PCT40 – Многофункциональная обучающая система контроля процесса

ОПИСАНИЕ:

PCT40 Базовая система технологического контроля (PCT40 Basic Process Control System)

Устройство PCT40 позволяет осуществить полноценные эксперименты с единичными контурами управления различного типа под управлением компьютера.
В состав системы входит рабочая емкость регулируемого объема; резервуар для горячей воды, оборудованный электрическим нагревателем и змеевиком для непрямого нагрева и охлаждения; насос для горячей воды; два насоса общего назначения; три электромагнитных клапана, работающих на вкл-выкл, и регулирующий клапан. Набор контрольно-измерительных устройств включает в себя датчики температуры, два датчика для измерения разницы водяного давления, механический (поплавковый) датчик потока и электронный датчик уровня (измеритель проводимости). Входы и выходы насосов, клапанов и резервуаров оборудованы самогерметизирующимися быстроразъемными фиттингами. Благодаря этому системы можно быстро перенастроить и создать множество различных контуров.
Устройство PCT40 также оборудовано USB-интерфейсом для связи с компьютером. Все параметры можно настроить напрямую с компьютера (напр., скорость насоса, положение клапанов и мощность нагревателя). На компьютере также отображаются данные, поступающие от датчиков. В комплект поставки входит программное обеспечение, которое позволяет создать ПИД-алгоритмы управления, алгоритмы управления на вкл-выкл и алгоритмы пропорционального регулирования по времени. Все параметры легко доступны для настройки и изменения. Благодаря такому подходу отдельная электронная консоль в большинстве случаев не требуется.
Благодаря гибкости настроек система также позволяет смоделировать различные помехи, нарушающие течение процесса. При этом студенты могут оценить результат изменения тех или иных параметров. Все помехи создаются и поддерживаются программой, так что они будут раз за разом с абсолютной точностью воспроизводиться в процессе оптимизации. Это позволит студентам отточить мастерство настройки. Кроме того, в состав системы входит клапан регулировки давления, оснащенный фильтром. Благодаря этому клапану колебания давления воды не оказывают влияния на работу оборудования.

При работе с базовым устройством PCT40 (PCT40 Basic Process Control System) пользователям доступны следующие виды работ:

• Регулировка уровня воды в емкости (за счет изменения входящего потока)
• Регулировка скорости расхода воды (за счет изменения скорости насоса)
• Регулировка температуры воды (за счет изменения мощности нагревателя)
• Непрямой нагрев воды (за счет изменения скорости расхода)
• (Все контуры контролируются с компьютера)

PCT41 Рабочая емкость

Устройство PCT41 используется как дополнение к базовому устройству PCT40 (PCT40 Basic Process Control System). Оно представляет собой рабочую емкость, встраивающуюся в основное устройство. Емкость оснащена змеевиком для нагревания и охлаждения, а также мешалкой. Входы и выходы оборудованы быстроразъемными фиттингами, благодаря чему PCT41 можно легко и быстро установить на нужное место.
Емкость PCT41 также оборудована датчиком проводимости, что позволяет осуществить эффективные и экономичные демонстрации свойств жидкости.
Наличие дополнительной рабочей емкости позволяет обратиться к более сложным вопросам технологического контроля, например, создать модель дистанционного управления процессом с рабочей точкой. Все процессы контролируются при помощи компьютерной программы, благодаря чему их легко воспроизвести и сравнить между собой.

Наличие PCT41 позволяет создать следующие контуры управления:

Сочетания единичных контуров:

• Регулировка проводимости содержимого рабочих емкостей (за счет изменения скорости расхода одного из компонентов) 
• Регулировка температуры содержимого рабочих емкостей (за счет изменения скорости расхода нагревающей жидкости) 
• Регулировка температуры нагревающей жидкости (за счет изменения мощности нагревателя) 

Дистанционное управление с рабочей точкой: 

• Пропорциональное управление двумя потоками (рис. 1) 
• Каскадное управление проводимостью и потоком (рис. 2) 
• Управление с прямой связью с потока на поток 
• Управление потоком с прямой связью и управление проводимостью с обратной связью (Все контуры управляются программой)

PCT42 pH Датчик

В комплект поставки PCT41 входит датчик проводимости. Датчик может использоваться для демонстрации протекающих без помех процессов в системах, работающих с жидкостями, и измерения свойств таких жидкостей при помощи рН-датчиков. Однако, поскольку управление за счет изменения проводимости очень распространено при использовании таких систем на заводах, пользователям может быть интересно создать полноценные контуры управления с изменением проводимости. Такая возможность появляется при подключении дополнительного датчика PCT42 к работающим вместе устройствам PCT40 и PCT41.

