9恒壓供水實物對象過程控制實訓系統(tǒng)

1、【GK0108】目錄一、二、系統(tǒng)概述3系統(tǒng)組成41流體流量測量與. 42水管管件53檢測系統(tǒng)64執(zhí)行器系統(tǒng)75PLC模塊與上位機組態(tài)86觸摸屏模塊97接線操作模塊接線操作模塊10三、四、五、六、七、八、九、操作與維護12實驗步驟索引13附件一 GK0108 接線原理圖14附件二 PLC IO 符號表28附件三 PLC 程序結(jié)構(gòu)29附件四 GK0108 運行程序29實驗實訓301恒壓供水實訓302流體流量測量與. 323液位的非接觸式測量與液位保持344液體加熱與溫度測量362 / 37【GK0108】一、 系統(tǒng)概述本系統(tǒng)以工業(yè)過程為設計藍本；系統(tǒng)包含了 PLC系統(tǒng)、儲/實訓水箱、水管管件、檢測

2、系統(tǒng)、執(zhí)行器系統(tǒng)等模塊。利用各類工業(yè)檢測裝置及執(zhí)行器實現(xiàn)對水溫、液位等熱工參數(shù)的實訓。在具備 PLC 編程、安全配線、組態(tài)、電氣調(diào)試、管路搭建、變頻調(diào)速、可控硅調(diào)壓集、PID的同時，重點突出流體過程傳感器的配線、信號轉(zhuǎn)換、變送、采、組態(tài)的主要實訓功能。系統(tǒng)涵蓋了擴散硅式液位變送器、PT100 溫度變送器、磁浮球液位開關(guān)等常用傳感器，覆蓋開關(guān)量、模擬量等兩種信號類別。除此之外系統(tǒng)還可擴展安全配線、多種實訓模式切換功能。該系統(tǒng)適用于大中專職業(yè)院校和高等院校實訓室建設需要性培養(yǎng)學生傳感器應用能力的實訓設備；并且以典型工業(yè)項目為導向，體現(xiàn)溫度/液位檢測與項目。3 / 37【GK0108】二、 系統(tǒng)組成

3、過程傳感器實訓平臺采用模塊化設計，其中包括：【實訓/儲】、【水管管件】、【檢測系統(tǒng)】、【執(zhí)行器系統(tǒng)】、【PLC按鈕組模塊】、【接線操作模塊】模塊與上位機組態(tài)】、【電源與1流體流量測量與4 / 37功能或工藝過程實訓1：位于上水位，配有水位標識，用于液位測量和實訓的實施，配合主管路上和流量傳感器可進行和流量。實訓儲2：位于中水位，配有水位標識，用于上水位溢流回收、和溫度及,為實訓供水。技術(shù)參數(shù)實訓/儲容積 20L、高度 350mm、材質(zhì)進口亞克力、顏色透明。實訓儲2實訓1【GK0108】2水管管件5 / 37功能或工藝過程用于管路的搭建；包含（內(nèi)牙直接、外牙直接、彎通、T 型三通、截止閥、PVC

4、 水管）。技術(shù)參數(shù)管件顏色黑色、水管顏色灰色、螺紋制式英制 1/2 英寸（圓柱管螺紋、圓錐管螺紋）。PVC 水管截止閥內(nèi)牙直接內(nèi)牙直接彎通T 型三通【GK0108】3檢測系統(tǒng)6 / 37功能或工藝過程用于檢測液位高度、液體溫度、上下水位，并將信號輸出至器。技術(shù)參數(shù)變送器：擴散硅式、量程 0-0.2Mpa、精度 0.2 級、模擬量 420mA 輸出。液位變送器：擴散硅式、量程 0500mm、精度 0.2 級、模擬量 420mA 輸出。流量傳感器：渦輪式、量程 0.66m³/h、精度 0.5 級、模擬量 420mA 輸出。溫度變送器：PT100 熱電阻式、量程 0100ºC、精

