PCS-D Equipo experimental del sistema de control de procesos

I. Descripción del producto

Este sistema permite realizar funciones experimentales y de capacitación en sistemas de regulación de presión, caudal y nivel de líquido a valor constante, así como sistemas de relación, cascada, retroalimentación y otros sistemas complejos de regulación. El objeto controlado cuenta con una caja de control de interfaz, con alimentación y señal independientes. Esta caja de control incluye una fuente de alimentación, un convertidor de frecuencia, un regulador inteligente y dispositivos de protección básicos para el equipo, además de una interfaz de expansión.

II. Características y requisitos principales del sistema

1. Los parámetros regulados incluyen parámetros térmicos como caudal, presión y nivel de líquido. Los actuadores incluyen actuadores para la regulación de instrumentos de válvulas y controladores eléctricos para reguladores de velocidad de frecuencia variable. Además de modificar el valor de ajuste del regulador en caso de perturbación de paso, el sistema también puede generar perturbaciones en el objeto mediante válvulas solenoides y válvulas manuales.

2. Un parámetro regulado puede generar múltiples bucles de regulación con diferentes fuentes de alimentación, actuadores y líneas de proceso. Mediante diferentes combinaciones del sistema objeto y la combinación de diferentes propósitos experimentales, se pueden realizar decenas de experimentos de control de procesos.

III. Requisitos del índice de rendimiento

1. Potencia de entrada: trifásica de cuatro hilos 380 V y monofásica de tres hilos 220 V ±10 %.

2. Entorno de trabajo: temperatura -10 °C ～ +40 °C, humedad relativa ≤ 85 %.

3. Capacidad del dispositivo: 2 kVA.

4. Dimensiones externas: aproximadamente 1200 mm x 780 mm x 1830 mm.

IV. Requisitos de la composición del dispositivo

El sistema se compone principalmente de una estructura de acero inoxidable, un tanque de almacenamiento de agua de acero inoxidable, tres tanques de agua de vidrio orgánico conectados en serie y tuberías de acero inoxidable revestidas de plástico. El sistema de suministro de agua tiene dos rutas: una ruta está compuesta por una bomba monofásica de accionamiento magnético, una válvula reguladora eléctrica, un caudalímetro electromagnético y una válvula de conmutación manual; la otra ruta está compuesta por un convertidor de frecuencia, una bomba de accionamiento magnético de frecuencia variable, un caudalímetro de turbina y una válvula de conmutación manual. La configuración específica es la siguiente:

1. Objeto de control:

(1) Estructura de acero: acero inoxidable;

(2) Tanque de almacenamiento de agua: volumen de 150 L, para satisfacer las necesidades experimentales de suministro de agua de los tanques de agua superior, medio e inferior. La parte inferior del tanque de agua está equipada con una válvula de salida de agua;

(3) Tanque de nivel de líquido: incluye los tanques de agua de nivel superior, medio e inferior. La parte inferior del tanque de agua está conectada a un sensor de presión de silicio difuso y a un transmisor. Los tanques de agua superior, intermedio e inferior pueden combinarse en un sistema de control de nivel de líquido de circuito simple de primer, segundo y tercer orden, y en un sistema de control de nivel de líquido en cascada de circuito cerrado doble y triple.

(4) Bomba de agua: El sistema de suministro de agua utiliza una bomba de accionamiento magnético, con un caudal de 30 litros/min, una altura de impulsión de 8 metros y una potencia de 180 W. El cuerpo de la bomba está fabricado íntegramente en acero inoxidable. Este dispositivo utiliza dos bombas de accionamiento magnético: una para un accionamiento monofásico de presión constante de 220 V y la otra para un accionamiento trifásico de frecuencia variable de 220 V.

(5) Tuberías y válvulas: Toda la tubería del sistema está conectada mediante tuberías de acero inoxidable revestidas de plástico, y las válvulas manuales son todas de bola. El paso de agua se puede seleccionar libremente para cambiar el estado de conexión de la tubería.

(6) Electroválvula: La electroválvula es una electroválvula normalmente cerrada con una temperatura de funcionamiento de -5 a 80 °C.

2. Instrumentos de campo:

(1) Transmisor de presión: Utiliza un transmisor de presión industrial de silicio difuso con diafragma de aislamiento de acero inoxidable, con tecnología de aislamiento de señal, que controla y compensa la deriva de temperatura del sensor. El rango es de 0-200 kPa, la precisión es de 0,5 niveles, la alimentación es de 24 VCC y la señal estándar de salida es de 4-20 mA.

(2) Transmisor de nivel de líquido: Utiliza un transmisor de presión industrial de silicio difuso con diafragma de aislamiento de acero inoxidable, con tecnología de aislamiento de señal, que controla y compensa la deriva de temperatura del sensor. El rango es de 0-5 kPa, la precisión es de 0,5 niveles y la señal estándar de salida es de 4-20 mA.

(3) Sensor de flujo electromagnético: Utiliza un caudalímetro electromagnético integrado en el sensor y el transmisor, con un rango de flujo de 0-1,5/h, una precisión de medición de ±0,5% y una señal estándar de salida es de 4-20 mA. (Sensor y convertidor de caudal electromagnético)

(4) Caudalímetro de turbina: El sensor del caudalímetro de turbina es una estructura de turbina. El transmisor se alimenta a 24 V CC, tiene una salida de transmisión de 4-20 mA y una precisión de 1,0. Es un dispositivo de detección de caudal con un sensor y un transmisor de alta precisión integrados, que se utiliza para detectar el caudal de la derivación de la bomba de frecuencia variable y el caudal de salida de la bobina.