PCT43 Электронная консоль

Устройство PCT43 представляет собой электронную консоль, с которой осуществляется управление PCT40 (+PCT41/42). В этом случае консоль заменяет собой компьютер. Консоль оборудована управляющими элементами для насосов, клапанов и нагревателя, а также дисплеем для отображения показаний датчиков. Центральным элементов консоли является ПИД-контроллер коммерческого значения с интерфейсом RS232. Кроме того, на консоли имеются 4 интерфейса и 4 селекторных переключателя по 20мА, что позволяет задавать алгоритмы управления без использования внешних соединений перемычками.
Благодаря PCT43 все алгоритмы PCT40 и PCT41 с единичной петлей могут быть воспроизведены без использования компьютера. Кроме того, даже при использовании этой консоли данные от датчиков могут быть записаны в памяти компьютера и выведены на его монитор (с использованием USB-интерфейса на устройстве PCT40), но управление будет идти не через программу, а через устройство PCT43.

Характеристики устройства:

• Использование ПИД-контроллера коммерческого значения 
• Простое подключение к другим ПЛК или ПИД-контроллерам
• 4 интерфейса по 20мА
• В системе управления используется интерфейс последовательных связей (RS232)
• Несложная демонстрация автоматизированной системы управления процессом (требуется подключение к компьютеру)

PCT44 Узел пневматического клапана

Устройство PCT44 представляет собой пневматический регулирующий клапан в комплекте со всеми необходимыми для его работы элементами. Устройство предназначено для использования с системой PCT40/41. Как и вся линейка, устройство многофункционально и может работать как часть различных петель управления потоком. Кроме того, устройство может использоваться для демонстрации принципов работы пневматических клапанов.
Примечание: Для работы этого устройства требуется обеспечить подачу сжатого воздуха

ВОЗМОЖНОСТИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

В комплект поставки входит полный набор обучающих программ с различными возможностями и функциями. В большинстве случаев компьютер используется для связи между пользователем и устройствами.

PCT40 имитирующая диаграмма

Программа выводит на монитор имитирующую диаграмму процесса в реальном времени, с указанием данных соответствующих датчиков и методов контроля на входе системы. Доступ к алгоритмам управления на вкл-выкл, по времени и ПИД осуществляется через выплывающие окна, в которых можно задать ключевые параметры управления, к примеру, зону пропорционального регулирования, время интегрирования и производный эффект.
Программа воссоздает в деталях имитирующие диаграммы процессов и выдает пояснительные тексты для десяти заранее подготовленных обучающих упражнений на PCT40 и четырех дополнительных упражнений на PCT41. Упражнения были отобраны специально для демонстрации различных функций системы и возможных методов регулировки уровня, потока, температуры, давления, управления свойствами жидкости, ПИД-управления с единичным контуром, с несколькими контурами и каскадного управления. Тем не менее, система очень гибкая и позволяет выстроить гораздо больше алгоритмов, чем можно предусмотреть при составлении упражнений. Поэтому программа имеет опцию пользовательской настройки, что позволяет полностью изучить возможности системы. Это особенно удобно для работы над студенческими проектами.
В любом случае программа позволяет записывать данные, составлять графики, осуществлять калибровку датчиков и экспортировать данные или рабочий стол. Связь между компьютером и PCT40 осуществляется через типовой USB-интерфейс.
При использовании с PCT43 программа также может осуществить демонстрацию автоматизированной системы управления. Управление процессом идет через ПИД-контроллер на устройстве PCT43, но параметры управления можно изменять при помощи компьютера через интерфейс RS232. Кроме того, состояние системы отображается на компьютере через USB-интерфейс, который используется только для записи данных.

Универсальный программный интерфейс

Если пользователи хотят создать собственные программы, например, в среде Matlab или LabVIEW™, для них дается полноценная инструкция по обеспечению связи с PCT40 через встроенный USB-интерфейс. Продвинутые пользователи также имеют возможность использовать алгоритм технологического контроля, самостоятельно написанный на C++ или другом подходящем языке. Благодаря этому возможно изучения сложных и нелинейных алгоритмов управления.