一、概述
本實(shí)訓(xùn)裝置由硬件和軟件兩部組成，其中硬件包括控制柜、智能儀表、DCS控制等單元組成；軟件包括數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、設(shè)備組態(tài)軟件、設(shè)備編程軟件、工業(yè)組態(tài)軟件、服務(wù)軟件包及工程數(shù)學(xué)軟件等組成。
信號(hào)接口面板：控制對(duì)象中的儀表信號(hào)和電氣信號(hào)轉(zhuǎn)移到信號(hào)接線板上，提供AI、AO、DO等傳感器檢測(cè)及執(zhí)行器控制信號(hào)接口，便于連線組成不同的控制系統(tǒng)。通過(guò)安全型接插式導(dǎo)線將實(shí)驗(yàn)板與信號(hào)板之間進(jìn)行不同的配線，以完成過(guò)程控制各類實(shí)驗(yàn)。
系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分為監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)三個(gè)層次，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)工程師站、操作員站、高級(jí)計(jì)算站與系統(tǒng)服務(wù)器的互連，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制站與系統(tǒng)服務(wù)器的互連，控制網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制站與過(guò)程的通訊。
二、配置及功能
（一）系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)
1、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)從上至下由管理網(wǎng)（MNET）、系統(tǒng)網(wǎng)（SNET）、控制網(wǎng)（CNET）三層構(gòu)成。管理網(wǎng)為可選網(wǎng)絡(luò)層，用于和廠級(jí)生產(chǎn)管理系統(tǒng)如MES、第三方管理軟件等進(jìn)行通訊，并可通過(guò)INTERNET實(shí)現(xiàn)安全的信息發(fā)布，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高級(jí)管理和共享。
2、系統(tǒng)網(wǎng)連接工程師站、操作員站、歷史站和控制站等系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)，支持P-TO-P（對(duì)等網(wǎng)）、C/S（客戶機(jī)/服務(wù)器）、P-TO-P和C/S（混合）三種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可快速構(gòu)建星型、環(huán)型或總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的高速冗余網(wǎng)絡(luò)，符合IEEE802.3 及IEEE802.3u 標(biāo)準(zhǔn)，100/1000Mbps 自適應(yīng)。
3、控制網(wǎng)用于控制站的主控制器與各I/O模塊及智能設(shè)備的連接，支持星型和總線型結(jié)構(gòu)，符合IEC61158（國(guó)標(biāo)：JB/T10308.3-2001，歐標(biāo)：EN50170），確?，F(xiàn)場(chǎng)級(jí)通訊的實(shí)時(shí)、穩(wěn)定、快速。
4、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)同時(shí)支持20個(gè)用戶對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)控。
5、工程師站
1）主要用于系統(tǒng)管理和組態(tài)維護(hù)及修改。具有離線組態(tài)測(cè)試功能；在線下載功能；畫(huà)面組態(tài)和編輯；功能點(diǎn)組態(tài)和定義功能；控制回路組態(tài)功能；報(bào)警、趨勢(shì)圖等定義和編輯功能；通訊定義和組態(tài)功能；設(shè)備定義和組態(tài)功能；數(shù)據(jù)庫(kù)定義和組態(tài)功能；報(bào)表生成功能等。
2）工程師站具有組網(wǎng)能力，采用雙網(wǎng)卡配置，可以通過(guò)交換機(jī)與全廠管理網(wǎng)絡(luò)相連，工程師站可兼作操作站。
6、操作員站
1）操作員站提供工藝操作人員、工藝工程師及儀表自控人員使用的人機(jī)界面，具有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的操作員站專用鍵盤，主要功能：模擬流程圖顯示；交互特性提供模擬常規(guī)盤裝儀表的操作面板；實(shí)時(shí)和歷史趨勢(shì)曲線的監(jiān)視和查詢；報(bào)警監(jiān)視列表；參數(shù)成組監(jiān)視；設(shè)備日志、操作日志、SOE日志和全日志查詢；事故追憶查看；工藝報(bào)表的定時(shí)和即時(shí)打；用戶管理；語(yǔ)音報(bào)警提示。
2）系統(tǒng)操作員站具備不同級(jí)別和不同操作區(qū)域或數(shù)據(jù)集合的操作權(quán)限，具有分權(quán)限，分區(qū)域顯示、查詢、報(bào)警、控制功能。
7、控制站
1）控制站能滿足大型化工裝置過(guò)程控制的功能及速度要求，具備連續(xù)過(guò)程控制、批量控制和順序控制的功能。
2）控制站的主控單元具有IO BUS現(xiàn)場(chǎng)總線主站功能；具有強(qiáng)大的控制運(yùn)算功能，能夠完成模擬量反饋控制、開(kāi)關(guān)量的順序控制。并且能夠把以上兩者結(jié)合，實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的控制功能，包括以下組態(tài)編程語(yǔ)言：FBD：功能塊圖；CFC：連續(xù)功能圖；SFC：順序功能圖；ST：結(jié)構(gòu)化文本；IL：指令列表；LD：梯形圖。
（二）系統(tǒng)配置及功能
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序號(hào) |
名稱 |
