CN219872193U - 一种模拟工艺流程的控制系统实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种模拟工艺流程的控制系统实验装置，包括上水箱和下水箱，上水箱的高度高于下水箱，上水箱侧壁设有远程液位计，上水箱和下水箱之间连通自流管，下水箱通过回水管和水泵与上水箱连接，自流管和回水管上均设有手动阀，回水管上设有调节阀，水泵、远程液位计和调节阀通过接线箱与DCS系统柜的对应卡件连接，DCS系统柜与实验电脑连接。该实验装置能够模拟简单工艺流程，并针对工艺流程可以进行过程控制方案实验或调试，达到实验目的。

Description

一种模拟工艺流程的控制系统实验装置

技术领域

本实用新型涉及工业控制系统领域，特别涉及一种模拟工艺流程的控制系统实验装置。

背景技术

随着工业4.0和智能工厂深入发展，大多数工业尤其是石化行业生产变得更为复杂，为保证生产安全稳定运行，装置中各项控制精度不断提高，自动化发展是必然趋势。目前，浙江中控DCS过程控制系统在我国各个行业都应用较为广泛，DCS过程控制系统能引入自动化、智能化技术，对生产数据进行实时监控，对参数优化调节。在实际化工生产装置运行中，一方面出于安全考虑，对于初学者不能轻易上手在线修改DCS过程控制系统，无法了解过程控制系统，另一方面往往在生产中，常常用到温度控制、液位控制、流量控制等等，而且所用串级、选择、联锁等一些复杂控制方案，装置上如需改变控制方案又不能进行试验，程序下装后就会加大装置安全运行风险。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种模拟工艺流程的控制系统实验装置，模拟简单工艺流程，并针对工艺流程可以进行过程控制方案实验或调试。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种模拟工艺流程的控制系统实验装置，包括上水箱和下水箱，上水箱的高度高于下水箱，上水箱侧壁设有远程液位计，上水箱和下水箱之间连通自流管，下水箱通过回水管和水泵与上水箱连接，自流管和回水管上均设有手动阀，回水管上设有调节阀，水泵、远程液位计和调节阀通过接线箱与DCS系统柜的对应卡件连接，DCS系统柜与实验电脑连接。

优选的方案中，所述回水管上设有远程流量计，远程流量计通过接线箱与DCS系统柜的对应卡件连接。

优选的方案中，所述回水管上设有远程压力计，远程压力计设置在水泵的出水口，远程压力计通过接线箱与DCS系统柜的对应卡件连接。

优选的方案中，所述回水管上设有远程温度计，远程温度计设置在水泵的进水口，远程温度计通过接线箱与DCS系统柜的对应卡件连接。

优选的方案中，所述上水箱材质为有机玻璃，上水箱侧壁设有刻度线。

本实用新型提供的一种模拟工艺流程的控制系统实验装置，通过水泵加水至上水箱中，通过远程液位计监控上水箱1液位，使调节阀控制进水流量，避免了上水箱溢流，模拟简单工艺流程。同时远程液位计、远程流量计、远程压力计以及远程温度计将实验过程数据传至过程控制系统，从而达到各种过程控制系统方案设计，达到实验目的。采用的设备较少，操作简单、使用方便。

附图说明

下面结合附图和实施实例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为接线箱与DCS系统柜及实验电脑的接线示意图；

图中：上水箱1，下水箱2，远程液位计3，自流管4，回水管5，水泵6，手动阀7，调节阀8，远程流量计9，远程压力计10，远程温度计11，接线箱12，DCS系统柜13，实验电脑14。

具体实施方式

如图1~2所示，一种模拟工艺流程的控制系统实验装置，包括上水箱1和下水箱2，上水箱1的高度高于下水箱2，在实际操作时，上水箱1和下水箱2保持1米的高度距离，使上水箱1中的水能够由于高度差，通过自流管4流入下水箱2中。

上水箱1侧壁设有远程液位计3，远程液位计3选用横河EJA110E型，方便控制上水箱液位。

所述上水箱1材质为有机玻璃，上水箱1侧壁设有刻度线。通过将上水箱1设置为透明的有机玻璃，并设置刻度线，能够对上水箱1中的水位进行肉眼观察，从而方便对控制系统的液位控制情况进行对比。

上水箱1和下水箱2之间连通自流管4，下水箱2通过回水管5和水泵6与上水箱1连接，自流管4和回水管5上均设有手动阀7，通过设置手动阀7，通过手动阀7进行装置检修或应急处理时的关闭，也可以作为系统干扰，对整定阀门PID有促进作用。