(5) Válvula de control eléctrica: Una válvula de control eléctrica inteligente de carrera recta se utiliza para ajustar el caudal del bucle de control. La unidad de control está integrada con el actuador eléctrico, la alimentación es monofásica de 220 V, la señal de control es de 4-20 mA CC o 1-5 V CC, y la salida es una señal de posición de la válvula de 4-20 mA CC.

(6) Convertidor de frecuencia: La entrada de la señal de control es de 4-20 mA CC y la salida de conversión de frecuencia de 220 V CA se utiliza para accionar una bomba trifásica de accionamiento magnético.

3. Caja de control:

(1) Caja de interfaz del objeto experimental: La caja de interfaz del objeto de control se divide en una caja de alimentación y una caja de interfaz de señal. La caja de alimentación contiene dispositivos de alimentación, interruptores de distribución de energía y otros dispositivos eléctricos potentes; la caja de interfaz de señal es principalmente una interfaz intermedia para conectar señales de corriente débiles con el sistema de control extendido.

(2) Componentes inteligentes del instrumento: Pantalla digital inteligente con interfaz de comunicación, alarma, etc., capaz de realizar un control de nivel de líquido de doble bucle cerrado.

(3) Fuente de alimentación conmutada: Tensión de entrada 220 V CA; Tensión de salida 24 V CC; Potencia nominal 100 W.

(4) Contactor de CA: 220 V

(5) Relé intermedio: 24 V CC

(6) Terminal de cableado: Buen aislamiento, robusto y duradero.

(7) Aislador: Se utiliza para el aislamiento y la conversión de señales; puede convertir una señal de tensión de 0-10 V en una salida de 4-20 mA CC.

V. Elementos experimentales

1. Experimento de prueba del sistema básico

(1) Experimento de medición de presión, nivel de líquido y caudal

(2) Experimento de medición de la característica de carga de la bomba

(3) Experimento de medición de la característica de control de la bomba de frecuencia variable

2. Experimento de investigación sobre la medición de la característica del objeto

(1) Experimento de medición del modelo matemático del nivel de líquido en un tanque de agua de una sola capacidad

(2) Experimento de medición del modelo matemático del nivel de líquido en un tanque de agua de doble capacidad

(3) Experimento de medición de la característica de caudal de una válvula de control eléctrica

3. Experimento del sistema de control de lazo único

(1) Experimento de control del valor constante del nivel de líquido en un tanque de agua de una sola capacidad

(2) Experimento de control del valor constante del nivel de líquido en un tanque de agua de doble capacidad

(3) Experimento de control de caudal de lazo cerrado simple

(4) Experimento de control de presión de lazo cerrado simple

4. Experimento del sistema de control en cascada

(1) Experimento de control en cascada del nivel de líquido en un tanque de agua de doble circuito cerrado

(2) Experimento de control en cascada del nivel de líquido y el caudal de entrada del tanque de agua

5. Experimento de control de la relación de caudal

(1) Control de la relación de caudal de lazo cerrado simple Sistema

(2) Experimento de control de relación variable

6. Experimento de control de retroalimentación

VI. Rendimiento técnico

1. Potencia de entrada: monofásica trifásica de 220 V ± 10 %

2. Entorno de trabajo: Temperatura de 10 °C a 40 °C, humedad relativa ≤ 85 %

3. Capacidad del dispositivo: 1,0 kVA

4. Dimensiones: 800 mm x 600 mm x 1850 mm (largo x ancho x alto)

5. Función de protección: El dispositivo cuenta con protección de puesta a tierra y protección contra fugas, y su seguridad cumple con las normas nacionales pertinentes.

VII. Sistema de control DCS

1. Estructura de red de tres capas claramente estratificada: abarca el bus Ethernet de la capa de operación, el bus Ethernet industrial de la capa de control y el bus de la capa de campo.

2. Capacidad de procesamiento del hardware:

La unidad de control principal de la estación de control es una CPU Pentium II con 34 MB de memoria, de los cuales 2 MB son SRAM; las unidades de procesamiento de señales de E/S son estructuras inteligentes.

3. Capacidad de procesamiento del sistema:

Un sistema admite 8 dominios, cada uno con una capacidad de procesamiento de 10 000 puntos físicos de E/S y 1000 bucles de control.

4. Módulo controlador principal:

Voltaje de entrada: 21,6-26,4 V CC. Redundancia del módulo: admite redundancia maestro-esclavo en modo de espera activa, tiempo de conmutación de redundancia de 50 ms, retención de SRAM en caso de apagado: 1 MB. Protección contra apagado: modo de funcionamiento: retención de batería de respaldo; tiempo de retención de datos tras el apagado: 2 años.

Red del sistema: Ethernet: 100 Mbps. Modo de funcionamiento: redundancia de red dual, velocidad de comunicación: 187,5 Kbps, 500 Kbps, 1,5 Mbps.

5. Módulo de placa base del controlador principal: Admite 4 módulos. Las dos ranuras de la izquierda son para los módulos del controlador principal y las dos de la derecha para los módulos IO-BUS. Las interfaces externas del módulo de control principal y del módulo IO-BUS se encuentran en la placa base de control principal de 4 ranuras.

6. Módulo de alimentación del sistema: Convierte CA 110 VCA/220 VCA a CC 24 VCC, con aislamiento de entrada y salida, y una potencia nominal de salida de 120 W.

7. Módulo de alimentación auxiliar: Convierte la salida de 220 VCA a 24 VCC, con aislamiento de entrada y salida; con protección contra cortocircuitos de salida, la alimentación se recupera automáticamente tras la eliminación de un fallo.

Versión para PC sincrónica:

PCS-D Equipo experimental del sistema de control de procesos  http://spanish.biisun.com/home/category/detail/id/166.html