技術(shù)參數(shù) |
數(shù)量 |
備注 |
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1 |
K系列主控制器模塊 |
輸入電壓：21.6~26.4VDC
熱插拔：支持
模塊冗余：主從熱備冗余，冗余切換時(shí)間最大50ms
CPU：工業(yè)級(jí)PowerPC, 330MHz, 32位
存儲(chǔ)器：NOR FLASH，16M Bytes
NAND FLSAH，128M Bytes
DDR2 SDRAM，128M Bytes
掉電保持SRAM，1M Bytes
掉電保護(hù)：后備電池保持，掉電后數(shù)據(jù)保持時(shí)間大于2年，電池壽命大于5年，可在線更換
系統(tǒng)網(wǎng)：為雙網(wǎng)冗余的100Mbps以太網(wǎng)
控制網(wǎng)：總線協(xié)議PROFIBUS-DP，工作方式雙網(wǎng)冗余，通訊速率187.5 Kbps、500Kbps、1.5Mbps |
1塊 |
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2 |
4槽主控制器背板模塊 |
電源輸入：冗余輸入3路電源，1路系統(tǒng)電源，2路現(xiàn)場(chǎng)電源 (1路240W，1路120W)
電源輸出：系統(tǒng)電源、現(xiàn)場(chǎng)電源均采用12路輸出，每?jī)陕愤M(jìn)行冗余
主控IP地址設(shè)定：撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)定
IO-BUS站地址設(shè)定：跳線設(shè)定
電源輸入：24V±10%
插槽數(shù)：4
電源輸入插座：2路冗余，6針插座 |
1塊 |
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3 |
直流輸出電源 |
·輸入電壓：115VAC/230VAC，切換開(kāi)關(guān)選擇·
輸出電壓：24VDC
·保護(hù)：輸出短路、過(guò)載、過(guò)壓、超溫保護(hù) |
2塊 |
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4 |
系統(tǒng)專用直流輸出電源 |
輸入電壓：176~264VAC
輸入電流：1.4A/230VAC
額定輸出電壓：24VDC
輸出電壓精度：±2%
額定輸出電流：10A
額定輸出功率：240W
電壓調(diào)整率: ±1%
輸出過(guò)載保護(hù): 105%-150%，消除過(guò)載后，自動(dòng)恢復(fù)
輸出過(guò)壓保護(hù): 125%-150%額定電壓
輸出短路保護(hù): 輸出短路故障電源保護(hù)，短路故障消除后電源自動(dòng)恢復(fù) |
2塊 |
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5 |
交流電源配電板模塊 |
輸入電壓: 110V/220VAC（2路）
輸出電壓: 110V/220VAC（每路輸入對(duì)應(yīng)5路輸出）
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1塊 |
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6 |
直流電源配電板模塊 |
輸入電壓: 1組2路24VDC系統(tǒng)電源（Max. 240W）;
1組2路24VDC（240W）現(xiàn)場(chǎng)電源
1組2路24VDC（120W）現(xiàn)場(chǎng)電源
1組2路24/48VDC輔助（查詢）電源
輸出電壓: 冗余系統(tǒng)電源（24VDC）、240W現(xiàn)場(chǎng)電源（24VDC）、120W現(xiàn)場(chǎng)電源; （24VDC）并聯(lián)分配在2個(gè)6孔連接器上輸出；冗余24/48VDC輔助（查詢）;
負(fù)載能力: 24VDC, 最大負(fù)載10A
48VDC, 最大負(fù)載5A |
1塊 |
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7 |
查詢電源分配板模塊 |
輸出電壓：24VDC/48VDC
輸出短路保護(hù)：?jiǎn)温份敵龆搪穭t對(duì)應(yīng)紅色指示燈亮
輸出電流： 750mA /通道 |
1塊 |
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8 |
總線形IO-BUS模塊 |
輸入電壓：24VDC（-10%~+10%）
熱插拔：支持
供電方式與端口：8端口：1~6 IO口，7主控口，8擴(kuò)展口
通訊速率：45.45k bps~3M bps 自適應(yīng)
級(jí)聯(lián)個(gè)數(shù)：3級(jí)級(jí)聯(lián)/1.5Mbps，2級(jí)級(jí)聯(lián)/3Mbps（每一級(jí)HUB的輸出和輸出之間的延遲不大于1.5μS）
傳輸距離：200m/1.5M bps（100m/3M bps）
電氣帶負(fù)載能力檢測(cè)：30節(jié)點(diǎn)
DP總線：檢測(cè)各支線DP總線的斷路、總線差分線之間短路故障 |
2塊 |
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9 |
總線形IO-BUS連接器模塊 |
電源輸入：2路現(xiàn)場(chǎng)電源：240W@24VDC、120 W@24VDC
電源輸出：系統(tǒng)電源以及現(xiàn)場(chǎng)電源均采用12路輸出，每?jī)陕愤M(jìn)行冗余，其中現(xiàn)場(chǎng)電源1（240W）分為8路，現(xiàn)場(chǎng)電源2（120W）分為4路
連接器插槽數(shù)：1個(gè)DP-HUB插槽
電源輸入插座：2路冗余，6針插座，焊接在底板上
復(fù)合總線連接器：2組8口molex連接器，每組6路，構(gòu)成6對(duì)冗余鏈路；每一個(gè)連接器中均包含一路IO通訊總線、一路系統(tǒng)24V電源、一路現(xiàn)場(chǎng)24V電源 |
2塊 |
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10 |
8通道模擬量輸入模塊 |
通道數(shù)目：8
信號(hào)類型：電流輸入
量程：4～20mA（最大輸出范圍0.5~22.7mA）
通道帶負(fù)載能力：Max. 800Ω@24VDC F.S.
