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產(chǎn)品展示
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詳細(xì)介紹
CS5000系列過程控制實(shí)驗(yàn)裝置是中控教儀公司專門針對(duì)過程控制、化學(xué)工程等專業(yè)的特點(diǎn)而于2005年新近推出的精餾塔多變量控制實(shí)驗(yàn)裝置。學(xué)生通過該實(shí)驗(yàn)裝置既可以了解精餾塔的操作原理；又能深刻理解控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義與硬軟件實(shí)現(xiàn)方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、流量、液位等過程參數(shù)的控制，使學(xué)生具備一定的工業(yè)裝置操作、自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，為就業(yè)時(shí)迅速進(jìn)入角色打下基礎(chǔ)。
一、裝置對(duì)象組成
CS5000系列精餾控制實(shí)驗(yàn)裝置由實(shí)驗(yàn)對(duì)象、控制器和軟件系統(tǒng)三部分組成，其中實(shí)驗(yàn)對(duì)象均采用如圖4.1所示的精餾系統(tǒng)。精餾系統(tǒng)的工藝流程如圖4.2所示，主要由機(jī)械設(shè)備、動(dòng)力設(shè)備、檢測儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、輔助系統(tǒng)組成，與外部聯(lián)結(jié)僅包括220VAC 供電、4-20 mA標(biāo)準(zhǔn)I/O模擬信號(hào)（或1-5V DC 電壓信號(hào)）或現(xiàn)場總線信號(hào)以及其它I/O數(shù)字信號(hào)。
機(jī)械設(shè)備
精餾塔主體
原料預(yù)熱盤管式換熱器
塔頂盤管式冷凝器與回流罐
塔頂產(chǎn)品罐與塔底產(chǎn)品罐
原料罐
動(dòng)力設(shè)備
電加熱器
塔頂產(chǎn)品計(jì)量泵、塔頂回流計(jì)量泵、進(jìn)料計(jì)量泵
進(jìn)料初始進(jìn)料泵、塔底殘液出料泵
檢測儀表
Pt100熱電阻溫度傳感器
塔底液位與回流罐液位傳感變送器
進(jìn)料、塔頂產(chǎn)品與回流計(jì)量泵
冷卻水渦輪流量計(jì)
執(zhí)行機(jī)構(gòu)
用于調(diào)節(jié)冷卻水量的比例調(diào)節(jié)閥V1
用于自動(dòng)啟停塔底殘液出料泵的開關(guān)繼電器
用于調(diào)節(jié)塔底加熱功率的單相可控硅調(diào)壓裝置
用于調(diào)節(jié)進(jìn)料、塔頂產(chǎn)品與回流量的進(jìn)口計(jì)量泵
輔助系統(tǒng)
電源控制和信號(hào)接口面板
精餾塔底防干燒裝置
實(shí)驗(yàn)快插連接線
電氣附件
二、裝置實(shí)驗(yàn)系列
常規(guī)控制實(shí)驗(yàn)
精餾塔的控制目標(biāo)，除保證操作平穩(wěn)以外，通常還需要控制塔頂與/或塔底產(chǎn)品的純度或質(zhì)量。對(duì)于上述實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，假設(shè)介質(zhì)體系為水-酒精，則塔頂產(chǎn)品的純度即為塔頂產(chǎn)品的酒精含量。假設(shè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的操作壓力為常壓，且基本不變，則塔頂產(chǎn)品的酒精含量與精餾段靈敏溫度（位置待定）或塔頂溫度TT31基本對(duì)應(yīng)。同理，塔底產(chǎn)品的酒精含量與提餾段靈敏溫度（位置待定）或塔底溫度TT32基本對(duì)應(yīng)。因此，精餾塔的控制目標(biāo)可轉(zhuǎn)化為精餾段與提餾段靈敏溫度的控制問題。
若選用多回路控制方案，可采用以下常規(guī)PID控制系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)裝置的平穩(wěn)操作與塔頂塔底產(chǎn)品的純度控制：
（1）進(jìn)料流量的自動(dòng)控制。將進(jìn)料初始加料泵P101切換成進(jìn)料計(jì)量泵P105，以遠(yuǎn)程方式實(shí)現(xiàn)進(jìn)料量FT11的定值控制。
（2）冷卻水量的自動(dòng)控制。以電動(dòng)調(diào)節(jié)閥V1與冷卻水渦輪流量計(jì)FT12組成流量單回路控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)冷卻水量FT12的定值控制。
（3）塔頂蒸汽回流溫度的串級(jí)控制。以冷卻水量單回路控制為內(nèi)回路，通過自動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻水量FT12的設(shè)定值，以最終控制回流液的回流溫度TT22。