5、度 1 級、模擬量 420mA輸出。液位開關(guān)：磁浮球式、開關(guān)量。液位變送器溫度變送器變送器液位開關(guān)流量變送器【GK0108】4執(zhí)行器系統(tǒng)7 / 37功能或工藝過程根據(jù)器指令執(zhí)行如調(diào)整加熱管功率、調(diào)節(jié)電動球閥開度、電磁閥開關(guān)、調(diào)節(jié)三相磁力泵頻率等工作。技術(shù)參數(shù)射流式自吸泵: 380VAC（50Hz）；0.37KW；三相；304 不銹鋼；承壓 6bar；揚程 35m；流量 3L/min；徑 G1；介質(zhì)水。調(diào)節(jié)閥：扭矩 4Nm；空載運行時間 35sec；供電 24VAC/DC；2.5W/4.0W；信號 0-10V；無電位計輸出；工作范圍 0-90°；球閥口徑 DN15；G1/2 內(nèi)螺紋；兩

6、通型；工作4Mpa加熱管可控硅調(diào)壓：工作電壓 AC220V、功率 1500W、調(diào)壓輸入 420mA。電磁閥（流體）：二位二口電磁閥；常閉式；通徑 16mm²；內(nèi)螺紋 G1/2；304不銹鋼；24VDC；承壓 1bar；DIN 插座式；介質(zhì)水。電磁閥調(diào)節(jié)閥加熱管磁力泵【GK0108】5PLC模塊與上位機組態(tài)8 / 37技術(shù)參數(shù)CPU（313C）：內(nèi)置 RS485 接口（MPI）；數(shù)字量輸入點數(shù) 24；數(shù)字量輸出點數(shù) 16；模擬量輸入點數(shù) 4；模擬量輸出點數(shù) 2；計數(shù)器數(shù)量 3；頻率測量；PID器；脈沖輸出數(shù)量 3；供電 20.4-28.8VDC；120*125*130mm；SIMATI

7、C S7-300。SM332 模擬量輸出模塊：電壓/電流的模擬量輸出通道數(shù) 2；供電 24VDC；尺寸 40*125*120mm；SIMATIC S7-300。變頻器（SINAMICS V20）：額定 0.55KW；單相 220VAC；0.75HP；4 個數(shù)字輸入； 1 個繼電器輸出；1 個晶體管輸出；2 個模擬輸入（也可作為數(shù)字輸入）；1 個模擬輸出；線性 V/f、平方 V/f、多點 V/f；SINAMICS 系列變頻器。功率調(diào)整器（固態(tài)功率器）：（外形94.6*124.8*92mm；220VAC 供電；35A（單相）；范圍 0-100%；輸入 1-5VDC、4-20mADC、ON/OFF、

8、外部 VR、輸出限制輸入、外部 24VDC。功率調(diào)整器變頻器PLC【GK0108】6觸摸屏模塊9 / 37技術(shù)參數(shù)型號：TPC7062KD；7"；TFT 液晶顯示、LED 背光；真彩 65535 色；分辨率800*480；24VDC 供電【GK0108】7接線操作模塊接線操作模塊10 / 37技術(shù)參數(shù)：22 按鈕（啟動按鈕、停止按鈕、復位按鈕、急停按鈕）、DC24V（100W）開關(guān)電源、總電開關(guān)、DC24V 電源開關(guān)、0450V 電壓表、DC24V 電壓指示燈、三孔帶蓋電源插孔、信號塔（56mm、兩層、常亮型、DC24V、紅綠兩色、桌面安裝）?！岸嗄Ｊ角袚Q選擇開關(guān)功能”。3 安全插孔

9、。3 安全導線。L=800mm。模式一：運行模式；自動激活 臺柜，使其無需完成配線模塊直接 被控插座24V 電源通斷開關(guān)電壓表主電源開關(guān)按鈕組多模式選擇開關(guān)被控接線端子電源端子PLC 接線端子【GK0108】11 / 37部分。模式二：空檔模式，此時部分與被控完全斷開，并且未上電，在此模式下進行配線連接，并檢查配線結(jié)果。模式三：訓練模式；可激活實訓臺柜，檢驗系統(tǒng)電源（DC24V）、信號連接正確性，準確無誤可被控部分?！綠K0108】三、 操作與維護1、操作流程（1） 清除所有設備上的訓練導線。（2） 將“模式轉(zhuǎn)換開關(guān)”切換至“運行模式”。（3） 給系統(tǒng)供電（380V）。（4） 將 DC24V

