一種化工參數(shù)自動控制的實訓平臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于高?；瘜W工程與工藝、化工與制藥類等專業(yè)課程實驗的化工參數(shù)自動控制實訓系統(tǒng)。其特征在于：它由檢測傳感器系統(tǒng)、智能控制儀表系統(tǒng)和計算機數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)組成,包括平臺主體框架、貯水槽、被控對象的高位水槽、電加熱鍋爐、對化工參數(shù)進行測量和控制的智能儀表、調(diào)節(jié)流量的電動調(diào)節(jié)閥、靜音增壓泵、渦輪流量計、孔板流量計等組成的流體循環(huán)系統(tǒng)。每只儀表均通過光電隔離型RS485/RS232轉換器與計算機連接，實時傳送實驗數(shù)據(jù)和過程參數(shù)。以“工控組態(tài)軟件組態(tài)王”為上位監(jiān)控軟件組成過程監(jiān)控系統(tǒng)。本發(fā)明利用各種智能儀表及傳感器，通過設定的工藝流程，可用于高等學?；づc制藥類專業(yè)化工儀表及自動化課程的實習訓練。
【專利說明】一種化工參數(shù)自動控制的實訓平臺

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于機電儀器教學器材領域，具體的說就是適用于高?；瘜W工程與工藝、化工與制藥類等專業(yè)教育培養(yǎng)過程中的化工儀表自動化實訓系統(tǒng)。
技術背景
[0002]《化工儀表及自動化》是高等學?；瘜W工程與工藝、化工與制藥類專業(yè)學生的一門必修課。目前各高校所配備的儀表實訓裝置很大程度上還停留在傳統(tǒng)的儀器儀表階段，很難適應培養(yǎng)21世紀高素質專業(yè)人才的需要。更是與自動化程度較高的自動化、智能化、集成化的現(xiàn)代化工廠實際相偏離。為適應國家教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”教學的需要，強化化學工程與工藝、化工與制藥類專業(yè)學生的動手能力與技能培養(yǎng)，注重現(xiàn)代化工企業(yè)對化工工藝人員的儀表選擇、安裝調(diào)試以及化工參數(shù)監(jiān)測和自動化控制的實際要求，由化學工業(yè)出版社出版了 “卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”規(guī)劃教材《化工過程參數(shù)監(jiān)測與自動化》。本發(fā)明裝置是為該規(guī)劃教材相配套的實訓系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是開發(fā)出一種能強化訓練化學工程與工藝、化工與制藥類專業(yè)學生對化工儀表選擇、安裝調(diào)試以及化工參數(shù)監(jiān)測和自動化控制的動手能力與技能培養(yǎng)，滿足現(xiàn)代化工企業(yè)對化工工藝人員的實際要求，與“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”規(guī)劃教材《化工過程參數(shù)監(jiān)測與自動化》相配套的實訓系統(tǒng)。
[0004]具體地說，是通過如下技術方案來達到上述目標的:
[0005]1、化工專業(yè)儀表自動化實訓系統(tǒng)由不銹鋼主體、高位槽1、鍋爐6、靜音離心泵18、水槽25組成。
[0006]2、高位槽1上安裝投入式靜壓液位變送器2、溫度傳感器3。
[0007]3、鍋爐6上安裝電加熱器4、溫度傳感器7、液位計8、進水閥5、出水閥9。
[0008]4、靜音離心泵18的進水口上安裝擴散硅壓力傳感器16、指針式真空表17，出水口上安裝擴散硅壓力傳感器12、指針式壓力表13。
[0009]5、水槽25上安裝磁翻板液位變送器23、溫度傳感器24。
[0010]6、水槽25通過管路26與靜音離心泵18的進水口相連，該管路上安裝泵進口閥22。