（4）C101塔底液位的區(qū)間控制。以開關(guān)方式控制磁力泵P103的啟停，以使塔底液位在一定范圍內(nèi)變化。另外，當(dāng)塔底液位過低時(shí)，通過減少塔底加熱量甚至切斷加熱器的電源，以確保精餾塔操作的安全性。
（5）回流罐C102液位的均勻控制。通過調(diào)節(jié)塔頂回流計(jì)量泵P104的轉(zhuǎn)速以控制塔頂回流量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)回流罐C102液位LT52的均勻控制。這里，“均勻控制”是指在控制回流罐C102液位的同時(shí)，也要求塔頂回流量變化平緩。
（5）塔頂產(chǎn)品出料量與回流量的比值控制。以遠(yuǎn)程方式自動(dòng)調(diào)節(jié)塔頂產(chǎn)品出料計(jì)量泵的抽出量，以保持塔頂產(chǎn)品出料量與回流量的比值保持不變。
（6）精餾段靈敏溫度的串級(jí)控制。以塔頂產(chǎn)品出料量與回流量的比值控制為內(nèi)回路，當(dāng)精餾段靈敏溫度與設(shè)定溫度相比偏高時(shí)，減少塔頂產(chǎn)品出料計(jì)量泵P102的抽出量，由此導(dǎo)致回流罐液位上升，再由回流罐C102液位控制系統(tǒng)改變塔頂回流量，最終使精餾段靈敏溫度下降；反之也然。
（7）提餾段靈敏溫度的單回路控制。當(dāng)提餾段靈敏溫度與設(shè)定溫度相比偏高時(shí)，通過調(diào)壓模塊減少塔底加熱量，以使提餾段靈敏溫度下降；而當(dāng)提餾段靈敏溫度偏低時(shí)，通過調(diào)壓模塊增大塔底加熱量，以達(dá)到提高提餾段靈敏溫度的目的。
高級(jí)控制實(shí)驗(yàn)
精餾塔為工業(yè)過程中最為典型的多變量控制對(duì)象，除完成上述常規(guī)PID控制系統(tǒng)以外，該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還可以完成以下綜合多變量實(shí)驗(yàn)：
精餾塔機(jī)理模型的建立與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，
精餾塔對(duì)象特性的階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)，
精餾塔非線性特性的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析，
不同產(chǎn)品目標(biāo)下的多回路控制實(shí)驗(yàn)與關(guān)聯(lián)分析，
精餾塔解耦控制實(shí)驗(yàn)，
精餾塔非線性控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，
精餾塔預(yù)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。
三、系統(tǒng)特點(diǎn)
? 實(shí)驗(yàn)裝置的工程化概念：精餾塔是過程工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的液相產(chǎn)品分離設(shè)備，同時(shí)，也是過程控制中最有代表性的多變量復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)。中控教儀公司設(shè)計(jì)開發(fā)了的精餾塔實(shí)驗(yàn)裝置是工業(yè)精餾塔的縮影。學(xué)生通過該實(shí)驗(yàn)裝置了解控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義與實(shí)現(xiàn)方法。
? 控制方案的多樣性：對(duì)于該實(shí)驗(yàn)裝置，學(xué)生可以選擇應(yīng)用各種控制方案，如單回路控制、串級(jí)控制、前饋控制、比值控制等常規(guī)控制方案與多回路控制、多變量解耦控制與預(yù)測控制等復(fù)雜控制方案。
? 控制裝置選擇的自主性：精餾塔控制實(shí)驗(yàn)裝置采用控制對(duì)象與控制裝置分離設(shè)計(jì)，用戶可根據(jù)需要自主選擇各種當(dāng)代過程工業(yè)實(shí)際中應(yīng)用廣泛的控制裝置，例如，集散控制系統(tǒng)DCS、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS、基于工業(yè)以太網(wǎng)的控制系統(tǒng)EPA等。
? 實(shí)驗(yàn)方案的開放性：對(duì)于該實(shí)驗(yàn)裝置，教師與研究生既可以選擇預(yù)定的控制方案進(jìn)行控制實(shí)驗(yàn)；也可以自主搭建或開發(fā)新型的控制方案進(jìn)行完全開放的實(shí)驗(yàn)。結(jié)合該實(shí)驗(yàn)裝置，博士或碩士研究生完全可應(yīng)用現(xiàn)代控制理論與方法，完成具有實(shí)際意義的學(xué)位論文工作。
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