自動化儀表綜合實驗臺

自帶水溫、液位等自動控制裝置和對象，能實現(xiàn)參數(shù)調整和自動控制效果的觀察，還能設置故障，所有操作信號均應通過PLC或控制器，采用CAN 總線向報警監(jiān)控系統(tǒng)提供所有的數(shù)據(jù)。

本船舶自動化儀表綜合實驗臺將依據(jù)中國船級社《鋼質海船入級與建造規(guī)范》的要求，結合現(xiàn)代船舶自動化的發(fā)展，針對船舶電氣與自動化實訓評估的需要進行專門設計與開發(fā)而成。


1.組成

船舶自動化儀表綜合實驗臺包括10套儀表試驗臺和2套冷卻水溫度自動控制系統(tǒng)。

構建的儀表實驗臺：臺內放置電動差壓變送器實驗模塊、溫度傳感器實驗模塊、溫度調節(jié)器實驗模塊、顯示儀表實驗模塊；臺上提供電源（220VAC，24VDC）、氣源（0.14MPa）、電壓表(0～30VDC)、電流表(0～30mA)；配相應的指示燈和插座。臺面設置供電開關需帶漏電保護，臺面配置各模塊的工作原理圖，并可根據(jù)評估方便替換。

冷卻水溫度自動控制系統(tǒng)：含低溫系統(tǒng)和高溫系統(tǒng)，并可連接或單獨使用。

1)主要技術參數(shù)

1） 儀表實驗臺

鋼質、臺面不小于1500×1000mm，后側置高于臺面300mm左右的斜面，便于布置各種輔助儀表等設備,包括0～0.1MPa壓力表，4～20mA電流表，0.7MPa的氣源壓力表，24VDC100W模塊。臺內置模塊的抽屜，方便替換和放置。4個腳安裝帶制動的萬向滑輪，便于實驗臺移動。

供電需要配一個帶漏電保護的斷路器，配三眼220V插座2個，電源指示燈1個，氣源需要另配一個帶氣瓶的小空壓機，供氣壓力在0.6MPa以上，輸出壓力可調。

每個實驗臺配所需工具一套和萬用表。

2）電動差壓變送器實驗模塊

（1）配電容式電動差壓變送器（檢測量程0.3MPa）1個，帶不銹鋼三閥組，另配帶壓力表的減壓閥2個，其壓力可調范圍為0.3MPa，自帶的壓力顯示表精度在1級以上，結構如圖所示。

（2）管路及快速接頭提供成套，現(xiàn)場動手安裝。配套數(shù)為實際使用的2倍。

（3）輸出信號線提供，現(xiàn)場接到電流表引出臺面電流表的接線柱上。

3）溫度傳感器實驗模塊

（1）配溫度傳感器實驗模塊，自帶加熱器（加熱器功率小于500W）、溫度顯示、溫度控制、熱敏電阻、船用結構形式的PT100和熱電偶，模塊結構如圖所示。

（2）提供實驗接線，現(xiàn)場接到傳感器實驗模塊對應位置上，配套的接線數(shù)為實際使用的2倍以上。

4）溫度調節(jié)器模塊

（1）配溫度調節(jié)器模塊，自帶加熱器、溫度顯示、溫度控制、船用PT100和熱電偶。調節(jié)器外形面板為96×96，輸出兩種信號，一種為開關量輸出，有兩個，一個為加熱觸點信號給加熱器，加熱器功率小于500W，一個是風扇冷卻，帶24V小軸流風扇；另一種是4～20mA模擬量信號，用于給加熱溫控閥，溫控閥的開度有相關的顯示輸出，大致結構如圖所示。

（2）提供實驗接線，現(xiàn)場接到傳感器實驗模塊對應位置上，供應的配套接線數(shù)為實際使用的2倍以上。

5）顯示儀表實驗模塊

（1）溫度和壓力顯示儀表各1個，配溫度可受（0～100℃）控的熱源，配減壓閥以提供氣壓源（0～0.6MPa），另配自帶壓力傳感器的智能顯示儀表1個。

（2）配水位顯示儀表2個，分別由帶調節(jié)旋鈕的可調0.02～0.1MPa的氣壓信號和4～20mA信號提供信號源顯示。

（3）提供實驗接線，現(xiàn)場接到傳感器實驗模塊對應位置上，配套的接線數(shù)為實際使用的2倍以上。

6）冷卻水溫度自動控制系統(tǒng)