10、電源打開（船型開關(guān)指示燈亮）。（5） 檢查用電設備供電情況。（6）檢查儲水量（標準水位 250mm）。（7） 電動閥上電后會自動復位（初始狀態(tài)默認為全開啟）。（8） 將“模式轉(zhuǎn)換開關(guān)”切換至“空檔模式”，進行接線實訓。（9） 檢查無誤后，再將“模式轉(zhuǎn)換開關(guān)”切換至“訓練模式”。（10）程序。（11） 按下啟動按鈕，系統(tǒng)開始運行。（12） 按下停止按鈕，系統(tǒng)停止運行。（13） 重新啟動設備前，先按下復位按鈕，使程序內(nèi)部參數(shù)復位。2、日常維護實驗用水：使用干凈的自來水進行實驗，發(fā)現(xiàn)污垢后要及時更換實驗用水。儲/實訓桌面清潔： 配件管理：關(guān)資料。：要定期用抹布清潔內(nèi)壁。注意設備上的塵土。要保管好實驗

11、柜的鑰匙、安全導線、測量工件、以及設備相12 / 37【GK0108】四、實驗步驟索引13 / 37步 驟內(nèi) 容步驟 1對設備選型、元件規(guī)格、參數(shù)進行了解。步驟 2根據(jù)元件實際安裝情況定義線號分配表。步驟 3根據(jù)線號表繪制設備電路原理圖。步驟 4按照原理圖完成電路連接（訓練模式）。步驟 5檢查無誤后，設備上電（空檔模式）。步驟 6設計設備運動過程，并參照線號表編寫程序流程圖。步驟 7根據(jù)程序流程圖中要求、編寫 PLC 程序。步驟 8對變頻器參數(shù)進行相應的設置。步驟 9進行 PLC 程序調(diào)試，對 PID 參數(shù)進行調(diào)整。步驟 10教師。步驟 11五、 附件一 GK0108 接線原理圖【GK0108

12、】15 / 37【GK0108】16 / 37【GK0108】17 / 37【GK0108】18 / 37【GK0108】19 / 37【GK0108】20 / 37【GK0108】21 / 37【GK0108】22 / 37【GK0108】23 / 37【GK0108】24 / 37【GK0108】25 / 37【GK0108】26 / 37【GK0108】27 / 37六、附件二PLCIO符號表28 / 37序號符號地址數(shù)據(jù)類型注釋1DI1_S1I0.0BOOL上上限液位開關(guān) S12DI2_S2I0.1BOOL中加熱保護液位開關(guān)S23DI3_S3I0.2BOOL中下限液位開關(guān) S34DI4

13、_STAI0.3BOOL面板啟動5DI5_STOI0.4BOOL面板停止6DI6_RESETI0.5BOOL面板復位7DI7_VFD1_FAULTI0.6BOOL變頻故障8DI8I0.7BOOL備用9DO1_VFD1_STAQ0.0BOOL變頻啟動10DO2_VFD1_RESETQ0.1BOOL變頻復位11DO3_KV1Q0.2BOOL電磁閥 KV112DO4_ILT1_GQ0.3BOOL設備運行綠色燈13DO5_ILT1_RQ0.4BOOL設備停止紅色燈14AI1_FT1PIW256WORD渦輪流量計 FT115AI2_PT1PIW258WORD擴散硅變送器 PT116AI3_LT1PIW2

14、60WORD擴散硅液位傳感器 LT117AI4_TT1PIW262WORD溫度傳感器 TT118AO1_VFD1PQW270WORD變頻器頻率給定19AO2_HEAT1PQW272WORD功率調(diào)整器給定20AO3_VALVE1PQW274WORD調(diào)節(jié)閥閥位給定【GK0108】七、 附件三PLC 程序結(jié)構(gòu)OB100初始化模塊OB35定時中斷組織塊OB1主循環(huán)塊FC5計時計數(shù)FC1信號處理FC2設備FC3FC4實訓FB1數(shù)值轉(zhuǎn)換功能塊1FB2數(shù)值轉(zhuǎn)換功能塊2FB41PID功能塊FB20電機啟停計時計數(shù)DB2數(shù)據(jù)DB1流量數(shù)據(jù)DB5功率調(diào)整器數(shù)據(jù)DB40變頻水泵運行統(tǒng)計DB30 PID_VFD數(shù)據(jù)D

