一种化工参数自动控制的实训平台的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于高校化学工程与工艺、化工与制药类等专业课程实验的化工参数自动控制实训系统。其特征在于：它由检测传感器系统、智能控制仪表系统和计算机数据采集控制系统组成,包括平台主体框架、贮水槽、被控对象的高位水槽、电加热锅炉、对化工参数进行测量和控制的智能仪表、调节流量的电动调节阀、静音增压泵、涡轮流量计、孔板流量计等组成的流体循环系统。每只仪表均通过光电隔离型RS485/RS232转换器与计算机连接，实时传送实验数据和过程参数。以“工控组态软件组态王”为上位监控软件组成过程监控系统。本发明利用各种智能仪表及传感器，通过设定的工艺流程，可用于高等学校化工与制药类专业化工仪表及自动化课程的实习训练。
【专利说明】一种化工参数自动控制的实训平台
【技术领域】
[0001]本发明属于机电仪器教学器材领域，具体的说就是适用于高校化学工程与工艺、化工与制药类等专业教育培养过程中的化工仪表自动化实训系统。
技术背景
[0002]《化工仪表及自动化》是高等学校化学工程与工艺、化工与制药类专业学生的一门必修课。目前各高校所配备的仪表实训装置很大程度上还停留在传统的仪器仪表阶段，很难适应培养21世纪高素质专业人才的需要。更是与自动化程度较高的自动化、智能化、集成化的现代化工厂实际相偏离。为适应国家教育部“卓越工程师教育培养计划”教学的需要，强化化学工程与工艺、化工与制药类专业学生的动手能力与技能培养，注重现代化工企业对化工工艺人员的仪表选择、安装调试以及化工参数监测和自动化控制的实际要求，由化学工业出版社出版了 “卓越工程师教育培养计划”规划教材《化工过程参数监测与自动化》。本发明装置是为该规划教材相配套的实训系统。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是开发出一种能强化训练化学工程与工艺、化工与制药类专业学生对化工仪表选择、安装调试以及化工参数监测和自动化控制的动手能力与技能培养，满足现代化工企业对化工工艺人员的实际要求，与“卓越工程师教育培养计划”规划教材《化工过程参数监测与自动化》相配套的实训系统。
[0004]具体地说，是通过如下技术方案来达到上述目标的:
[0005]1、化工专业仪表自动化实训系统由不锈钢主体、高位槽1、锅炉6、静音离心泵18、水槽25组成。
[0006]2、高位槽1上安装投入式静压液位变送器2、温度传感器3。
[0007]3、锅炉6上安装电加热器4、温度传感器7、液位计8、进水阀5、出水阀9。
[0008]4、静音离心泵18的进水口上安装扩散硅压力传感器16、指针式真空表17，出水口上安装扩散硅压力传感器12、指针式压力表13。
[0009]5、水槽25上安装磁翻板液位变送器23、温度传感器24。
[0010]6、水槽25通过管路26与静音离心泵18的进水口相连，该管路上安装泵进口阀22。
[0011]7、静音离心泵18与高位槽1通过管路27相连，该管路上顺序安装有泵出口阀15、电动阀14、涡轮流量计21、孔板流量计19。
[0012]8、孔板流量计19采用1151电容式差压变送器20测量其压差。同时可用涡轮流量计21来标定孔板流量计19。
[0013]9、高位槽1与水槽22通过回水管路28相连，该管路上安装有自动控制的电磁阀10及手动应急阀门11。
[0014]10、化工专业仪表自动化实训系统在确保安全的条件下采用透明的电气控制柜，方便受训者学习系统的电气控制过程。控制柜的面板上设置专用的传感器信号线接线端子，供受训者自行接线并方便使用不同的传感器进行测量，训练其实际动手操作能力。
[0015]11、每块智能仪表均通过光电隔离型1^485/1^232转换器与计算机连接，实时传送采集数据和过程参数，控制参数设定可在控制仪表面板上和计算机上同时进行。以工控组态软件为上位监控软件组成过程监控系统。组态软件采用开放式结构，受训者可以查看并编辑组态参数，自行组态，达到对组态软件的组态实训目的。
[0016]12、化工专业仪表自动化实训系统，当系统采集数据超过设定值或与设定值达到一定偏差时，触发声光报警，同时启动相应的应急控制开关及电磁阀10，保护系统的正常运行。
[0017]13、所述的温度传感器3、温度传感器7和温度传感器24根据需要可选择？丨100热电阻、。50热电阻、1(型铠装热电偶、2型热电偶。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明的结构及测控原理示意图。
[0019]附图中主要标记含义如下:
