎖控制，翻開2#電磁閥，注入冷水，使鍋爐內溫度快速下降；第二，當鍋爐內水量超過液位上限時，高限液位開關閉合，通過聯鎖控制，關閉2#電磁閥，不再注入冷水。支路1上有一個工業用板式換熱器，其冷、熱水出口各有一個溫度傳感器，可以做熱量轉換實驗。鍋爐底部連接有滯后管系統。翻開JV501、JV502，關閉JV503，鍋爐內的水只流過第一段滯后管，進入儲水箱。翻開JV503，關閉JV502，水流過兩段滯后管，即增加了滯后時間。在滯后管出口裝有一個溫度傳感器，可以做溫度滯后實驗。(2)支路2分析支路2包括右邊的水泵，2#流量計，壓力變送器，電動調節閥。可以到達任何一個容器，鍋爐以及換熱器。水泵可以使用變頻器控制流量，也可以使用電動調節閥，對于小流量使用調節閥比擬準確，對于要求快速控制的，那么使用變頻器比擬方便。支路2有一個電動調節閥，配合三個水箱(各裝一個壓力變送器)，可以做單容、雙容、三容實驗，以及液位串級實驗、換熱器溫度串級實驗，以及換熱器解耦控制實驗。水箱裝有壓力變送器，測得水箱的壓力信號，之后轉