I. Visão Geral:
O equipamento de treinamento do sistema de controle de processos PCS-F é um conjunto de equipamentos experimentais baseado no controle fieldbus PCS. Trata-se de um dispositivo experimental multifuncional que integra tecnologia de instrumentação de automação, tecnologia da computação, tecnologia de comunicação e tecnologia de controle automático. O sistema inclui parâmetros térmicos como vazão, temperatura e nível de líquido, e pode realizar diversas formas de controle, como medição de parâmetros do sistema, controle de malha única, controle em cascata, controle feedforward e controle de razão. Utiliza transmissores de nível de líquido fieldbus, transmissores de pressão, medidores de vazão tipo turbina, conversores de frequência, válvulas de controle elétrico, transmissores de temperatura e módulos de E/S distribuídos. Este equipamento experimental pode ser utilizado como dispositivo experimental para cursos de controle de processos de graduação, técnico e profissionalizante, bem como objeto de simulação física e método de implementação para estudantes de pós-graduação e pesquisadores científicos no estudo de sistemas de controle complexos e sistemas de controle avançados. Também pode ser utilizado como método experimental para o aprendizado de controle de processos fieldbus.
O dispositivo experimental do sistema de controle de processos PCS-F adota o sistema de controle de processos fieldbus da Siemens, e o software de monitoramento utiliza o SIMATIC WINCC.
O fieldbus é um sistema baseado no conceito de automação totalmente integrada. O núcleo de sua integração é um banco de dados de processos unificado e um software de gerenciamento de banco de dados exclusivo. Todas as informações do sistema são armazenadas em um banco de dados e precisam ser inseridas apenas uma vez, o que aumenta consideravelmente a integridade do sistema e a precisão das informações. A comunicação utiliza software de programação e biblioteca de equipamentos de campo em conformidade com a norma internacional IEC61131-3, fornecendo controle contínuo, controle sequencial e linguagens de programação de alto nível. A biblioteca de equipamentos de campo fornece uma grande quantidade de informações sobre equipamentos de campo comumente utilizados e blocos de função, o que pode simplificar bastante o trabalho de configuração e reduzir o ciclo de desenvolvimento. Possui interfaces padrão como ODBC e OLE, e utiliza redes abertas como Ethernet e fieldbus PROFIBUS, o que lhe confere grande abertura e permite fácil conexão com o sistema de gerenciamento do computador host e sistemas de controle de outros fabricantes.
II. Estrutura e características do produto:
1. Configuração com três tanques de água; Sistema de abastecimento de água bidirecional.
2. O gabinete experimental é completamente aberto, permitindo a visualização de todos os dispositivos internos, o que facilita o ensino e a manutenção intuitivos.
3. Design humanizado, equipado com reservatórios de água e dispositivos de controle automático de entrada e saída de água, reduzindo o esforço da equipe de experimentação.
4. Os instrumentos e componentes do equipamento são produtos de tecnologia moderna e nível industrial, com alto grau de inteligência. Boa precisão e diversas especificações. Isso facilita o ensino intuitivo e amplia o conhecimento dos alunos na área industrial, estabelecendo uma base sólida para o futuro mercado de trabalho. 5. Alta segurança: o sistema possui proteção contra vazamentos e a caixa de controle de temperatura impede o controle automático do aquecimento sem água, etc., visando a proteção da segurança pessoal e do equipamento. 6. Boa transparência. Sob a orientação dos professores, os alunos podem observar, participar da operação, programar o sistema para verificação e realizar análises teóricas com base nas curvas registradas em tempo real.