DAC分辨率：12位
精度：0.20% F.S.（10～45℃）
穩(wěn)定度：0.05% F.S.
非線性度：0.05% F.S.（-20～60℃）
隔離耐壓：1500VAC，1分鐘@5mA |
1塊 |
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11 |
8通道模擬量輸出模塊 |
通道數(shù)目：8
信號(hào)類型：電流輸入
量程：4～20mA（最大輸出范圍0.5~22.7mA）
通道帶負(fù)載能力：Max. 800Ω@24VDC F.S.
DAC分辨率：12位
精度：0.20% F.S.（10～45℃）
穩(wěn)定度：0.05% F.S.
非線性度：0.05% F.S.（-20～60℃）
隔離耐壓：1500VAC，1分鐘@5mA |
1塊 |
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12 |
模擬量模塊底座 |
K-AT01 |
2塊 |
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13 |
16通道24VDC數(shù)字量輸出模塊 |
通道數(shù)目：16
信號(hào)類型：源型輸出
帶載能力：負(fù)載電流Max. 50mA@24VDC 每通道；
負(fù)載阻抗：700～3200Ω
隔離耐壓：1500VAC，1分鐘@5mA
通道保護(hù)：通道輸出限流
故障診斷類型：現(xiàn)場(chǎng)電源掉電 |
1塊 |
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14 |
16通道DO底座 |
K-DOT01 |
1塊 |
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15 |
16通道DO繼電器輸出端子板 |
K-DOR01 |
1塊 |
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16 |
工程師站軟件（教學(xué)版） |
主要用于系統(tǒng)管理和組態(tài)維護(hù)及修改。具有離線組態(tài)測(cè)試功能；在線下載功能；畫(huà)面組態(tài)和編輯；功能點(diǎn)組態(tài)和定義功能；控制回路組態(tài)功能；報(bào)警、趨勢(shì)圖等定義和編輯功能；通訊定義和組態(tài)功能；設(shè)備定義和組態(tài)功能；數(shù)據(jù)庫(kù)定義和組態(tài)功能；報(bào)表生成功能等。 |
1套 |
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17 |
預(yù)制電纜 |
適用于交流U0/U為300/500V電力、冶金、石化等行業(yè)以電子計(jì)算機(jī)為主的自動(dòng)控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)作控制線以及檢測(cè)用儀器儀表用電子計(jì)算機(jī)電纜。 |
1套 |
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1、系統(tǒng)規(guī)模：支持:最多15 個(gè)域；操作員站： 64 臺(tái)/每域；現(xiàn)場(chǎng)控制站： 64 臺(tái)/每域。
2、單個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站規(guī)模:I/O 模塊數(shù)：100 個(gè)；I/O 點(diǎn)數(shù)：1600 點(diǎn)；模擬量控制回路數(shù)：128 個(gè)。
3、實(shí)時(shí)響應(yīng)能力：SOE 精度：0.4ms；SOE 事件分辨率：1ms；從操作鍵入到相應(yīng)輸出變化：＜1s；控制器任務(wù)調(diào)度周期：50ms, 100ms, 200ms, 500ms, 1s；畫(huà)面數(shù)據(jù)更新時(shí)間：＜1s。
4、系統(tǒng)功能具有數(shù)據(jù)采集、控制運(yùn)算、控制輸出、設(shè)備和狀態(tài)監(jiān)視、報(bào)警監(jiān)視、遠(yuǎn)程通訊、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和顯示、歷史數(shù)據(jù)管理、日志記錄、事故順序識(shí)別、事故追憶、控制調(diào)節(jié)、報(bào)表打印、高級(jí)計(jì)算、以及這些信息的組態(tài)、調(diào)試、打印、下載、診斷等功能。
5、DCS的控制站能滿足大型化工裝置常規(guī)過(guò)程控制的功能及速度要求，具備連續(xù)過(guò)程控制、批量控制和順序控制的功能。
6、控制器提供的功能和算法
1）各種PID控制
平方/開(kāi)方；加/減/乘/除四則運(yùn)算；分段線性化；超前/滯后；延時(shí)；最大/最小值選擇；函數(shù)發(fā)生；折線；程序給定；信號(hào)轉(zhuǎn)換；信號(hào)限幅；信號(hào)選擇；變化率限制；質(zhì)量流量溫度壓力補(bǔ)償運(yùn)算；累積、平均；采樣和保持。
2）用戶自定義的功能塊
3）硬/軟操作器接口
4）控制器可分級(jí)別進(jìn)行控制：比值控制；串級(jí)控制；分程控制；溫度、壓力補(bǔ)償控制；手動(dòng)操作；自整定PID控制；選擇控制；順序控制；邏輯控制（含馬達(dá)控制）。
5）控制器可分級(jí)別進(jìn)行控制
最低級(jí)別的是“驅(qū)動(dòng)”控制，可直接控制最終的驅(qū)動(dòng)元件，如電機(jī)、調(diào)節(jié)閥或開(kāi)關(guān)閥。
次級(jí)別的是“功能組控制”，可利用步程序把功能組控制器組成一個(gè)組來(lái)工作。