15、B1流量數(shù)據(jù)DB3液位數(shù)據(jù)DB2數(shù)據(jù)DB6調(diào)節(jié)閥給定DB20變頻水泵數(shù)據(jù)DB30 PID_VFD數(shù)據(jù)DB2數(shù)據(jù)DB4溫度數(shù)據(jù)DB3液位數(shù)據(jù)FB10電機功能塊DB3液位數(shù)據(jù)DB4溫度數(shù)據(jù)DB20變頻水泵數(shù)據(jù)DB4溫度數(shù)據(jù)八、 附件四 GK0108 運行程序在編寫程序過程中如遇到問題，請參考過程實訓系統(tǒng)全資料光盤中的【STEP7 編程手冊】和【梯形邏輯（LAD）編程】等相關(guān)手冊。在過程實訓系統(tǒng)全資料光盤中刻錄了該套設備出廠時的程序【GK0108運行程序】，供您參考。29 / 37【GK0108】九、 實驗實訓1恒壓供水實訓一、項目目標利用擴散硅傳感器獲取供水數(shù)據(jù)，并使用變頻器磁力泵頻率來達到供水的

16、目的。二、項目元器件明細三、傳感器測試利用 MCGS 觸摸屏組態(tài)，測試一下傳感器的功能，以便更好的利用傳感器來完成本次項目。擴散硅傳感器：在數(shù)據(jù)畫面選擇 HMI方式為手動，設定變頻器的初始頻率至 20-50%之間，并按下實驗運行按鈕，啟動磁力泵。當系統(tǒng)達到穩(wěn)定后，打開或關(guān)閉1 和 2 的上水閥，觀察 PLC 讀數(shù)及值的變化，在 PID 參數(shù)設定（恒壓內(nèi)的水溢出。力）畫面是實時曲線。請注意：防止數(shù)值顯示的是供水的實際值，而 PLC 讀數(shù)顯示的是由 A / D 模塊輸入的數(shù)字值。由于傳感器量程，信號形式，工程等實際情況的不同，PLC 讀數(shù)須進行計算后才能轉(zhuǎn)換為實際工程量。其具體方法將在項目實現(xiàn)中介

17、紹。四、項目實現(xiàn)實訓步驟1. 將對象相應的水路打開。2. 在實訓畫面選擇“PID 實訓”按鈕。30 / 37類別序號名稱規(guī)格數(shù)量傳感器1擴散硅傳感器量程：0-0.2MPa；輸出：4-20mA1電機2三相磁力泵380V，50Hz1器件3CPU 313C數(shù)字量輸入點數(shù) 24；數(shù)字量輸出點數(shù) 16；模擬量輸入點數(shù) 4；模擬量輸出點數(shù) 2；計數(shù)器數(shù)量 3；頻率測量；PID 控制器；脈沖輸出數(shù)量 3；14變頻器0.55KW1【GK0108】2.3.4.點擊進入“PID 實訓”畫面。在參數(shù)設置窗口中，整定好 PID 調(diào)節(jié)器的相關(guān)參數(shù)。設置好的給定值后，點擊啟動按鈕使系統(tǒng)運行，同時觀察實際值與設定值的差值變

18、化，注意超調(diào)量和震蕩情況，根據(jù)實際工況再次調(diào)節(jié) PID 參數(shù)。5. 當系統(tǒng)穩(wěn)定運行后，突加階躍擾動（將給定量增/減 5%15%），觀察系統(tǒng)的輸出響應曲線。6.通過反復多次調(diào)節(jié) PI 的參數(shù)，使系統(tǒng)具有較滿意的動態(tài)性能指標。31 / 37【GK0108】2流體流量測量與一、項目目標利用渦輪流量傳感器獲取供水流量數(shù)據(jù)，并使用變頻器供水流量的目的。二、項目元器件明細磁力泵頻率來達到三、傳感器測試利用 MCGS 觸摸屏組態(tài)，測試一下傳感器的功能，以便更好的利用傳感器來完成次項目。在數(shù)據(jù)畫面選擇 HMI方式為手動，設定變頻器的初始頻率至 20-50%之間，并按下實驗運行按鈕，啟動磁力泵。當系統(tǒng)流量達到穩(wěn)

19、定后，打開或關(guān)閉1 和 2 的上水閥，觀察 PLC 讀數(shù)及流量值的變化，在 PID 參數(shù)設定（恒流量）畫面是流量實時曲線。請注意：防止內(nèi)的水溢出。流量數(shù)值顯示的是供水流量的實際值，而 PLC 讀數(shù)顯示的是由 A / D 模塊輸入的數(shù)字值。由于傳感器量程，信號形式，工程等實際情況的不同，PLC 讀數(shù)須進行計算后才能轉(zhuǎn)換為實際工程量。其具體方法將在項目實現(xiàn)中介紹。四、項目實現(xiàn)實訓步驟1.2.3.4.將對象相應的水路打開。在實訓畫面選擇“流量 PID 實訓”按鈕。點擊進入“流量 PID 實訓”畫面。設置好瞬時流量的給定值后，點擊啟動按鈕使系統(tǒng)運行，同時觀察流量32 / 37類別序號名稱規(guī)格數(shù)量傳感器