III. Configuração do equipamento
1. Alimentação elétrica
Alimentação CA monofásica: 220 VCA ± 10%, 50 Hz ± 5%, 16 A. O sistema deve estar devidamente aterrado;
2. O laboratório deve possuir uma fonte de água com entrada e saída de água. A distância entre a entrada e a saída de água e o equipamento deve ser geralmente inferior a 10 metros;
3. O sistema fornece uma fonte de alimentação CC linear regulada de 24 VCC/1 A;
4. Software de configuração do computador: software de configuração amplamente utilizado;
5. Dimensões: gabinete: 1600 mm x 750 mm x 1850 mm, painel de controle: 830 mm x 750 mm x 1900 mm;
6. Peso: painel de laboratório, aproximadamente 200 kg; mesa de laboratório + rack de laboratório, aproximadamente 250 kg;
7. Bomba magnética trifásica em aço inoxidável: MP-55RM-380, sem vazamentos, baixo ruído, trifásica 220 VCA, 50 Hz;
8. Bomba magnética bifásica em aço inoxidável: MP-55RM, sem vazamentos, baixo ruído, trifásica 220 VCA, 50 Hz;
9. Módulo de controle de temperatura e regulação de tensão + dissipador de calor: módulo de regulação de tensão CA monofásico totalmente isolado com tiristor; sinal de controle: 4-20 mA;
10. Sensor de temperatura Pt100 e transmissor de temperatura: Pt100: Classe A; transmissor de temperatura: precisão de 0,5 nível, 0-100℃;
11. Válvula de controle elétrico inteligente: sinal de controle 4-20mA;
12. Transmissor de pressão de silício difuso (nível de líquido): sonda de isolamento de silício difuso, precisão de 0,5 nível; sinal de saída: selecionável 4-20mADC (sistema de dois fios);
13. Medidor de vazão e transmissor de vazão: faixa: selecionável 0-800L/h; sinal de saída: 4-20mADC; precisão: 0,5 nível;
14. CPU Siemens S7-1200, 1215C, espaço de armazenamento de programa de 125KB;
15. Conversor de frequência ≥0,75KW; fator de potência ≥ 0,9; Frequência de saída: 0~550 Hz, precisão: 0,01 Hz;
16. Medidor de temperatura com barramento Profibus-PA, medição de temperatura com saída PA;
17. Medidor de nível de líquido com barramento Profibus-PA, medição de nível de líquido com saída PA;
18. Cabo de programação;
19. Reservatório de água em acrílico (três reservatórios de água redondos em plexiglass);
20. Caixa de teste de controle de temperatura em aço inoxidável
21. Dispositivo de teste de histerese pura
22. Tanque de água em aço inoxidável
23. 2 válvulas solenoides
24. 4 contatores
25. 4 relés
26. 2 sondas de nível de líquido
27. Mesa e suporte para experimentos
IV. Equipamentos para treinamento em sistemas de controle de processos
(I) Experimento de caracterização
1. Experimento de caracterização de capacidade única do tanque de água
2. Experimento de caracterização de capacidade dupla do tanque de água
3. Experimento de caracterização de capacidade dupla dos tanques de água superior e inferior
4. Experimento de caracterização de vazão da válvula elétrica
5. Experimento de caracterização de vazão do conversor de frequência
6. Experimento de caracterização de temperatura
7. Experimento de caracterização de capacidade tripla
(II) Experimento de controle de malha única
1. Experimento de controle de nível de líquido de capacidade única do ramo da válvula reguladora elétrica
2. Experimento de controle de nível de líquido de capacidade única do ramo do conversor de frequência
3. Controle de nível de líquido de capacidade dupla do tanque de água superior Experimento com tanque
4. Experimento de controle de nível de líquido em dois volumes nos tanques de água superior e inferior
5. Experimento de controle de nível de líquido em três volumes
6. Experimento de controle de vazão no ramo da válvula reguladora elétrica
7. Experimento de controle de vazão no ramo do conversor de frequência
8. Experimento de controle de temperatura no tanque da caldeira
(III) Experimento de controle em cascata
1. Experimento de controle em cascata em dois volumes
2. Experimento de controle em cascata do nível de líquido no tanque de água superior e da vazão no ramo da válvula elétrica
3. Experimento de controle em cascata do nível de líquido no tanque de água superior e da vazão no ramo do conversor de frequência
4. Experimento de controle em cascata de três volumes em malha fechada
(IV) Experimento de controle de razão
1. Experimento de controle de razão de vazão em malha fechada simples
2. Experimento de controle de razão de vazão subsequente
(V) Experimento de controle feedforward-feedback
1. Experimento de controle feedforward-feedback da vazão do nível de líquido no tanque de água superior
(VI) Experimento de controle de desacoplamento
1. Experimento de controle de desacoplamento do nível de líquido em dois volumes no tanque de água superior