AFM023P Basis-Prozesssteuerungstrainer – Didaktisches Lehrmittel für die Berufsausbildung
1 Produktübersicht
1.1 Übersicht
Prozesssteuerung ist die Abkürzung für die automatische Steuerung von Produktionsprozessen und ein wichtiger Bestandteil der Automatisierungstechnik. Sie bezeichnet üblicherweise die kontinuierliche oder automatische Steuerung von Produktionsprozessen in der industriellen Fertigung, beispielsweise in der Erdöl-, Chemie-, Energie-, Metallurgie-, Leicht-, Baustoff- und Kernenergiebranche. In modernen industriellen Produktionsprozessen spielt die Prozesssteuerungstechnik eine zunehmend wichtige Rolle bei der Optimierung verschiedener technischer und wirtschaftlicher Kennzahlen, der Steigerung der Wirtschaftlichkeit und Arbeitsproduktivität, der Verbesserung der Arbeitsbedingungen und dem Schutz der Umwelt. Ausgehend von den Schlüsseltechnologien und Anlagensystemen der Automatisierungs- und Informationssysteme von Prozessunternehmen haben wir den fortschrittlichen Prozesssteuerungstrainer für ein umfassendes Lehrlabor entwickelt und gefertigt und damit eine professionelle Laborpraxis-Basis geschaffen.
Dieses Trainingsgerät ist durchdacht konstruiert und vielseitig einsetzbar. Es erfüllt nicht nur die Anforderungen des experimentellen Unterrichts in verwandten Studiengängen der industriellen Automatisierung, der automatischen Steuerung und anderer Fachrichtungen an Bachelor- und Masterstudiengängen, sondern eignet sich auch für die Forschung und Entwicklung von Masterstudiengängen.
1.2 Merkmale
1. Es verfügt über einen Rahmen aus industriellem Aluminiumprofil, eine transparente Struktur und eine offene Schnittstelle.
2. Das Produkt ist als Tischgerät mit einem Rahmen aus Aluminiumlegierung ausgeführt und verfügt über eine separate Konstruktion für das Steuerungsobjekt und das Steuerungssystem. Es kann je nach Bedarf kombiniert oder separat auf dem Arbeitstisch platziert werden.
3. Die Ein- und Ausgänge des Geräts sind gut kompatibel. Antriebseinheit und Hauptsteuereinheit (SPS) lassen sich leicht austauschen. Das Gerät kann als Lastmechanismus der elektronischen Schaltung und als Ausführungsobjekt des SPS-Steuerungssystems verwendet und bei Bedarf erweitert werden.
4. Die fünf in der Industrie weit verbreiteten thermischen Detektions- und Sensorelemente für Temperatur, Durchfluss, Flüssigkeitsstand, Druck und Zusammensetzung können vielfältig eingesetzt werden, und es lassen sich entsprechende Experimente durchführen.
5. Das Konzept der zeitgesteuerten Regelung ermöglicht die gleichzeitige Erfassung von zwei oder drei Parametern, beispielsweise Durchfluss- und Temperaturmessungen. Das System besteht vollständig aus einer Aluminiumlegierung. Unter ästhetischen Gesichtspunkten und unter Berücksichtigung technischer Aspekte wurde das System für das professionelle Prozesslabor überarbeitet und so konzipiert, dass es als modernes Demonstrationslabor dienen kann.
6. Das Gerät eignet sich für grundlegende Schulungsprojekte im Bereich der Prozesssteuerung und ermöglicht die Regelung und PID-Anpassung der fünf Parameter Durchfluss, Temperatur, Druck, Füllstand und Zusammensetzung. Es erfüllt vielfältige Lehr- und Schulungszwecke.
2. Leistungsmerkmale
1. Stromversorgung: Drehstrom, fünfadrig, 380 V ± 5 %, 50 Hz;
2. Steuersignal: Spannung 0–10 V/4–20 mA;
4. Betriebsumgebung: -10 °C bis 40 °C, relative Luftfeuchtigkeit: 20 % bis 90 % (nicht kondensierend)
5. Betriebsbedingungen: Umgebungstemperatur -10 °C bis +40 °C, relative Luftfeuchtigkeit < 85 % (25 °C)
3. Produktzusammensetzung
(1) Steuerungsteil
1. Zwischenrelais
2. Netzteil
3. SPS
4. Leistungsschalter
5. AC-Schütz
6. Temperatursensor
7. Schalter
8. Touchscreen
9. 24-V-Netzteil
10. Wechselrichter
11. Einstellbares Netzteil
12. Anschlussklemme
13. Tasten und Anzeigen
(2)
1. Acrylwassertank
2. Netzteil
3. Funktionsprinzipdiagramm
4. Heizwassertank
5. Heizrohr
6. Wasserspeicher
4. Versuchsinhalt
1. Experiment zum Verständnis der Struktur von Prozessleitsystemen
(1) Verständnis der Hardwarestruktur der Prozessleit- und Prüfgeräte sowie des Aufbaus und der Verbindungen des Regelschemas
(2) Betrieb und Parametrierung von intelligenten Instrumenten wie z. B. intelligenten Messumformern
(3) Sensorkalibrierung (Nullpunkt- und Bereichseinstellung)
2. Experiment zur Charakterisierung von Regelobjekten
(1) Charakterisierung eines Wassertanks mit einem Fassungsvermögen
(2) Charakterisierung eines Wassertanks mit zwei Fassungsvermögen
3. Experiment mit einem Regelkreis
(1) Praktische Anwendung eines Regelkreises
(2) Regelung des Füllstands im oberen (oder mittleren oder unteren) Wassertank
(3) Regelung des Füllstands in einem Wassertank mit zwei Fassungsvermögen
(4) Regelung der statischen Wassertemperatur im Kesselwassertank
(5) Regelung der dynamischen Wassertemperatur im Kesselwassertank
(6) Regelung der Mantelwassertemperatur im Kessel
(7) Regelung des Durchflusses in einem elektrischen Ventil
4. Experiment mit einem Kaskadenregelsystem
(1) Praktische Anwendung eines Kaskadenregelsystems
(2) Kaskadenregelung des Wasserstands in Wassertanks Experiment
(3) Kaskadenregelungsexperiment zur Bestimmung des Flüssigkeitsstands im unteren Wassertank und des Durchflusses des elektrischen Regelventils
5. Experiment mit einem Proportionalregler
(1) Experiment mit Durchflussverhältnisregelung im einfachen geschlossenen Regelkreis
(2) Experiment mit Durchflussverhältnisregelung im doppelten geschlossenen Regelkreis
6. Experiment mit Konfigurationssoftware für industrielle Steuerungssysteme
(1) Experiment mit reiner Phasenverzögerung der Wassertemperatur
(2) Experiment mit reiner Phasenverzögerung des Durchflusses
7. Druckregelungsexperiment
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untersuchung.