[0020]1高位槽，2投入式静压液位变送器，3温度传感器，4电加热器，5锅炉进水阀，6锅炉，7温度传感器，8液位计，9锅炉出水阀，10电磁阀，11应急阀，12扩散硅压力传感器，13指针式压力表，14电动阀，15泵出口阀，16扩散硅压力传感器，17指针式真空表，18静音离心泵，19孔板流量计，20电容式差压变送器，21涡轮流量计，22泵进口阀，23磁翻板液位变送器，24温度传感器，25水槽，26管路，27管路，28管路。
[0021]图2为本发明装置的实施效果举例图。
【具体实施方式】
[0022]如图1所示，化工专业仪表自动化实训系统由系统主体框架、电气控制柜、高位槽、电加热锅炉、静音离心泵、水槽、各种不同类型的传感器、智能仪表及管路管件组成。
[0023]实施例1:以下通过温度参数的采集与控制为例来说明具体的实训过程。
[0024]实训开始前检查系统的电气开关及阀门是否处于关闭状态，检查完毕符合要求后向水槽25内注入适量的清洁自来水，根据实训内容及要求将相应的传感器信号线连接到控制面板上对应的接线端子上，经检查确认无误后，打开总电源开关，观察系统信号指示灯及仪表显示状态是否正常，如有显示异常，应立即关闭电源，排除异常原因后再开启总电源开关，开启计算机电源、启动数据采集与控制软件，调整智能仪表的相关参数，开展相应的实训项目。
[0025]在本实施例中，在系统主体框架的右下部设置水槽25，水槽25上安装磁翻板液位变送器23和温度传感器24 ；在水槽左下部安装泵进口阀22，泵进口阀22通过管路26与静音离心泵18的进水口相连接，静音离心泵18的进水口上安装扩散硅压力传感器16和指针式真空表17，泵出水口上安装扩散硅压力传感器12和指针式压力表13 ；静音离心泵18的出水口通过管路27与高位槽1及锅炉6连接，管路27上顺序安装泵出口阀15、电动阀14、涡轮流量计21、孔板流量计19、锅炉进水阀5，孔板流量计19的压差采用1151电容式差压变送器20来进行压差测量；锅炉6上安装有电加热器4、温度传感器7和液位计8，锅炉底部安装出水阀9与管路28相接。
[0026]以上实施例是对本发明的具体实施的说明，本发明的技术内涵不受上述实施例说明的限制。
【权利要求】
1.本发明为一种化工参数自动控制的实训平台，其特征在于:由测量传感器系统、智能控制仪表系统和计算机数据采集控制系统组成，包括平台主体框架、贮水槽、作为被控对象的高位水槽、电加热锅炉、对过程参数进行测量和控制的智能仪表、调节流量的电动调节阀、静音增压泵、涡轮流量计、孔板流量计等组成的流体循环系统。每只仪表均通过光电隔离型RS485/RS232转换器与计算机连接，实时传送实验数据和过程参数，参数设定可在控制仪表面板上和计算机桌面(界面)上独立完成。以“工控组态软件组态王”为上位监控软件组成过程监控系统。当系统采集数据超过设定值或与设定值达到一定偏差时，触发声光报警，同时启动相应的应急控制开关或阀门，保护系统的正常运行。
2.如权利要求1所述，本化工参数自动控制的实训平台的特征在于:所述的化工参数测量传感器系统由PtlOO热电阻、Cu50热电阻、K型铠装热电偶、E型热电偶、扩散硅压力变送器、1151电容式差压变送器、磁翻板液位变送器、投入式静压液位变送器、涡轮流量计、孔板流量计等组成，适应于对化工工程中常用工艺参数温度、压力(压差)、流量、物位(液位)等的监测和控制。
3.如权利要求1所述，本化工参数自动控制的实训平台的特征在于:在保证系统安全运行的前提下，对于所设计的各种参数的设定和控制形式为全开放型的，在平台面板上设置传感器专用信号连接端子，所有传感器信号线均由实训者即时自行连接，以达到训练其独立动手操作的能力。
4.如权利要求1所述，本化工参数自动控制的实训平台的特征在于:其中的智能仪表控制系统由模块化设计、采用数字校正系统的人工智能工业调节器组成，温度的测量及控制元件由热电阻或热电偶组成，压力的测量元件由弹簧管压力计和压力变送器组成，流量的测量及控制元件由涡轮流量计、孔板流量计、电动调节阀组成，液位的测量及控制元件由投入式液位变送器、液位控制开关组成。
5.如权利要求1所述，本化工参数自动控制的实训平台的特征在于:其中的计算机数据采集控制系统选择目前现代化程度较高、企业普遍使用的工控组态软件为上位监控软件组成过程监控系统，每只仪表均通过光电隔离型RS485/RS232转换器与计算机相连接，实时传送实验数据和过程参数，参数设定可在控制仪表面板上和计算机桌面(界面)上独立完成。
6.如权利要求1所述，本化工参数自动控制的实训平台的特征在于:当系统采集到的数据与设定值达到一定偏差或超过设定值时，触发声光报警，同时启动相应的控制开关(或阀门)实施对参数的控制或采取应急处理措施，以维持或保护系统的正常、安全的运行。
【文档编号】G09B25/00GK104464433SQ201410829540
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月26日 优先权日:2014年12月26日
【发明者】万其中, 熊远钦, 郭栋才, 那艳清 申请人:湖南大学