20、1渦輪流量傳感器量程：3.8-38LPM；輸出：脈沖1電機2三相磁力泵380V，50Hz1器件電機器件3CPU 313C數(shù)字量輸入點數(shù) 24；數(shù)字量輸出點數(shù) 16；模擬量輸入點數(shù) 4；模擬量輸出點數(shù) 2；計數(shù)器數(shù)量 3；頻率測量；PID 器；脈沖輸出數(shù)量3；14變頻器0.55KW1【GK0108】實際值與設定值的差值變化，注意超調(diào)量和震蕩情況，根據(jù)實際工況再次調(diào)節(jié)PID 參數(shù)。5. 當系統(tǒng)穩(wěn)定運行后，突加階躍擾動（將給定量增/減 5%15%），觀察系統(tǒng)的輸出響應曲線。6.通過反復多次調(diào)節(jié) PI 的參數(shù)，使系統(tǒng)具有較滿意的動態(tài)性能指標。33 / 37【GK0108】3液位的非接觸式測量與液位保持

21、一、項目目標利用擴散硅液位計內(nèi)液位的高度數(shù)據(jù)，并使用變頻器磁力泵頻率來達到液位的目的。二、項目元器件明細三、傳感器測試利用 MCGS 觸摸屏組態(tài)，測試一下傳感器的功能，以便更好的利用傳感器來完成本次項目。在數(shù)據(jù)畫面選擇 HMI方式為手動，設定變頻器的初始頻率至 20-50%之間，并按下實驗運行按鈕，啟動磁力泵。當系統(tǒng)液位達到穩(wěn)定后，打開或關(guān)閉1 和 2 的上水閥，觀察 PLC 讀數(shù)及液位值的變化，在 PID 參數(shù)設定（恒液位）畫面是液位實時曲線。請注意：防止內(nèi)的水溢出。液位數(shù)值顯示的是供水液位的實際值，而 PLC 讀數(shù)顯示的是由 A / D 模塊輸入的數(shù)字值。由于傳感器量程，信號形式，工程等實

22、際情況的不同，PLC 讀數(shù)須進行計算后才能轉(zhuǎn)換為實際工程量。其具體方法將在項目實現(xiàn)中介紹。四、項目實現(xiàn)實訓步驟1.2.3.4.將對象相應的水路打開。在實訓畫面選擇“液位 PID 實訓”按鈕。點擊進入“液位 PID 實訓”畫面。設置好液位的給定值后，點擊啟動按鈕使系統(tǒng)運行，同時觀察液位實際34 / 37類別序號名稱規(guī)格數(shù)量傳感器1擴散硅液位計量程：50-1200mm；輸出：4-20mA1電機2三相磁力泵380V，50Hz1器件3CPU 313C數(shù)字量輸入點數(shù) 24；數(shù)字量輸出點數(shù) 16；模擬量輸入點數(shù) 4；模擬量輸出點數(shù) 2；計數(shù)器數(shù)量 3；頻率測量；PID 器；脈沖輸出數(shù)量3；14變頻器0.55KW1【GK0108】值與設定值的差值變化，注意超調(diào)量和震蕩情況，根據(jù)實際工況再次調(diào)節(jié) PID 參數(shù)。5. 當系統(tǒng)穩(wěn)定運行后，突加階躍擾動（將給定量增/減 5%15%），觀察系統(tǒng)的輸出響應曲線。6. 待系統(tǒng)進入穩(wěn)態(tài)后，適量改變出水閥的開度（加擾動），觀察在階躍擾動作用下液位的變化過程。7.通過反復多次調(diào)節(jié) PI 的參數(shù)，使系統(tǒng)具有較滿意的動態(tài)性能指標。35 / 37【GK0108】4液體加熱與溫度測量一、項目目標利用鉑電阻溫度傳感器獲取水的溫度數(shù)據(jù)，并使用可控硅調(diào)壓模塊調(diào)節(jié)加熱管的功率達到水溫的目的。二、項目元器件明細三、傳感器測試利用 MCGS 觸摸屏組態(tài)，測試一下傳感器