[0011]7、靜音離心泵18與高位槽1通過管路27相連，該管路上順序安裝有泵出口閥15、電動閥14、渦輪流量計21、孔板流量計19。
[0012]8、孔板流量計19采用1151電容式差壓變送器20測量其壓差。同時可用渦輪流量計21來標定孔板流量計19。
[0013]9、高位槽1與水槽22通過回水管路28相連，該管路上安裝有自動控制的電磁閥10及手動應急閥門11。
[0014]10、化工專業(yè)儀表自動化實訓系統(tǒng)在確保安全的條件下采用透明的電氣控制柜，方便受訓者學習系統(tǒng)的電氣控制過程?？刂乒竦拿姘迳显O置專用的傳感器信號線接線端子，供受訓者自行接線并方便使用不同的傳感器進行測量，訓練其實際動手操作能力。
[0015]11、每塊智能儀表均通過光電隔離型1^485/1^232轉換器與計算機連接，實時傳送采集數(shù)據(jù)和過程參數(shù)，控制參數(shù)設定可在控制儀表面板上和計算機上同時進行。以工控組態(tài)軟件為上位監(jiān)控軟件組成過程監(jiān)控系統(tǒng)。組態(tài)軟件采用開放式結構，受訓者可以查看并編輯組態(tài)參數(shù)，自行組態(tài)，達到對組態(tài)軟件的組態(tài)實訓目的。
[0016]12、化工專業(yè)儀表自動化實訓系統(tǒng)，當系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)超過設定值或與設定值達到一定偏差時，觸發(fā)聲光報警，同時啟動相應的應急控制開關及電磁閥10，保護系統(tǒng)的正常運行。
[0017]13、所述的溫度傳感器3、溫度傳感器7和溫度傳感器24根據(jù)需要可選擇？丨100熱電阻、。50熱電阻、1(型鎧裝熱電偶、2型熱電偶。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的結構及測控原理示意圖。
[0019]附圖中主要標記含義如下:
[0020]1高位槽，2投入式靜壓液位變送器，3溫度傳感器，4電加熱器，5鍋爐進水閥，6鍋爐，7溫度傳感器，8液位計，9鍋爐出水閥，10電磁閥，11應急閥，12擴散硅壓力傳感器，13指針式壓力表，14電動閥，15泵出口閥，16擴散硅壓力傳感器，17指針式真空表，18靜音離心泵，19孔板流量計，20電容式差壓變送器，21渦輪流量計，22泵進口閥，23磁翻板液位變送器，24溫度傳感器，25水槽，26管路，27管路，28管路。
[0021]圖2為本發(fā)明裝置的實施效果舉例圖。

【具體實施方式】
[0022]如圖1所示，化工專業(yè)儀表自動化實訓系統(tǒng)由系統(tǒng)主體框架、電氣控制柜、高位槽、電加熱鍋爐、靜音離心泵、水槽、各種不同類型的傳感器、智能儀表及管路管件組成。
[0023]實施例1:以下通過溫度參數(shù)的采集與控制為例來說明具體的實訓過程。
[0024]實訓開始前檢查系統(tǒng)的電氣開關及閥門是否處于關閉狀態(tài)，檢查完畢符合要求后向水槽25內(nèi)注入適量的清潔自來水，根據(jù)實訓內(nèi)容及要求將相應的傳感器信號線連接到控制面板上對應的接線端子上，經(jīng)檢查確認無誤后，打開總電源開關，觀察系統(tǒng)信號指示燈及儀表顯示狀態(tài)是否正常，如有顯示異常，應立即關閉電源，排除異常原因后再開啟總電源開關，開啟計算機電源、啟動數(shù)據(jù)采集與控制軟件，調(diào)整智能儀表的相關參數(shù)，開展相應的實訓項目。
[0025]在本實施例中，在系統(tǒng)主體框架的右下部設置水槽25，水槽25上安裝磁翻板液位變送器23和溫度傳感器24 ；在水槽左下部安裝泵進口閥22，泵進口閥22通過管路26與靜音離心泵18的進水口相連接，靜音離心泵18的進水口上安裝擴散硅壓力傳感器16和指針式真空表17，泵出水口上安裝擴散硅壓力傳感器12和指針式壓力表13 ；靜音離心泵18的出水口通過管路27與高位槽1及鍋爐6連接，管路27上順序安裝泵出口閥15、電動閥14、渦輪流量計21、孔板流量計19、鍋爐進水閥5，孔板流量計19的壓差采用1151電容式差壓變送器20來進行壓差測量；鍋爐6上安裝有電加熱器4、溫度傳感器7和液位計8，鍋爐底部安裝出水閥9與管路28相接。