最高級(jí)別的是“過(guò)程單元控制”，可以設(shè)置功能組模塊和給定調(diào)節(jié)器的設(shè)定值。
7、在批量控制和順序控制中提供以下算法
1）開(kāi)關(guān)控制
2）與、或、非邏輯
3）計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)
4）標(biāo)準(zhǔn)程序步控制
5）用戶自定義的功能塊
（三）系統(tǒng)特點(diǎn)
1、安全性
1）隔離：系統(tǒng)總線和模塊之間采用光電隔離，系統(tǒng)電源和現(xiàn)場(chǎng)電源隔離供電，模塊通道之間電氣隔離。
2）網(wǎng)絡(luò)安全：采用實(shí)時(shí)以太網(wǎng)，配備帶防火墻的交換機(jī)；控制器CPU 采用PowerPC 構(gòu)架的工業(yè)級(jí)芯片，內(nèi)置防網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴組件。
3）故障診斷：控制器和I/O 模塊均具有智能診斷功能，可進(jìn)行通訊狀態(tài)、信號(hào)斷線、短路、超量程等自診斷和故障上報(bào)。
2、靈活開(kāi)放
1）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、控制網(wǎng)絡(luò)、控制器、電源模塊、I/O 模塊均可冗余配置。
2）支持 P-TO-P（對(duì)等網(wǎng)）、C/S（客戶機(jī)/服務(wù)器）、P-TO-P 和C/S（混合）三種系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
3）支持星型、環(huán)型或總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的工業(yè)以太網(wǎng)連接。
4）兼容各種現(xiàn)場(chǎng)總線，支持 HART、PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、MODBUS 等各類協(xié)議。
5）功能豐富的 HMI 人機(jī)界面，符合IEC61131-3 的控制算法編程軟件；支持用戶自定義各類功能塊和腳本語(yǔ)言。
6）可以對(duì)控制算法和硬件配置靈活修改。
3、可靠性
重要設(shè)備采用的冗余設(shè)計(jì)
網(wǎng)絡(luò)：介質(zhì)四冗余，邏輯雙冗余，熱備份，雙網(wǎng)0秒切換。
操作站：所有操作站功能相同，可以實(shí)現(xiàn)多機(jī)冗余。
現(xiàn)場(chǎng)控制站的主控單元（DPU）：雙冗余，熱備份，無(wú)擾切換，無(wú)切換時(shí)間。
現(xiàn)場(chǎng)控制站的主控單元（DPU）上的以太網(wǎng)卡：雙冗余，熱備份。
現(xiàn)場(chǎng)控制站內(nèi)的24V系統(tǒng)電源：雙冗余，均流設(shè)計(jì)。
4、可維護(hù)性
現(xiàn)場(chǎng)控制站可以監(jiān)測(cè)I/O模件級(jí)狀態(tài)，Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線可以檢測(cè)到通道級(jí)狀態(tài)；主控模件診斷包括CPU與內(nèi)存的周期自檢；I/O所有功能模件均為自帶CPU的智能卡件，每模件均可進(jìn)行周期性自診斷，包括通道回讀比較、通道的正確性、有效性判斷等等?？梢栽\斷全部I/O模件及主控模件運(yùn)行狀態(tài)，并將診斷結(jié)果上傳系統(tǒng)服務(wù)器；電源模件具有診斷干接點(diǎn)輸入功能；系統(tǒng)中所有單元均有狀態(tài)指示燈，包括運(yùn)行燈、故障燈、網(wǎng)絡(luò)通信燈、冗余主從狀態(tài)。 所有過(guò)程I/O單元均可帶電拔插，以減少維修時(shí)間；操作站可顯示整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)圖，包括主控模件、I/O模件、通道狀態(tài)、操作員站、打印機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通訊等，故障點(diǎn)以特殊顏色或圖形標(biāo)識(shí)。
（四）系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)
A．?dāng)?shù)據(jù)精確度
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模擬量輸入精度 |
≤0.1% |
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模擬量輸出精度 |
≤0.1% |
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時(shí)鐘誤差 |
現(xiàn)場(chǎng)控制站間誤差 |
≤0.1秒 |
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操作員站間誤差 |
≤0.1秒 |
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記錄精度 |
模擬量時(shí)間精確到秒，開(kāi)關(guān)量時(shí)間精確到毫秒 |
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SOE分辨率 |
站內(nèi)≤1毫秒，站間≤2毫秒 |
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系統(tǒng)可利用率 |
≥99.99% |
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系統(tǒng)平均修復(fù)時(shí)間 |
< 0.5小時(shí) |
