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生产过程自动化系列仿真实验室

浏览发布时间:2014-10-20

1、结合虚拟对象的DCS系统实验室
为满足能源与动力工程学院、自动化学院的相关专业DCS(分散控制系统)实践教学需求,2010年南京工程学院与科远股份双方落实了共建方案。根据建设方案,科远公司捐赠价值300多万设备,并提供实验室建设的技术支持。建设与工厂系统一致,满足本科教学和课外创新需求,兼顾企业培训需求的实验、课程设计、毕业设计、工程实践、岗位培训多功能综合实践基地。
主要建设有2组成品控制柜展示系统和8组16面DCS实验系统,及相关的现场总线仪表、普通仪表、数据采集及监控网络系统。
成品柜将提供全套设计资料,主要用于展示、示范、案例剖析教学。
DCS实验系统采用双面网孔架设计,可以模拟控制柜安装板,进行控制柜的设计、接线、调试和排障。系统标准设计为一面网孔架安装DCS组件;另一面网孔架安装科远软PLC系统,构建可组态的虚拟过程对象。两面网孔架组合后可以构建可以修改的小型控制系统,以满足实践教学需要。

结合虚拟对象的DCS系统实验室

结合虚拟对象的DCS系统实验室目前开展的实验项目包括:
(1)计算机控制系统课程实验。
以DCS系统的设计、组态、调试为实验内容,加强学生对于计算机控制系统课程的实践训练,使学生掌握计算机控制系统的基本操作、基本维护、基本测试项目及方法。
(2)计算机控制系统课程设计及毕业设计。
以某一实际工业过程控制为研究内容,结合虚拟工业过程对象,采用DCS系统实现工业过程的控制方案设计、组态、调试。
(3)大学生科技创新。
针对实际工业过程对象,以科远公司NT6000 DCS为研究平台,开展大学生课外创新训练,培养学生创新能力。
(4)DCS系统操作竞赛。
竞赛采用实际仿真操作方式进行,按照竞赛要求,利用提供的 DCS 组态软件在 PC 计算机上完成以下组态任务: ①画出带控制点流程图; ②完成指定的仪表控制方案组态; ③模拟仿真运行。通过竞赛考查选手掌握自动控制系统调试、组态、投运基本知识和技能,考查选手掌握集散控制系统的操作和组态技能。
2、施耐德电气联合实验与培训中心
南京工程学院与法国施耐德电气(中国)投资有限公司投资1500余万元合作共建“施耐德电气联合实验与培训中心”。建设项目包括施耐德电气高级过程控制实验室、施耐德电气M340 PLC实验室、施耐德电气控制创新实验室、施耐德电气工业自动化实验室、配网自动化系统实验室等5个分室。该实验中心能满足计算机控制系统集成及软件开发、工业控制“透明就绪”网络架构、配电自动化和智能马达控制中心(IMCC)等专题的教学、设计、安装、调试等内容的教学、研究工作及相关的高级应用培训需求。


施耐德热工高级过程控制实验室

高级过程控制实验室配备8套Quantum单机系统和1套Quantum冗余热备系统。每套系统配备以太网卡,远程I/O站,触摸屏,上位机组态软件Vijeo Citect软件等设备。该实验室还配备了8套高级过程控制模拟对象作为PLC系统的被控对象和由4台服务器构成的两层企业网络。M340 PLC实验室配置23套M340 PLC基本模块组成的PLC系统、编程软件UNITYPRO的XL版本和上位机监控软件Vijeo Citect。该实验室还配备了23台自制的模块化实验、实训装置和控制系统监控网络。
热工高级过程控制实验室主要面向电气工程自动化、能源与动力工程及自动化相关专业的教学实验、实习、实训、课程设计、毕业设计、课外科技创新等实践教学环节。主要内容有PLC教学实验、课程设计;PLC控制系统设计及调试实习、实训;针对发电厂主辅机DCS及PLC控制系统、SIS系统、冶金钢铁行业的L1、L2、L3三电系统和各行业管控一体化系统的设计、调试;配电系统实习等。
热工高级过程控制实验室依托电力行业,紧扣当前电力发展背景,创新性地采用“项目式”教学方式,有效地将课堂所授知识和实践动手能力结合起来,真正贯彻了“学以致用”的教学理念。该实验室教学资源面向全校开放,在该平台上完成了两届“南京工程学院可编程控制器应用与设计大赛”,基于该平台上,学生获得了一等奖、二等奖、三等奖等奖项。此外,热工高级过程控制实验室可以承担热工过程控制方面的企业培训工作。
施耐德电气联合实验与培训中心目前开展的实验项目包括:
(1)计算机控制系统课程实验。
以PLC系统的设计、组态、调试为实验内容,加强学生对于计算机控制系统课程的实践训练,使学生掌握计算机控制系统的基本操作、基本维护、基本测试项目及方法。
(2)计算机控制系统课程设计及毕业设计。
以某一实际工业过程控制为研究内容,结合虚拟工业过程对象,采用PLC系统实现工业过程的控制方案设计、组态、调试。
(3)大学生科技创新。
针对实际工业过程对象,以施耐德PLC为研究平台,开展大学生课外创新训练,培养学生创新能力。
(4)PLC系统操作竞赛。
竞赛采用实际仿真操作方式进行,按照竞赛要求,利用提供的PLC组态软件Vijeo Citect完成以下组态任务:①画出带控制点流程图;②完成指定的仪表控制方案组态;③模拟仿真运行。通过竞赛考查选手掌握自动控制系统调试、组态、投运基本知识和技能,考查选手掌握集散控制系统的操作和组态技能。
3、热工过程控制仿真平台
热工过程控制仿真平台主要为生产过程自动化、火电厂集控运行两个专业服务。可以为复杂的工业过程建模、DCS先进控制算法开发与工程应用、生产过程信息化管理研究三个研究方向提供数据基础,为教师科研提供实验研究环境。
热工过程控制仿真平台可以支撑以下工作:模拟电厂发电机组的生产过程;通过分散控制系统(DCS)研究平台,修改具体过程控制逻辑,测试新型控制策略,组建机组的DCS逻辑,重现DCS在现场的应用效果;通过生产过程信息化研究平台,实现SIS系统的功能测试。
该平台可以支撑以下研究方向:
(1)复杂工业过程的建模
热工过程控制仿真平台包括仿真对象建模支撑平台和完善的热工对象模块库,例如:阀门、管道、风机、受热面等,可以实现各种热工对象的建模研究,直至建立整个机组模型。
(2)控制策略的分析与研究
热工过程控制仿真平台提供了完善的常规控制算法库和通讯接口,包括了实现常规电站机组控制所需的各种控制运算模块,如PID控制、smith预估控制等。通过现有控制算法的搭建,实现常规控制策略。包含DAS、MCS、SCS、FSSS、DEH、ETS等内容。
热工过程控制仿真平台还可用于实现控制系统优化模块的编制。对于高级控制算法,例如模糊控制、神经网络等,用户能通过编程(C语言)建立自己的算法模块,并添加到控制平台中,方便调用。
(3)SIS及优化运行的研究
热工过程控制仿真平台包括了RD6DB实时数据库,数据库中的数据开放,能够提供ODBC方式/API方式/OPC等多种数据接口方式,根据实际需求,为二次开发提供基础,可以利用此平台实现SIS系统的全部功能。

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