CN107527548A - 工业循环冷却水系统综合教学实验平台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种工业循环冷却水系统综合教学实验平台,包括上部的冷却塔和下部的控制箱，冷却塔体的内部安装数块可活动的隔板，由隔板形成一个个独立塔腔，冷却塔的顶部安装数个散热风机，加速塔腔的空气流动，塔顶安装有由各种淋水管道构成的配水系统，淋水管道结构用于调节水压，通过PLC控制系统工作，MCGS、上位机的显示和参数设置，将PLC的逻辑功能与组态软件的延续性和扩充性相结合，功能丰富，系统可控性好，处理能力强，是一个理论与实践无缝融合的实验操作平台。通过本实验平台，使学生将实验课程与实际工程相结合，能够加强同学对工业应用上循环水的控制理论与控制策略选择等方面学习和研究。
Description
技术领域
本发明涉及一种实验教学技术，特别涉及一种工业循环冷却水系统综合教学实验平台。
背景技术
目前，随着电子科技技术的发展，国内的自动化实验平台得到一定的发展，但是缺少具有检测和控制综合功能的实验平台。现阶段大多数高校自动化相关的实验教学平台都是仪器厂家所制作，学生只能按照实验说明书经行验证性的实验，限制了实践教学的理论知识与工程素质的融合性，不利于有效地培养学生科创能力和知识运用能力。
实验教学一直是自动化等相关专业教学中最重要的环节，通过实验的实际操作不仅能够加深学生对专业知识的理解，还能够促进学生从学习者从实践者转变。所以设计开发了一种工业循环冷却水系统综合教学实验平台具有较高的教学和科研价值。
发明内容
本发明是针对目前实验平台功能单一，缺少理论与实践相结合的问题，提出了一种工业循环冷却水系统综合教学实验平台, 在单平台上能够完成多种教学任务，涵盖丰富的学科知识，满足测控等相关专业实验课程的教学任务。
本发明的技术方案为：一种工业循环冷却水系统综合教学实验平台，包括上部的冷却塔和下部的控制箱，冷却塔包括淋水管道、隔板、散热风机，冷却塔体的内部安装数块可活动的隔板，由隔板形成一个个独立塔腔，冷却塔的顶部安装数个散热风机，加速塔腔的空气流动，塔顶安装有由各种淋水管道构成的配水系统，淋水管道结构用于调节水压；
控制箱内部设置有电源模块、流量计、流量积算控制仪、水泵、温控仪、温度变送器、电力调整器、2个加热器、PLC、MCGS触摸屏和热电阻； 2个热电阻，分别接在冷却塔模型的进水口和出水口，2个热电阻另一端接入温度变送器；温度变送器将采集后的温度转变成电信号，再送给PLC和温控仪；PLC和温控仪均与电力调整器相连接，电力调整器输出控制信号传输到接在冷却塔模型循环水管中的加热器，实现对水温的控制；加热器的进水口前段连接水泵，PLC通过对水泵的控制达到对循环水的水流量的控制；冷却塔模型的进水口端接流量计，流量计采集水流量实时数据并将其传送流量积算控制仪计算显示；PLC通过散热风机的控制来实现对冷热交换风量的控制，MCGS触摸屏与PLC之间的数据通信，PC机通过网络与MCGS触摸屏、PLC通信。
所述塔体材料为PPS塑料板，塔腔中填满亲水性强的薄膜式填料。
所述工业循环冷却水系统综合教学实验平台，冷却塔的顶部安装淋水管道，在冷却塔底部开有出水口；控制箱的后端开有插孔，淋水管道由塑料管道通过所述插孔连接到控制箱内加热器一端，冷却塔底部出水口由塑料管道经过所述插孔与控制箱内水泵一端相连，加热器的另一端与水泵另一端通过塑料管道相连，构成实验平台循环水路。
本发明的有益效果在于：本发明工业循环冷却水系统综合教学实验平台, 通过PLC控制，MCGS上位机的显示和参数设置，将PLC的逻辑功能与组态软件的延续性和扩充性相结合，功能丰富，系统可控性好，处理能力强，是一个理论与实践无缝融合的实验操作平台。通过本实验平台，使学生将实验课程与实际工程相结合，能够加强同学对工业应用上循环水的控制理论与控制策略选择等方面学习和研究。
附图说明
图1为本发明工业循环冷却水系统综合教学实验平台的结构示意图；
图2为本发明工业循环冷却水系统综合教学实验平台的原理示意图；
图3为本发明工业循环冷却水系统综合教学实验平台的电气接线图。
具体实施方式
如图1所示工业循环冷却水系统综合教学实验平台的结构示意图，该实验平台包括上部的冷却塔模型和下部的控制箱。冷却塔模型以实际工程为依据，真实展现了冷却塔的工艺原理。冷却塔是工业循环冷却水系统中重要的组成部分，其首要作用是为循环冷却水与空气经行热交换提供场所。本发明的冷却塔模型包括淋水管道1、水管2、隔板10、散热风机11。其中模型的塔体主要材料是PPS塑料板，并且塔体的内部安装了可活动的隔板。由隔板形成的一个个独立塔腔，塔腔中填满亲水性强的薄膜式填料（如图2中的淋水填料15），冷却塔模型的顶部安装三个散热风机，为了加速塔腔的空气流动。同时塔顶安装有由淋水管道1构成的配水系统，主要由配水干管、配水支管及配水喷头组成，淋水管道1以提高水压的调节性为目的。在淋水管选择上，力求配水均匀的原则，并且根据水在管道中的流动有逐渐减少的特性，选取渐缩的管道。
