A3000高级过程控制系统使用说明和维护手册20120504要点

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1、A3000 高级过程控制系统高级过程控制系统 使用说明和维护手册使用说明和维护手册 (版本 4.0) 用户文件编号：A3000DH017 北京华晟经世信息技术有限公司编制 I 安全注意事项安全注意事项1 1 系统安装系统安装.3 1.1 系统规格3 1.2 布局方式5 1.3 配电连接和接地.6 1.4 信号线和通讯线连接.7 2 操作和控制操作和控制.8 2.1 现场系统8 2.2 过程和电气设备结构和操作.16 2.3 基本控制系统.32 2.4 开始实验.39 3 系统功能系统功能.40 3.1 对象数学模型的测定与建立.40 3.2 单回路控制实验41 3.3 位式控制41 3.4 计

2、算机控制一般性实验42 3.5 复杂控制实验42 3.6 高等控制42 3.7 自动化网络实验43 4 报警和保护报警和保护.43 5 常规维护常规维护.43 非常感谢您选择 A3000 高级过程控制系统。 初次使用 A3000 系列产品时，请仔细阅读本使用手册，安全使用设备。 为了进一步使用的情况，我们还推出另一本实验使用手册A3000 高级过程 控制系统实验指导书 ，请与你的产品销售商联系。 1 本使用手册包括有使用时的操作说明和注意事项。本使用手册请交给最终 用户。 安全注意事项安全注意事项 安全注意事项： 在安装、操作、维护或检查本系统之前一定仔细阅读以下安全注意事项， 并且要在熟悉设

3、备的知识、安全信息及全部有关注意事项以后使用。在本使用 说明书中，将安全注意事项等级分为“危险”和“注意” 。 注意：根据情况的不同， “注意”等级的事项也可能造成严重后果。请遵循两个 等级的注意事项，因为它们对于个人安全都是重要的。 1、防止触电、防止触电 测试系统的控制系统供电一般为 DC24V，漏电保护器和开关电源的端子上 带有 220V 电压。正常漏电保护 30 毫安。 物理受控系统分别引入三相电和单相电，整个现场系统没有任何可以接触 到的端子。正常漏电保护 30 毫安。 尽管系统经过多层保护，还是请用户注意以下安全事项。 危险 当通电或正在运行时，非专业人员不要进行任何维护、维修操作

4、，不要打 开机柜后门，接线箱盖子，变频器前盖板，否则会发生触电的危险。 要求现场系统可靠接地。每隔一定时间，对漏电保护器进行漏电测试试验，即 按下测试按钮。 不正确的操作造成的危险情况，将导致死亡或重伤 不正确的操作造成的危险情况，将导致一般或轻微的 伤害或造成物体的硬件损坏。 2 即使电源处于断开时，除维护、维修外，请不要打开控制箱接触变频器的 输出裸露端子，可能会出现充电回路放电的现象，造成伤害。 水泵、电磁流量计，以及灯管都是 220V 供电，维修时请断开电源。 对于交流 220V 或 380V 供电电缆，请不要损伤它，不要对它加过重的应力，使 它承载重物或对它钳压。否则可能会导致触电。

5、 2、防止烫伤、防止烫伤 加热情况： 锅炉结构为内容器，内有4.5KW（部分产品6KW）加热管。外容器为隔热 保护，不会有高温，同时封闭所有强电端子。锅炉常压，最高温度不超过100度， 建议保持70度以下。支路中会流通热水。 危险 在热水没有冷却时，不要进行任何打开锅炉维修维护工作。不要接触热水管道 过长时间（例如 3 秒以上） ，避免高温烫伤。 锅炉中的水最好不要超过锅炉高度的 2/3，请尽量控制水温在 70 度以下，以免 高温烫伤，提高产品寿命。 3、防止损坏、防止损坏 在水箱水位没有达到一定高度，不能启动调压器输出，否则可能损坏加热器。 该系统增加了硬件的连锁保护，但是在操作时也要注意。

