Dispositivo experimental integral de instrumentos térmicos y control de procesos ambientales

Dispositivo experimental integral de instrumentos térmicos y control de procesos ambientalesAdopta una estructura modular, que consta de cuatro partes: sistema de objetos (vías navegables y tanques), sistema de detección (sensores), sistema de control (plc y inversores) y software de monitoreo.

1. Sistema de objetos (materiales industriales)

·Tanques de almacenamiento de agua y tanques de amortiguación:100LAcero inoxidable..304) tanque de almacenamiento de agua, con interruptor de alarma de bajo nivel;20LTanque de reacción de plexiglás transparente (tanque de aireador simulado)/.Piscina de neutralización), fácil de observar el Estado del líquido.

·Grupo de bombas de potencia:* Bomba de circulación principal: bomba de corriente continua o bomba de conversión de frecuencia ac..0,37 kW), tráfico0 \sim 3 m^3/h, elevación10 metros.

·Bomba de alimentación: bomba de medición de paso de precisión, caudal0 \sim 500ml/min, apoyo4 \sim 20 mAControl proporcional de la señal.

·Sistema de tuberías: grado IndustrialUPVCO tubería de acero inoxidable, equipada con válvula de bola manual, válvula de control y espejo transparente.

2. Instrumentos de detección y ejecución

·Medidor de flujo: medidor de flujo electromagnético de grado industrial, precisión\\pm 0.5\\% FS, salida de señal4 \sim 20 mA.

·Medidor de nivel: transmisor de nivel de presión estática de entrada, rango0 \sim 1m, precisión0.2Nivel.

·Módulo de monitoreo de calidad del agua:

·en líneaEl pHMedidor: rango0 \sim 14 pH, con función de compensación de temperatura, tiempo de respuesta< 30s.

·Oxígeno disuelto..DO) medidor: método de fluorescencia (sin necesidad de reemplazar el diafragma), rango0 \sim 20 mg/L.

·Turbidímetro (opcional): turbidímetro en línea astigmatismo, rango0 \sim 400 NTU.

·Válvula reguladora: válvula reguladora eléctrica electrónica, con características porcentuales iguales, para controlar con precisión el flujo de entrada o administración de agua.

3. Núcleo de control eléctrico y automatización

·Controlador: SiemensS7-1200 \ CPU \ 1214C \ CC / CC / CC, Puerto Ethernet integrado, ampliado8 Entrada de Analog de carretera y4 Módulo de salida analógico de ruta.

·Inversores: inversores universales de alto rendimiento (como Siemensel V20O la serie schneider), apoyoRS485 / ModbusComunicación.

·Interfaz hombre - máquinaHMI):10 Pantalla táctil industrial profunda de alto color de pulgada, imagen de configuración preinstalada.

En segundo lugar, Esquema del experimento(Plano de estudios experimental)

El esquema se divide en cuatro etapas, desde el reconocimiento básico hasta el control integral del proceso, cubriendo los puntos de habilidad básicos de la ingeniería ambiental.

Módulo 1: instrumentos básicos y experimentos de prueba de características (artículos cognitivos)

1. Experimento de verificación de sensores: aprender nivel de líquido, presión, flujo,El pHMigración cero y calibración completa del instrumento.

2. Experimento de determinación de las características del objeto: mediante el método de la curva de respuesta escalonada, se determina el tiempo de retraso puro y la constante de tiempo del nivel del tanque de agua y la temperatura del tanque de reacción.

3. Experimento de regulación de velocidad del inversor y características de la bomba: explorando la frecuenciafY tráficoQ, elevaciónHLa Ley de proporción.

Módulo 2: experimento básico de control de procesos (artículo de automatización)

1. nivel de líquido/.Circuito único de flujoPIDControl: aprenderP,I,DLa influencia de los parámetros en la estabilidad del sistema.

2. Experimento del sistema de control en cascada: implementación“nivel de líquido-tráfico",Control en cadena para experimentar cómo el circuito secundario inhibe rápidamente la perturbación.

3. Experimento de control de la relación de flujo: simular el control de la relación en tiempo real entre el agua cruda de la planta de agua y la cantidad de medicamentos añadidos.

Módulo 3: experimento especial de control de procesos de ingeniería ambiental (artículo de proceso)

1. Control automático de neutralización ácido - baseEl pHControl): tratamiento simulado de aguas residuales ácidas, a travésPIDEl algoritmo controla la bomba de adición de medicamentos para que el agua salgaEl pHEstable en7.0 \\pm 0.5.

2. Oxígeno disuelto en el tanque de aireador..DO) Control constante: método de lodo activado simulado, basado enDOLa retroalimentación del sensor ajusta automáticamente la frecuencia de conversión de frecuencia del ventilador.

3. Control de la adición de enlace de turbidez (experimento de floculación): de acuerdo con el cambio de turbidez de la entrada de agua, se calcula y agrega automáticamente floculante (automatización del proceso de coagulación y precipitación simulada).

Módulo 4: monitoreo inteligente y capacitación integral (artículo avanzado)

1. PLCDiseño lógico de programación: los estudiantes escriben el control de secuencia del proceso de descarga de barro y lavado de fondo de la planta de agua..la SFC) procedimiento.

2. Desarrollo del sistema de configuración del ordenador superior: diseño de la interfaz de monitoreo industrial en tiempo real para realizar el registro de alarmas, la consulta de datos históricos y la generación de informes.

3. Experimento de operación y mantenimiento remoto: aprende a monitorear datos móviles a través de la pasarela industrial de Internet de las cosas.

En tercer lugar, Redacción de los aspectos más destacados del diseño

· "Lo que ves es lo que obtienes.",Experiencia de formación: todos los componentes adoptan estándares industriales, y la lógica de control completada en el laboratorio se puede migrar directamente al sitio real de ingeniería de tratamiento de aguas residuales.

·Diseño compacto: superficie insuficiente1.5 m^2No solo ahorra espacio de laboratorio, sino que también es altamente integrado, lo que facilita a los profesores realizar demostraciones colectivas de enseñanza.

·Diseño de protección de seguridad: con separación de electricidad fuerte y débil, bloqueo de parada de emergencia, protección contra fugas eléctricas y protección contra incendios en reposo para garantizar la seguridad de la operación de los estudiantes.