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網(wǎng)絡(luò)通訊速率 |
100Mbps |
B．實(shí)時(shí)響應(yīng)性
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操作 |
從輸入變化到顯示變化 |
≤采集周期+1秒 |
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從操作鍵入到輸出變化 |
≤1秒 |
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從輸入變化到輸出變化 |
≤采集周期+運(yùn)算周期 |
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屏幕顯示 |
畫(huà)面顯示完成時(shí)間 |
≤1秒 |
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動(dòng)態(tài)元素更新時(shí)間 |
≤1秒 |
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掃描周期 |
模擬量 |
最快50毫秒 |
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開(kāi)關(guān)量 |
最快20毫秒 |
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控制周期 |
回路控制 |
最快100毫秒 |
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邏輯控制 |
最快50毫秒 |
C．系統(tǒng)配置能力
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系統(tǒng) |
最大域數(shù) |
8 |
|
單域 |
最大站數(shù) |
62 |
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工程師站 |
1 |
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操作員站 |
≤19 |
|
現(xiàn)場(chǎng)控制站（含通信站） |
≤40 |
|
物理I/O點(diǎn) |
≤10000個(gè) |
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控制回路數(shù) |
≤1000個(gè) |
1、DCS的現(xiàn)場(chǎng)I/O站級(jí)采用采用雙冗余主控單元，管理級(jí)采用雙冗余100Mbps以太網(wǎng)，操作員采用1：N的冗余配置，診斷至模件級(jí)的自診斷功能，使其具有高度的可靠性。
2、系統(tǒng)的參數(shù)、報(bào)警和自診斷功能高度集中在LED上顯示和在打印機(jī)上打印。
3、處理器模塊
1）處理器模塊帶有LED自診斷顯示，使用I／O處理系統(tǒng)采集的過(guò)程信息來(lái)完成模擬控制和數(shù)字控制。
2）某一個(gè)處理器模塊故障，不影響其它處理器模塊的運(yùn)行。 DCS冗余處理器模件之間直接采用握手信號(hào)喚醒功能，切換完全為無(wú)擾切換。雙口RAM的直接通訊保證從CPU與主CPU之間的數(shù)據(jù)更新是同步的，不存在處理器模件數(shù)據(jù)的更新周期。
3）電源故障屬系統(tǒng)的可恢復(fù)性故障，一旦重新受電，處理器模件、操作員站、服務(wù)器等能自動(dòng)恢復(fù)正常工作而無(wú)需運(yùn)行人員的任何干預(yù)。
4、輸入/輸出模塊
1）所有的I/O模塊都有標(biāo)明I/O工作狀態(tài)的LED指示和其它診斷顯示，如模件電源指示等。
2）DCS與其它供貨商提供的控制、保護(hù)裝置之間的信息交換采用I/O通道時(shí)，采取電隔離措施。
3）每一路模擬量輸入通道有1個(gè)獨(dú)立A/D轉(zhuǎn)換器，每一塊模擬量輸入模塊的通道數(shù)不超過(guò)8點(diǎn)。每一點(diǎn)模擬量輸出有一個(gè)獨(dú)立的D/A轉(zhuǎn)換器，每一路熱電阻輸入有單獨(dú)的橋路。
4）所有的輸入通道、輸出通道及其工作電源，均互相隔離。模塊的任一通道故障，不影響其他通道的正常工作。
5、I/O類型
1）模擬量輸入：4~20mA信號(hào)(接地或不接地)，最大輸入阻抗為250Ω，系統(tǒng)提供4~20mA二線制變送器的直流24V電源。
2）模擬量輸出：4~20mA或0~10mA可選，驅(qū)動(dòng)回路最大可帶阻抗為750Ω的負(fù)載能力。負(fù)端接到隔離的信號(hào)地上。系統(tǒng)提供24VDC的回路電源。
3）數(shù)字量輸入：負(fù)端接至隔離地上，系統(tǒng)提供對(duì)現(xiàn)場(chǎng)輸入接點(diǎn)的“查詢”電壓。“查詢”電壓為24V DC或220VAC。
4）數(shù)字量輸出：數(shù)字量輸出模件采用電隔離輸出，隔離電壓≥250V，能直接驅(qū)動(dòng)控制用電動(dòng)機(jī)或任何中間繼電器。并提供中間繼電器柜及可靠的工作電源。
5）熱電阻(RTD)輸入：有直接接受三線制(不需變送器)的Cu50Ω、Cu10Ω、Pt10Ω、Pt100Ω等類型的熱電阻能力，并提供這些熱電阻所需的電源。
6）熱電偶(T/C)輸入：能直接接受分度號(hào)為N、E、J、K、T、S、B和R 型熱電偶信號(hào)(不需變送器)。熱電偶在整個(gè)工作段的線性化在過(guò)程站內(nèi)完成。
7）脈沖量輸入：每秒能接受0～10000個(gè)脈沖。
8）采用屏蔽電纜的信號(hào)：熱電偶、熱電阻一類的mV信號(hào)或電壓信號(hào)；和保護(hù)相關(guān)的數(shù)字量輸入信號(hào)；和模擬量控制相關(guān)的AI、AO信號(hào)。