6、 系统应远离可燃物体，系统发生故障时，请断开电源。 操作的环境温度-10-50，湿度 90%RH 以下，存储温度-20-65（运输时短 时间适用温度） 。 计算机或其他不能溅水的设备最好距离三个水箱 2 米以外。 操作和运输 运行时保管时运输时 周围温度10C50C 0C50C 20C65C 湿度90RH 以下90RH 以下90RH 以下 标高 1000m 1000m 10000m 3 1 系统安装系统安装 系统的如图所示。 1.1 系统规格系统规格 现场A3000对象系统尺寸：1400(宽度)x700(深度)x1940(高度)。 电脑监控 A3000 对象 A3000 控制 柜 4 控制机柜

7、尺寸：800(宽度)x600(深度)x1900(高度)。 操作台尺寸 5 对于现场对象系统和控制机柜，建议在固定位置之后，把支撑脚撑起来， 避免轮子受力过大。如下图： 1.2 布局方式布局方式 控制机柜在现场系统左边，以便缩短信号连线，控制机柜可远离实验水箱， 可防止实验时水滴溅到控制柜，使控制柜受潮，损坏控制元器件。一个实验室 可能具有多套A3000系统，并能根据客户要求组成一定的网络，作为监控系统 的计算机，可监控本台设备，亦能通过网络控制别的对象系统。高级过程控制 实验室布局如图如下所示： 6 1.3 配电连接和接地配电连接和接地 系统配电系统配电 A3000 高级过程控制系统不单独提供

8、配电柜，系统供电由控制柜提供。 控制机柜内电源直接从实验室总配电柜提供。柜内有两种电源，一种为单 相电，另一种为三相电。单相电主要为机柜内部元器件提供供电电源，单相电 要求：AC220V10%，1A。功耗不超过200W。插头要求：RVVZ-3P, 250V,10A。 现场对象系统供电要求电源为单相，三相电，并分开连接。 各种电缆敷设要求如下： 单根信号电缆应穿在钢制电缆管中或线槽内敷设，电缆管或线槽要保证良 好接地。 信号电缆屏蔽层宜选用铜带屏蔽或铝箔屏蔽。 接地接地 屏蔽接地的原则为一端接地，屏蔽接地有两种方式： 在传输模拟信号、脉冲频率信号时，若信号源没有接地，屏蔽电缆应在控 制室一侧接地

9、。 当信号源本身接地时，如接地热电偶、PH 计等，屏蔽电缆应在现场信号 源一侧接地。 现场系统要求一定要良好接地，需要在现场系统引出一个黄绿双色地线直 接连接到实验室接地螺栓上。多套系统可以共点接地。接地线可以采用软线， 或者硬芯双色线。直径不少于1mm2，地线末端应压入扁平冷压接线鼻子。下面 是变频器配电示例。 7 本系统中变频器及电机要严格接地。变频器供电电源输入侧的接地端子应接 入实验室接地螺栓上，其控制输出侧的接地端子应与电机接线盒内接地螺栓连 接。 1.4 信号线和通讯线连接信号线和通讯线连接 系统大部分的接线已经连接。只是在各个单元之间需要连接。 除了实验时需要连接少量的实验专用连

10、接信号线之外，还需要连接现场控 制系统和监控计算机的通信接口。 如果控制系统支持以太网，则可以用网线直接连接到交换机上。 如果控制系统支持RS232，则直接连接到计算机串口上。 如果控制系统支持RS485，则首先在计算机串口上插一个RS232-RS485转换 强烈建议在进入现场系统之前，选择不带漏电保 护的断路器。特别是在有多台变频器的情况下。由于 上电瞬间，具有很大的过电流和感应电流，所以容易 导致系统跳闸。 可以考虑在输入端连接交流电抗器，提高功率因 数，并减少电源干扰。 8 器。然后控制系统直接连接到转换器上。注意RS485 A,B信号连接。 RS485-RS232转换器连接示意图 2

11、操作操作和控制和控制 2.1 现场系统现场系统 本节通过大量的示意图介绍各个工艺设备结构和操作，其中包括各个水箱、 锅炉、换热系统，以及管路。如图所示 9 现场系统示意图 物理受控系统包括了测试对象单元、传感器、执行器（包括变频器及移相 调压器）等。为了防止动力设备静电积累而触电或者损坏设备，所以系统必须 可靠接地。下面使用示意图和流程图方式介绍现场系统的结构、原理、操作和 维护。 现场系统工艺流程图如图所示。 10 (滞后盘管) (换热器) 系统工艺示意流程图(不含控制系统) 11 系统总体的测点清单如表1.2.1所示。 表 1.2.1 整体流程测点清单 序号 位号或 代号 设备名称用途原始