[0026]以上實施例是對本發(fā)明的具體實施的說明，本發(fā)明的技術內(nèi)涵不受上述實施例說明的限制。
【權利要求】
1.本發(fā)明為一種化工參數(shù)自動控制的實訓平臺，其特征在于:由測量傳感器系統(tǒng)、智能控制儀表系統(tǒng)和計算機數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)組成，包括平臺主體框架、貯水槽、作為被控對象的高位水槽、電加熱鍋爐、對過程參數(shù)進行測量和控制的智能儀表、調(diào)節(jié)流量的電動調(diào)節(jié)閥、靜音增壓泵、渦輪流量計、孔板流量計等組成的流體循環(huán)系統(tǒng)。每只儀表均通過光電隔離型RS485/RS232轉換器與計算機連接，實時傳送實驗數(shù)據(jù)和過程參數(shù)，參數(shù)設定可在控制儀表面板上和計算機桌面(界面)上獨立完成。以“工控組態(tài)軟件組態(tài)王”為上位監(jiān)控軟件組成過程監(jiān)控系統(tǒng)。當系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)超過設定值或與設定值達到一定偏差時，觸發(fā)聲光報警，同時啟動相應的應急控制開關或閥門，保護系統(tǒng)的正常運行。
2.如權利要求1所述，本化工參數(shù)自動控制的實訓平臺的特征在于:所述的化工參數(shù)測量傳感器系統(tǒng)由PtlOO熱電阻、Cu50熱電阻、K型鎧裝熱電偶、E型熱電偶、擴散硅壓力變送器、1151電容式差壓變送器、磁翻板液位變送器、投入式靜壓液位變送器、渦輪流量計、孔板流量計等組成，適應于對化工工程中常用工藝參數(shù)溫度、壓力(壓差)、流量、物位(液位)等的監(jiān)測和控制。
3.如權利要求1所述，本化工參數(shù)自動控制的實訓平臺的特征在于:在保證系統(tǒng)安全運行的前提下，對于所設計的各種參數(shù)的設定和控制形式為全開放型的，在平臺面板上設置傳感器專用信號連接端子，所有傳感器信號線均由實訓者即時自行連接，以達到訓練其獨立動手操作的能力。
4.如權利要求1所述，本化工參數(shù)自動控制的實訓平臺的特征在于:其中的智能儀表控制系統(tǒng)由模塊化設計、采用數(shù)字校正系統(tǒng)的人工智能工業(yè)調(diào)節(jié)器組成，溫度的測量及控制元件由熱電阻或熱電偶組成，壓力的測量元件由彈簧管壓力計和壓力變送器組成，流量的測量及控制元件由渦輪流量計、孔板流量計、電動調(diào)節(jié)閥組成，液位的測量及控制元件由投入式液位變送器、液位控制開關組成。
5.如權利要求1所述，本化工參數(shù)自動控制的實訓平臺的特征在于:其中的計算機數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)選擇目前現(xiàn)代化程度較高、企業(yè)普遍使用的工控組態(tài)軟件為上位監(jiān)控軟件組成過程監(jiān)控系統(tǒng)，每只儀表均通過光電隔離型RS485/RS232轉換器與計算機相連接，實時傳送實驗數(shù)據(jù)和過程參數(shù)，參數(shù)設定可在控制儀表面板上和計算機桌面(界面)上獨立完成。
6.如權利要求1所述，本化工參數(shù)自動控制的實訓平臺的特征在于:當系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)與設定值達到一定偏差或超過設定值時，觸發(fā)聲光報警，同時啟動相應的控制開關(或閥門)實施對參數(shù)的控制或采取應急處理措施，以維持或保護系統(tǒng)的正常、安全的運行。
【文檔編號】G09B25/00GK104464433SQ201410829540
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月26日 優(yōu)先權日:2014年12月26日
【發(fā)明者】萬其中, 熊遠欽, 郭棟才, 那艷清 申請人:湖南大學