6、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)
1）連接到數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)上的任一系統(tǒng)或設(shè)備發(fā)生故障，不會(huì)導(dǎo)致通訊系統(tǒng)癱瘓或影響其他聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和設(shè)備的工作。通訊總線的故障不會(huì)引起設(shè)備跳閘或使DPU不能工作。
2）所提供的通訊總線是冗余的。冗余的數(shù)據(jù)通訊總線在任何時(shí)候都同時(shí)工作。
3）掛在數(shù)據(jù)通訊總線上的所有站，都能接受數(shù)據(jù)通訊總線上的數(shù)據(jù)，并可向數(shù)據(jù)總線上發(fā)送數(shù)據(jù)。
4）操作員站之間通訊方式100M的工業(yè)以太網(wǎng)，TCP/IP協(xié)議，總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在I/O與控制器之間的現(xiàn)場(chǎng)總線為標(biāo)準(zhǔn)ISO國(guó)際現(xiàn)場(chǎng)總線ProfiBUS－DP，通訊速率為12Mbps。
（四）智能儀表控制系統(tǒng)
智能儀表控制系統(tǒng)的核心為帶通信功能的儀表，儀表內(nèi)集成各種算法，能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定儀表控制算法的各種參數(shù)。帶通訊功能的儀表與上位計(jì)算機(jī)的軟件具備平臺(tái)通訊，保證儀表各種參數(shù)和過(guò)程值能進(jìn)入軟件平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)，加上組態(tài)的流程畫(huà)面和操作界面，可以在上位計(jì)算機(jī)整定參數(shù)，對(duì)過(guò)程值記錄分析，達(dá)到控制效果。
（五）控制對(duì)象：
本裝置主要由不銹鋼框架、不銹鋼儲(chǔ)水箱、三個(gè)串接有機(jī)玻璃水箱、3kW三相電加熱鍋爐(由不銹鋼鍋爐內(nèi)膽加溫筒和封閉式鍋爐夾套構(gòu)成)、盤管和敷塑不銹鋼管道等組成。供水系統(tǒng)有兩路：一路由三相（380V恒壓供水）磁力驅(qū)動(dòng)泵、壓力儀表、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、交流電磁閥、渦輪流量計(jì)及手動(dòng)調(diào)節(jié)閥組成；另一路由三相磁力驅(qū)動(dòng)泵（220V變頻調(diào)速，通過(guò)變頻器來(lái)驅(qū)動(dòng)）、渦輪流量計(jì)及手動(dòng)調(diào)節(jié)閥組成。
實(shí)驗(yàn)裝置基本配置及功能如下
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序號(hào) |
部件名稱 |
主要配置 |
數(shù)量 |
備注 |
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1 |
液位水箱 |
包括上水箱、中水箱、下水箱，三個(gè)水箱均采用淡藍(lán)色優(yōu)質(zhì)有機(jī)玻璃，不但堅(jiān)實(shí)耐用，而且透明度高，便于直接觀察液位的變化和記錄結(jié)果。上、中水箱尺寸均為：D=25cm，H=20cm；下水箱尺寸為：D=35cm，H=20cm。水箱結(jié)構(gòu)獨(dú)特，由三個(gè)槽組成，分別為緩沖槽、工作槽和出水槽，進(jìn)水時(shí)水管的水先流入緩沖槽，出水時(shí)工作槽的水經(jīng)過(guò)帶燕尾槽的隔板流入出水槽，這樣經(jīng)過(guò)緩沖和線性化的處理，工作槽的液位較為穩(wěn)定，便于觀察。水箱底部均接有擴(kuò)散硅壓力傳感器與變送器，可對(duì)水箱的壓力和液位進(jìn)行檢測(cè)和變送。壓力變送器采用二線制模擬壓力變送器。三個(gè)水箱可以組合成一階、二階、三階單回路液位控制系統(tǒng)和雙閉環(huán)、三閉環(huán)液位串級(jí)控制系統(tǒng)。 |
3個(gè) |
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2 |
儲(chǔ)水箱 |
采用304不銹鋼板制成，尺寸為：長(zhǎng)×寬×高=68cm×52cm×43cm，容量為152L，完全能滿足實(shí)驗(yàn)的供水需要。儲(chǔ)水箱內(nèi)部有兩個(gè)橢圓形塑料過(guò)濾網(wǎng)罩，以防雜物進(jìn)入水泵和管道。水箱的上部和底部裝有注水閥門和排水閥門，方便實(shí)驗(yàn)用水的更換。 |
1個(gè) |
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3 |
鍋爐 |
有3kW三相電加熱管加熱的常壓鍋爐，包括加熱層（鍋爐內(nèi)膽）和冷卻層（鍋爐夾套），均由不銹鋼精制而成，主要完成相關(guān)的溫度實(shí)驗(yàn)。做溫度實(shí)驗(yàn)時(shí)，冷卻層的循環(huán)水可以使加熱層的熱量快速散發(fā)，使加熱層的溫度快速下降。冷卻層和加熱層都裝有溫度傳感器檢測(cè)其溫度，可完成溫度的定值控制、串級(jí)控制，前饋-反饋控制，解耦控制等實(shí)驗(yàn)。
內(nèi)膽尺寸：直徑Φ=185mm，高度h=528mm，容積=14.2L；鍋爐夾套尺寸：直徑Φ=270mm，高度h=420mm，容積=9.8L。 |
1個(gè) |