由低溫冷卻水和高溫冷卻水兩個系統(tǒng)組成，兩個系統(tǒng)單獨做成一個可移動的模塊單元中，兩個系統(tǒng)可以連接在一起構成一套完整的船舶冷卻水溫度控制系統(tǒng)，也可以拆開連接，單獨接入冷卻水實現(xiàn)溫度控制，系統(tǒng)結構如圖所示。其中冷卻器建議使用主流的板式冷卻器。

（1）底座：2.5mm厚鋼質立板3000×2500mm，下部帶200mm高4個支腳，每個支腳帶能承重的鋼質帶制動的萬向輪。

（2）按照實際中央冷卻水和高溫冷卻水來布置整個系統(tǒng)，所有設備小型化處理，與實船一致，包括變頻海水泵、淡水泵、溫度傳感器、壓力傳感器、冷卻交換器、三通調節(jié)閥（調溫閥）、高位水箱、用加熱器替代主機作為整個系統(tǒng)的負載。閥件若干，水管采用透明軟管實現(xiàn)，以方便觀察，又便于安裝制作。另配鋼質立板畫有系統(tǒng)圖。

（3）水泵運轉信號、水泵前后水壓信號、海水泵出口壓力信號、海水溫度傳感器（冷卻器進出口）、淡水溫度傳感器（負載的進出口）、三通閥的開度信號、加熱量的大小信號、重要閥門位置開關信號均需要接入信號采集裝置（或PLC），為第三方采集操作情況分析使用。

（4）采用PLC實現(xiàn)2臺海水泵和2臺淡水泵互為備用的控制、報警等電氣控制；使用船用主流的智能調節(jié)器采集加熱器（冷卻對象，帶負荷指示）的進口溫度，控制三通調溫閥的旁通/冷卻量，實現(xiàn)溫度自動調節(jié)；其他傳感器信號做為參考信號倍送到PLC采集和處理。PLC和溫控調節(jié)器均應配有RS485或其他標準通信接口為第三方采集信號二次開發(fā)使用，通信接口滿足智能評估的整體要求。

（5）手動閥門控制可調，有的做為故障設置處理，如冷卻水路不通，漏水；另外可對傳感器的故障進行模擬，觀察系統(tǒng)的反應和操作等

（6）操作面板與實船接近，所有的操作和信號除本系統(tǒng)使用外，并需要向信號采集裝置（或PLC）提供。（操作面板采用12寸觸摸屏，主界面模擬Alfa Laval操作面板.

2)自動化儀表實驗主要功能

1）差壓變送器的氣源、電源、壓力表、電流表、差壓檢測管路和相關閥件配套完整，可以進行氣路和電路的連接操作，可以進行三通閥組的操作，可以進行零點、量程的調節(jié)和遷移的操作，可以設置漏氣、堵氣、電纜開路或短路等故障設置。

2）溫度傳感器均為帶外殼封裝，適宜船舶管系中安裝，通過加熱源定溫加熱，溫度傳感器輸出變化信號給溫度信號調理單元，并轉換為4～20mA信號輸出，信號調理單元和加熱溫度自動控制單元可以做在一起，有相關的教學儀器供選擇。傳感器回路斷線、短路以及絕緣故障可以模擬設置。

3）調節(jié)器模塊需要前述的差壓變送器、溫度傳感器做為信號檢測，可以按照控制要求進行輸入信號、輸出信號、報警信號及電源的連接，一路輸出加熱觸點給220V的加熱回路，一路輸出4～20mA給溫控閥。數(shù)字智能調節(jié)器自帶給定設定、參數(shù)設定和相關參數(shù)顯示，通過對比信號檢測與設定、調節(jié)規(guī)律，觀察分析調節(jié)器的輸出結果，并據(jù)此可以判定調節(jié)效果和計算出調節(jié)參數(shù)。另外，可以設置傳感器、加熱器的故障，來分析故障原因和處理方法。