12、信号类型 工程量 1TE-101 温度变送器 锅炉水温 420m ADC AI 0100 2TE-102 温度变送器 锅炉回水温度 420m ADC AI 0100 3TE-103 温度变送器 换热器热水出口水温 420m ADC AI 0100 4TE-104 温度变送器 换热器冷水出口水温 420m ADC AI 0100 5TE-105 温度变送器 储水箱水温 420m ADC AI 0100 6LSL-105 液位开关 锅炉液位极低联锁离散量 DI 7LSH-106 液位开关锅炉液位极高联锁离散量 DI 8XV-101 电磁阀 一支路给水切断离散量 DO 9XV-102 电磁阀 二支路

13、给水切断离散量 DO 10AL-101 告警光电隔 离 DO 11FT-101 涡轮流量计 一支路给水流量 420m ADC AI 0100 12FT-102 电磁流量计 二支路给水流量 420m ADC AI 0100 13PT-101 压力变送器 给水压力 420m ADC AI 0100 14LT-101 液位变送器 上水箱液位 420m ADC AI 0100 15LT-102 液位变送器 中水箱液位 420m ADC AI 0100 16LT-103 液位变送器 下水箱液位 420m ADC AI 0100 17LT-104 液位变送器 锅炉/中水箱右液位 420m ADC AI 0

14、100 18FV-101 电动调节阀 阀位控制 420m ADC AO 0100 19GZ-101 调压模块 锅炉水温控制 420m ADC AO 0100 20U-101 变频器 频率控制 420m ADC AO 0100 12 注：所列信号类型为原始信号，一般两线制信号在IO面板上已经连接了 24V和GND，可以按照四线制方式使用。执行机构一般为210V控制，控制信 号经过500欧姆采样电阻，被转换成4-20毫安控制。 2.1.1 上水箱上水箱 上水箱位于框架右上方，模拟一个工业上常见的卧式圆罐。水平方向的截 面积在各个高度不同，中间最大，两端最小，具有典型的非线性特性。上水箱 透视图如图

15、所示。 上水箱透视图 2.1.2 中水箱中水箱 中水箱是一个结构复杂的容器。提供变容结构，以及水平多容结构。中 水箱透视图如图所示。 13 中水箱透视图 中水箱顶视图如图所示。 中水箱顶视图 变容的实现过程： （1）分隔闸板拔很高，例如 2 厘米以上，则中水箱左右两边容器合在一起， 通过出水闸板控制出口流量。总截面积=中水箱左容器+中水箱右容器。 （2）出口闸板拔很高，例如 2 厘米以上，通过分隔闸板控制出口流量。总 截面积=中水箱左容器。 14 水平多容实现过程： 分隔闸板作为左右两边容器的导通流量控制，出水闸板控制右边容器出口 流量。 2.1.3 下水箱下水箱 下容器可以更换不同形状的出口

16、闸板，从而改变系统特性，还可放入一个 斜体，从而模拟倒锥形工业容器。下水箱透视图结构如图所示。 下水箱透视图 下水箱顶视图结构如图所示。 下水箱顶视图 2.1.4 常压锅炉常压锅炉 锅炉是一个常压电加热锅炉，大气压力，没有高温。如图所示。 15 常压电加热锅炉 2.1.5 换热系统换热系统 该换热器采用工业高效板式换热器。换热器具有一个冷水入口，一个冷水 出口，一个热水入口，一个热水出口（热水和冷水的位置可以互换，但是出口 和入口不能互换） 。如图所示。 换热系统示意图 16 2.1.6 管路系统管路系统 管路系统如图所示。 现场对象系统管路 通过该图可以了解各个阀门的位置，以及管道上的各个过程设备。 2.2 过程和电气设备结构和操作过程和电气设备结构和操作 本节介绍仪器仪表，以及执行器等产品的结构和操作。 2.2.1 温度检测设备温度检测设备 温度传感器为PT100。三线制。如图2.2.11所示。 图 2.2.11 温度传感器为 PT100 温度