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4 |
盤管 |
模擬工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的管道輸送和滯后環(huán)節(jié)，長(zhǎng)35米（43圈），管徑15mm，在盤管上有三個(gè)不同的溫度檢測(cè)點(diǎn)，它們的滯后時(shí)間常數(shù)不同，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)需要選擇 |
1套 |
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5 |
管道及閥門 |
不同的溫度檢測(cè)點(diǎn)。盤管的出水通過(guò)手動(dòng)閥門的切換既可以流入鍋爐內(nèi)膽，也可以經(jīng)過(guò)渦輪流量計(jì)流回儲(chǔ)水箱。它可用來(lái)完成溫度的滯后和流量純滯后控制實(shí)驗(yàn)。
整個(gè)系統(tǒng)管道由敷塑不銹鋼管連接而成，泵前采用Φ20的管子，泵后采用Φ16的管子，溢流管采用Φ25的管子，所有的手動(dòng)閥門均采用優(yōu)質(zhì)球閥，徹底避免了管道系統(tǒng)生銹的可能性。有效提高了實(shí)驗(yàn)裝置的使用年限。 |
1套 |
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6 |
液位變送器 |
采用三只擴(kuò)散硅液位變送器分別對(duì)三個(gè)液位水箱的液位進(jìn)行檢測(cè)；其量程為0～5Kpa，精度為0.5級(jí)。材質(zhì)：全不銹鋼結(jié)構(gòu)，鋁合金外殼；量程范圍：0～5KP；精度：0.5%；絕緣電阻：≥20MΩ/50VDC；零點(diǎn)溫度系數(shù)：±0.5%FS/10℃；穩(wěn)定性：±0.5%FS/1年；輸出信號(hào)：4～20mADC（兩線制），帶不銹鋼隔離膜片，同時(shí)采用信號(hào)隔離技術(shù)，對(duì)傳感器溫度漂移跟隨補(bǔ)償。 |
3只 |
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7 |
溫度傳感器 |
采用Pt100鉑熱電阻溫度傳感器，分別用來(lái)鍋爐內(nèi)膽、鍋爐夾套、盤管（有3個(gè)測(cè)試點(diǎn)）以及上水箱出口的水溫。Pt100測(cè)溫范圍：-200～+650℃。Pt100傳感器精度高，熱補(bǔ)償性較好，可用于做標(biāo)準(zhǔn)校驗(yàn)用熱電阻。配有Pt100熱電阻標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換 |
5只 |
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8 |
流量變送器 |
采用渦輪流量計(jì)，渦輪流量計(jì)的傳感器部分為渦輪結(jié)構(gòu)，是一種速度式檢測(cè)儀表，用于檢測(cè)水流量的大小，當(dāng)流量很小時(shí)其精度也不會(huì)降低。公稱通徑：10毫米（管螺紋G1/2″）；量程：0～1.2m3/h；精度：1級(jí)；輸出信號(hào)： 4～20mA DC（兩線制）；供電電源：DC24V |
2只 |
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9 |
電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 |
采用智能直行程電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，用來(lái)對(duì)控制回路的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。具有精度高、技術(shù)先進(jìn)、體積小、重量輕、推動(dòng)力大、功能強(qiáng)、控制單元與電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)一體化、可靠性高、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，電源為單相220V，控制信號(hào)為4～20mADC，可輸出為4～20mADC的閥位信號(hào)，使用和校正非常方便。 |
1臺(tái) |
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10 |
磁力驅(qū)動(dòng)泵 |
本裝置采用磁力驅(qū)動(dòng)泵做為供水系統(tǒng)，型號(hào)為16CQ-8P，流量為30升/分，揚(yáng)程為8米，功率為0.18KW，轉(zhuǎn)速2800rpm。泵體完全采用不銹鋼材料，以防止生銹，使用壽命長(zhǎng)。本裝置采用兩只磁力驅(qū)動(dòng)泵,一只為三相380V恒壓驅(qū)動(dòng)，另一只為三相變頻220V輸出驅(qū)動(dòng)。 |
2只 |
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11 |
電磁閥 |
安裝在電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的旁路，起到階躍干擾的作用。電磁閥工作電壓：220VAC；公稱通徑：DN15；管螺紋G1/2″ |
1只 |
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12 |
三相電加熱管 |
由三根1kW電加熱管星形連接而成，用來(lái)對(duì)鍋爐內(nèi)膽內(nèi)的水進(jìn)行加溫，每根加熱管的電阻值約為50Ω左右。 |
1套 |
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三、可完成的教學(xué)項(xiàng)目