4）顯示儀表模塊要能模擬傳感器故障的顯示，便于觀察實際參數(shù)和顯示值，以利于分析和判斷故障，能夠進行必要的顯示功能選擇設置。

5）冷卻水溫度自動調節(jié)系統(tǒng)是獨立成套的自動化系統(tǒng)，除模擬低溫淡水、高溫淡水溫度自動調節(jié)控制外，還需要便于觀察到整個系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)的壓力、溫度、三通閥的閥門開度、手動閥門的開關狀態(tài)等。溫度調節(jié)能夠實現(xiàn)自動和手動兩種控制方式調節(jié)。另外需要通過設置管路堵塞、管路錯通、管路漏、傳感器線路開路、短路、執(zhí)行閥件卡等故障，并通過觀察與分析找到故障原因并排除。

3)自動化儀表實驗臺配置綜述表

序號

設備名稱

主要技術指標

數(shù)量

備注

1

差壓變送器

實驗臺

參考2.1）

10

 

差壓變送器試驗裝置

參考2.2）

電容式差壓變送器，差壓0～0.3MPa，輸出4～20mA；

配不銹鋼三閥組；

減壓閥2個（0～0.3MPa），帶壓力表。

10

做成一個模塊，做為實驗臺的一個抽屜可以便于收放。

溫度傳感器實驗模塊

參考2.3）,

10

做成一個模塊，做為實驗臺的一個抽屜可以便于收放。

2

調節(jié)器實驗模塊

參考2.4）,包括加熱器、控制器、PT100和熱電偶，加熱源可實現(xiàn)自動加熱控制。

另配采用2.2）中所述差壓變送器送來的4～20mA標準信號做為測量信號；

另配4～20mA輸入的溫控閥，帶閥門位置顯示

10

做成一個模塊，做為實驗臺的一個抽屜可以便于收放。

3

顯示儀表實驗模塊

參考2.5）,提供熱源加熱0～100℃，壓力源0～0.1MPa，液位通過差壓變送器檢測，輸出4～20mA顯示。

10

做成一個模塊，做為實驗臺的一個抽屜可以便于收放。

4

冷卻水溫度自動調節(jié)系統(tǒng)

參考2.6）, 

內部電氣器件包括：電動機起動回路的器件；溫度、壓力傳感器信號；溫度、壓力開關、閥門開和關的限位開關。

水溫自動控制實現(xiàn)，可觀察自動溫度調節(jié)過程。外置冷卻水環(huán)境可模擬?？刂瓢迳习粹o等可實操；可以通過遠程通信與上位監(jiān)控機聯(lián)系，并可遠程調節(jié)參數(shù)。

2

高溫、低溫系統(tǒng)各做成一個可移動的單獨模塊單元，帶CAN通信接口，帶故障遠程設置和排除功能。

 

 

 

 

 

 

2) 故障模擬要求

系統(tǒng)中至少包含以下故障設置功能：

序號

故障名稱

實現(xiàn)方式

數(shù)量

備注

1

差壓變送器斷線

4～20mA回路串聯(lián)一個繼電器觸點模擬斷線

1

差壓變送器實驗環(huán)節(jié)信號接入PLC模擬量回路

2

Pt100斷線

Pt100回路串聯(lián)一個繼電器觸點模擬斷線

2

2套冷卻水裝置各一，PLC控制

3

Pt100短路

Pt100回路并聯(lián)一個繼電器觸點模擬短路

2

同上

4

管路堵

管路中設置一個電磁閥控制管路是否通

2

同上

5

管路錯通

管路中設置一個電磁閥控制管路與別的管路通

2

同上

6

管路漏

管路中設置一個電磁閥控制管路泄漏

2

同上

7

執(zhí)行閥件卡等故障

執(zhí)行閥件通過一個電磁鐵模擬閥卡住現(xiàn)象

2

同上

 

 

 

 

 

 

3) 備件清單

中標方應按造船慣例隨機提供標準的備件，在此基礎上還應至少滿足下表：

序號

設備名稱

型號或主要技術指標

數(shù)量

備注

1

壓力表

 

1

 

2

溫度表

 

1

 

3

電流表

 

1

 

4

調節(jié)閥

 

1

 

5

Pt100溫度傳感器

 

1

 

6

加熱源

 

1

 

7

熔斷器

 

若干

滿足系統(tǒng)內使用