散热风机旁安装淋水管道，在冷却塔底部开有出水口；控制箱的后端开有插孔，淋水管道由塑料管道通过所述插孔连接到控制箱内加热器一端，所述出水口由塑料管道经过所述插孔与控制箱内水泵一端相连，加热器的另一端与水泵另一端通过塑料管道相连，构成所述实验平台循环水路。
控制箱外可见的有流量控制旋钮3、流量积算控制仪4、指示灯5、温控仪6、开关7、网口8、MCGS触摸屏9。
如图2所示工业循环冷却水系统综合教学实验平台的原理示意图，控制箱内部设置有电源模块、流量计12、流量积算控制仪4、水泵13、温控仪6、温度变送器、电力调整器、加热器14、PLC、MCGS触摸屏9和热电阻。本发明使用2个热电阻，分别接在冷却塔模型的进水口和出水口，2个热电阻另一端接入温度变送器；温度变送器将采集后的温度转变成电信号，再送给PLC和温控仪6；PLC和温控仪6均与电力调整器相连接，电力调整器输出控制接在冷却塔模型水管中加热器14，实现调节加热器的功率；加热器对循环水进行加热，实现对水温的控制；温控仪6在整个控制系统中不仅起到辅助控制电力调整器的作用，还具备显示温度数组的功能；加热器14的进水口前段连接水泵13，水泵13的电路连接到PLC中，PLC通过对水泵13的控制达到对循环水的水流量的控制。冷却塔模型的进水口端接流量计12，流量计12采集流量送流量积算控制仪4计算显示；散热风机的电路与PLC的DI/DO端相连接，PLC通过散热风机的控制来实现对冷热交换风量的控制。PC机的监控系统的人机界面，是以MCGS组态软件作为监控界面的开发平台，并利用莫迪康Modbus TCP实现MCGS与PLC之间的数据通信。PC机界面主要任务是实验参数的设置、实验对象的监控、实验数据的采集和处理。
所述电源模块是菲尼克斯TRIO POWER电源模块。所述PLC采用的是菲尼克斯ILC130。所述热电阻为pt100。所述MCGS触摸屏9是嵌入式一体化触摸屏。所述流量积算控制仪4为WP系列智能流量积算控制仪，可自动进行温度压力补偿，并且能够采集和显示水流量。所述电力调整器为BP系列SCR电力调整器，实现功率调节线性化。所述温控仪6为XMT-2000型温度控制器，输入量程范围可自由设置。
如图3所示工业循环冷却水系统综合教学实验平台的电气接线图，其中电源一端接入保护装置元件，实现对整个系统的电路的保护，以免电路短路，造成危险事故。
本发明针对自动化及相关专业的实验，结合《检测技术》、《自动控制原理》、《过程控制原理》、《热工基础》、《PLC可编程控制技术》等多门主要的工科课程为理论基础，自主设计一种工业循环水冷却系统的综合教学实验平台。该平台面向多种工程对象，基于PLC实现对水温、风量、水流量的控制；同时，设计上位的组态软件，完成对系统的监测和实验数据的显示。基于本实验平台不仅能够满足PLC的相关实验还能涉及组态的软件的学习，更进一步可以对实际工程的循环冷却水系统工艺的认知和研究。
Claims (3)
1.一种工业循环冷却水系统综合教学实验平台，其特征在于，包括上部的冷却塔和下部的控制箱，冷却塔包括淋水管道、隔板、散热风机，冷却塔体的内部安装数块可活动的隔板，由隔板形成一个个独立塔腔，冷却塔的顶部安装数个散热风机，加速塔腔的空气流动，塔顶安装有由各种淋水管道构成的配水系统，淋水管道结构用于调节水压；
控制箱内部设置有电源模块、流量计、流量积算控制仪、水泵、温控仪、温度变送器、电力调整器、2个加热器、PLC、MCGS触摸屏和热电阻；2个热电阻，分别接在冷却塔模型的进水口和出水口，2个热电阻另一端接入温度变送器；温度变送器将采集后的温度转变成电信号，再送给PLC和温控仪；PLC和温控仪均与电力调整器相连接，电力调整器输出控制信号传输到接在冷却塔模型循环水管中的加热器，实现对水温的控制；加热器的进水口前段连接水泵，PLC通过对水泵的控制达到对循环水的水流量的控制；冷却塔模型的进水口端接流量计，流量计采集水流量实时数据并将其传送流量积算控制仪计算显示；PLC通过散热风机的控制来实现对冷热交换风量的控制，MCGS触摸屏与PLC之间的数据通信，PC机通过网络与MCGS触摸屏、PLC通信。
2.根据权利要求1所述工业循环冷却水系统综合教学实验平台，其特征在于，所述塔体材料为PPS塑料板，塔腔中填满亲水性强的薄膜式填料。
3.根据权利要求1或2所述工业循环冷却水系统综合教学实验平台，其特征在于，冷却塔的顶部安装淋水管道，在冷却塔底部开有出水口；控制箱的后端开有插孔，淋水管道由塑料管道通过所述插孔连接到控制箱内加热器一端，冷却塔底部出水口由塑料管道经过所述插孔与控制箱内水泵一端相连，加热器的另一端与水泵另一端通过塑料管道相连，构成实验平台循环水路。
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