（一）計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)
項(xiàng)目一 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)認(rèn)知；
項(xiàng)目二 模塊的通信和使用；
項(xiàng)目三 組態(tài)編程和數(shù)據(jù)讀?。?br />
項(xiàng)目四 系統(tǒng)通信和使用；
項(xiàng)目五 DCS系統(tǒng)編程；
項(xiàng)目六 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與DCS。
（二）工藝設(shè)備和儀器儀表
項(xiàng)目一 溫度、壓力、液位和流量測(cè)量；
項(xiàng)目二 水泵負(fù)載特性測(cè)量；
項(xiàng)目三 管道壓力和流量藕合特性測(cè)量；
項(xiàng)目四 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥特性測(cè)量；
項(xiàng)目五 調(diào)壓器特性測(cè)量；
項(xiàng)目六 變頻器水泵控制特性測(cè)量
（三）工業(yè)系統(tǒng)對(duì)象特性的測(cè)定
項(xiàng)目一 單容水箱液位數(shù)學(xué)模型的測(cè)定；
項(xiàng)目二 雙容水箱液位數(shù)學(xué)模型的測(cè)定；
項(xiàng)目三 非線性容積水箱液位數(shù)學(xué)模型的測(cè)量；
項(xiàng)目四 測(cè)定不同阻力下單容水箱液位數(shù)學(xué)模型；
項(xiàng)目五 鍋爐與加熱器對(duì)象數(shù)學(xué)模型；
項(xiàng)目六 滯后管數(shù)學(xué)模型；
（四）簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)型控制
項(xiàng)目一 單閉環(huán)流量控制；
項(xiàng)目二 單容水箱液位定值；
項(xiàng)目三 雙容水箱液位定值；
項(xiàng)目四 三容水箱液位定值；
項(xiàng)目五 鍋爐水溫定值控制；
項(xiàng)目六 聯(lián)鎖控制。
（五）復(fù)雜設(shè)計(jì)型控制
項(xiàng)目一 閉環(huán)雙水箱液位串級(jí)；
項(xiàng)目二 下水箱液位控制和進(jìn)口流量串級(jí)；
項(xiàng)目三 單閉環(huán)流量比值控制；
項(xiàng)目四 鍋爐溫度和和換熱器反饋控制；
項(xiàng)目五 管道壓力和流量解耦控制。
（六） 創(chuàng)新型設(shè)計(jì)與研究
項(xiàng)目六 大延遲系統(tǒng)補(bǔ)償控制；
項(xiàng)目七 自適應(yīng)控制算法；
項(xiàng)目八 模糊控制算法；
項(xiàng)目九 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。
（七） 工程應(yīng)用型設(shè)計(jì)
項(xiàng)目十 工業(yè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)；
項(xiàng)目十一 報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)；
項(xiàng)目十二 關(guān)鍵事件處理和記錄設(shè)計(jì)；
項(xiàng)目十三 系統(tǒng)趨勢(shì)和歷史存儲(chǔ)設(shè)計(jì)；
項(xiàng)目十四 系統(tǒng)登錄和安全性設(shè)計(jì)；
項(xiàng)目十五 網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的研究。
常見(jiàn)問(wèn)題：
1、如果我要購(gòu)買分布式過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置,過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)，是否有安裝、培訓(xùn)服務(wù)呢？
答：我們的設(shè)備如果沒(méi)有特別注明“不含安 裝”“裸機(jī)價(jià)”“出廠”等字樣的，都是提供安裝、培訓(xùn)服務(wù)的。
2、你們的分布式過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置,過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)是否能開(kāi)增值稅專用發(fā)票？
答：可以的，我們是正規(guī)企業(yè)，并且已經(jīng)升級(jí)到一般納稅人，可以開(kāi)具增值稅專用發(fā)票，如果您需要開(kāi)分布式過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置,過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)的發(fā)票，您需要提供開(kāi)票資料。
3、你們的分布式過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置,過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)都是自己生產(chǎn)的嗎？都有什么產(chǎn)品資質(zhì)？
答：我們公司是專業(yè)生產(chǎn)教學(xué)設(shè)備的企業(yè)，完全自主生產(chǎn)，并通過(guò)了最新版ISO9001認(rèn)證，擁有多項(xiàng)專利與著作權(quán)。
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