一、产品简介
工业能耗监控实训台,是针对工业互(物)联网专业、电气自动化专业、测控技术及仪器专业而设计的过程控制系统,涵盖工业自动化仪表、可编程控制器、工业现场总线、组态开发、低代码开发等技术,帮助学生掌握工业数据采集、过程控制、数据入网、数据分析的方法。
实训台以水、气/汽、电能耗监测为背景,采用液位计、流量计、温度变送器、压力变送器、电磁阀、水泵、气泵、电气控制箱、水箱等装置模拟工业场景下的水循环、气循环、电能监测常见的过程控制系统。其中水箱作为液体盛放和气体导入的气液混合容器,模拟化工行业常见的化工产品制备工艺场景。通过现场监控装置及传输模块,将液位、流量、压力、水温、气温、电压、电流、电量等过程控制参数进行数据采集,传输到能源管理平台,达到工业水、汽、气、电等至少三种数据采集控制、数据传输、数据存储、数据分析及可视化展示的目的。
二、硬件结构
1、水、气循环系统
水、气循环系统主要使用流量计、压力表、温度表、液位计等传感器测量水循环系统、气循环系统中的物理量参数,使用磁力泵、空压机等执行装置为循环系统提供动力源。
2、蒸汽循环系统
蒸汽循环系统主要包括:气动阀(角座阀)、蒸汽发生器、机械风轮、蒸汽温度传感器等,蒸汽管道包裹着隔热材料,防止烫伤,如图所示。
3、电气控制箱
电气控制器箱采用不锈钢材质带锁电箱,安全防护,主要包括:PLC控制器、变频器、三相电能表、交流接触器、继电器、接线端子、HMI人机交互屏、电源总开关及电源指示灯。
4、通讯设备
系统配备串口服务器和智能网关,可将PLC工业控制网络转换到以太网络,实现工业网络与TCP/IP协议网络的数据双向传输,扩展工业网络的通信距离。
系统配置智能网关,经过设置,可以将实训台接入到自有云平台,实现远程工业用水流量、压力、液位的采集,工业气体流量、压力的采集,工业用电电压、电流、电量的采集。
三、产品功能
1、水循环控制功能
2、气动控制功能
3、蒸汽控制功能
4、(三相)电能监测功能
5、本地可视化展示功能
6、云平台接入功能
7、云智能实验室安全管理系统
8、工业自动化控制实训系统
9、实验室智能电源管理系统
四、产品特点
1、支持《仪器仪表》、《PLC编程技术》、《组态应用开发》课程的实验。
2、采用化工厂生产过程常用的自动化仪表和传感器,包括浮球液位计、电磁流量计、涡街流量计、压力变送器、差压变送器、水温变送器等,信号采用4-20mA模拟量输出,二线制、四线制不同出线方式,DC24V电源供电;
3、采用工业常用执行器,包含气动电磁阀、角座阀、电动调节阀、交流驱动水泵、空气压缩机、变频器等。
4、配备独立电气控制箱:含PLC控制器、模拟量输入模块、变频器、电能表、HMI触摸屏、空气开关、继电器、接地块。选型国产PLC,振兴民族产业。
5、强弱电分离设计,操作安全可靠。可根据客户需求选用AC220V交流电或AC380动力电输入;弱电DC24V仪表传感器供电,位于实训台面。
6、支持Modbus RTU、Modbus TCP协议及工业现场总线及无线网络组网。
7、采用密闭性良好的不锈钢材质和有机玻璃做管道,水路、气路相互独立。
8、水箱注水防溢出设计,排空设计,防止液体长时间存放。
9、具有能源管理平台,实时接收能源数据,可视化展示。
10、支持低代码开发,通过拖、拉、拽方式搭建应用,编写代码,实现能耗参数可视化展示和接入云服务平台。
五、课程体系
本实训台配合课程,可以培养学生具备以下工业物联网常用技能:
1、工业传感器工作原理认识、安装调试、数据采集的技能。
2、变频器交流电机调速控制、继电器通断控制的技能
3、PLC可编程控制器的安装布线、应用编程技能
4、工业触摸屏应用编程技能
5、工业Modbus RTU、Modbus TCP协议及工业网络组网的应用技能
6、低代码开发在工业物联网系统的应用
7、AC380V/AC220V工业动力电安装布线、用电安全技能
课程目录,如表所示。
序号 |
章节 |
课程内容 |
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工业能耗台组成结构认知 |
仪器仪表和传感器认知 电器元件执行器认知 工业电机设备:水泵、空气压缩机等的认知 |
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电气控制箱装调说明 |
供电回路组成结构 供电线路图说明 控制电路组成结构 电气控制线路图说明 触摸屏组成结构与接线说明 |
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仪表及传感器工作原理认知与采集 |
液位变送器工业原理与接线说明、 压力变送器的工作原理与接线说明 流量计的工作原理与接线说明 温度变送器的工作原理与接线说明 |
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执行器控制实 |
含电磁阀执行器的工作原理与接线说明 水泵的工作原理与接线说明 空压机的工作原理与接线说明 |
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仪表传感器的数据采集实验 |
基于PLC和组态的液位变送器数据采集与显示 基于PLC和组态的流量计数据采集与显示 基于PLC和组态的压力变送器数据采集与显示 基于PLC和组态的温度变送器数据采集与显示 |
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执行器控制实验 |
基于PLC和组态的电磁阀元件的通断控制 基于PLC和组态的水泵变频控制 基于PLC和组态的空压机启停控制 |
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水循环控制系统应用实训 |
功能概述、系统组成、电气连接、流程处理、应用开发、系统测试 |
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气循环控制系统应用实训 |
基于PLC和组态的液位变送器数据采集与显示
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蒸汽循环控制系统应用实训 |
功能概述、系统组成、电气连接、流程处理、应用开发、系统测试 |
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三相电能参数监测系统应用实训 |
功能概述、系统组成、电气连接、流程处理、应用开发、系统测试 |
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低代码开发 |
1、前置课程学习:Java 2、低代码开发环境的安装和启动 3、低代码开发平台的基本操作 4、实现串口通信 5、实现TCP/UDP通信 6、实现MQTT订阅和发送 7、低代码平台可视化看板的安装和启动 三、基于工业能耗实训台的实训课程 基于低代码平台实现化工厂用水系统监控 基于低代码平台实现化工厂气动系统监控 基于低代码平台实现化工厂电能系统监控 |