回水管5上设有调节阀8，调节阀8用于系统控制，可以选择关联进水流量或者上水箱液位。

水泵6、远程液位计3和调节阀8通过接线箱12与DCS系统柜13的对应卡件连接，DCS系统柜13与实验电脑14连接，实验电脑14中内置DCS过程控制软件。

DCS系统柜13选用常规的控制柜，在本实施例中，DCS系统柜13包括CPU、各卡件以及交换机，卡件以及交换机与CPU连接，交换机用网线接入到实验电脑14，CPU为DCS主控卡，具体型号选用FCU712，卡件包括16路电流信号输入卡、16路电流信号输出卡、32路开关量输入卡以及32路开关量输出卡，16路电流信号输入卡型号选用AI713，16路电流信号输出卡型号选用AO713，32路开关量输入卡型号选用DI715，32路开关量输出卡型号选用DO715，卡件包括16路电流信号输入卡和16路电流信号输出卡分别用于模拟量信号接收以及现场执行器的控制。例如：远程液位计3与16路电流信号输入卡连接，调节阀8与16路电流信号输出卡连接。

优选的，所述回水管5上设有远程流量计9，远程流量计9通过接线箱12与DCS系统柜13的对应卡件连接，具体的远程流量计9与16路电流信号输入卡连接。通过调节阀8控制回水管5的流量。

优选的，所述回水管5上设有远程压力计10，远程压力计10设置在水泵6的出水口，远程压力计10通过接线箱12与DCS系统柜13的对应卡件连接。具体的远程压力计10与16路电流信号输入卡连接。

所述回水管5上设有远程温度计11，远程温度计11设置在水泵6的进水口，远程温度计11通过接线箱12与DCS系统柜13的对应卡件连接。

通过设置远程压力计10和远程温度计11，过程控制系统设计方案不仅仅是液位单回路的控制，而且还包括温度，压力等过程参数的控制。

该实验装置，通过水泵6加水至上水箱1中，通过远程液位计3监控上水箱1液位，使调节阀8控制进水流量，避免了上水箱1溢流；同时远程液位计3、远程流量计9、远程压力计10以及远程温度计11将实验过程数据传至过程控制系统，从而达到各种过程控制系统方案设计，达到实验目的。采用的设备较少，操作简单、使用方便。

实现DCS过程控制系统单回路控制方案Ⅰ：通过上水箱1进水的调节阀8控制上水箱液位，远程液位计3安装在上水箱1上，可以实现阀门控制液位，无需人员在装置现场操作。仪表构成：水泵+调节阀+远程液位计。

实现DCS过程控制系统单回路控制方案Ⅱ：通过上水箱1进水的调节阀8控制上水箱进水流量，远程流量计9安装在回水管5上，可实现阀门控制流量，自动调节。仪表构成：水泵+调节阀+远程流量计。

实现DCS过程控制系统液位串级控制方案Ⅲ：通过上水箱液位与进水流量串级控制，可以掌握串级控制关系。仪表构成：水泵+调节阀+远程流量计+远程液位计。

实现DCS过程控制系统上水箱液位报警联锁控制方案Ⅳ：当上水箱液位极高时报警停泵，当液位极低报警启泵，并开调节阀8。可以进行生产装置上相关联锁的实验。仪表构成：水泵+调节阀+远程液位计。

上述Ⅰ～Ⅳ控制方案，在实验电脑14的DCS过程控制软件上进行组态设计。

实现DCS过程控制系统单回路控制方案Ⅰ的基础上进行调节阀PID参数整定。通过单回路控制对上水箱液位调节，其验证PID整参数整定，可以掌握阀门参数PID的整定规律，在生产装置中可直接应用实验结论。本装置通过验证其调节阀PID参数为：P:20，I:100，D:0。

Claims (5)

1.一种模拟工艺流程的控制系统实验装置，其特征在于：包括上水箱（1）和下水箱（2），上水箱（1）的高度高于下水箱（2），上水箱（1）侧壁设有远程液位计（3），上水箱（1）和下水箱（2）之间连通自流管（4），下水箱（2）通过回水管（5）和水泵（6）与上水箱（1）连接，自流管（4）和回水管（5）上均设有手动阀（7），回水管（5）上设有调节阀（8），水泵（6）、远程液位计（3）和调节阀（8）通过接线箱（12）与DCS系统柜（13）的对应卡件连接，DCS系统柜（13）与实验电脑（14）连接。

2.根据权利要求1所述的一种模拟工艺流程的控制系统实验装置，其特征在于：所述回水管（5）上设有远程流量计（9），远程流量计（9）通过接线箱（12）与DCS系统柜（13）的对应卡件连接。

3.根据权利要求1所述的一种模拟工艺流程的控制系统实验装置，其特征在于：所述回水管（5）上设有远程压力计（10），远程压力计（10）设置在水泵（6）的出水口，远程压力计（10）通过接线箱（12）与DCS系统柜（13）的对应卡件连接。

4.根据权利要求1所述的一种模拟工艺流程的控制系统实验装置，其特征在于：所述回水管（5）上设有远程温度计（11），远程温度计（11）设置在水泵（6）的进水口，远程温度计（11）通过接线箱（12）与DCS系统柜（13）的对应卡件连接。

5.根据权利要求1所述的一种模拟工艺流程的控制系统实验装置，其特征在于：所述上水箱（1）材质为有机玻璃，上水箱（1）侧壁设有刻度线。