DCS組態實訓室建設方案
一、項目建設的必要性隨著科技進步與經濟的發展、電能的應用越來越廣泛，電器自動化對生產、輸送、分配與應用起著控制、調節、檢測、和保護的作用。在電力配電系統和電力拖動自動控制系統中應用極為廣泛。
1．人才的需求
從走訪的企業單位對人才的需求看,對各個工種及職位的需求量是不一樣的,其中企業期望學生對電氣設備的操作能力與維護的能力要優秀，占到將近85% ,說明企業比較歡迎既懂電又會操作的人才。而企業中有近90%的要求學生對維修電工、低壓配電的應用能力要強。近有98%的企業要求學生必須具備一定的電氣自控控制方面的實際操作能力，其余的企業要求學生掌握扎實的專業理論知識，以便能滿足企業快速提升的自動化水平對人才的需求。這幾年隨著經濟的發展,這個崗位也變得熱俏起來。從調查的情況看，企業對技術主管，品質管理知識，等職位都有不同程度的需求，隨著這些企業在發展的過程中的不斷壯大，使電氣化技術人才的去向呈現高技術的電器自動化人才。這也就使我們在專業定位時必須以市場為導向，培養高素質的DCS自動化控制系統維護人才。
2．職業素質的要求：
通過調查，我們發現畢業生的綜合素質越來越重要，用人單位往往要求畢業生能夠同時擁有多方面的技能，要求基本功扎實，應用能力較強，能夠團結協作，富于開拓和創新精神，要敬業愛崗，踏實肯干，吃苦耐勞，實際動手能力強，綜合素質高，具有很強的社會競爭力。在特別是在專業技術方面占有絕對的優勢，具體而言要思想積極政治素質高，思維活躍，視野開闊，創造性強，有較強的組織能力和綜合表達能力；善于鉆研，謙虛謹慎，勤學好問，能發現問題及時解決問題，能將所學知識于實際工作緊密結合起來，在業務中起骨干帶頭作用，生活作風正派，人格健全，有較好的人際關系；整體觀念強，有團隊協作精神。
四、電氣化專業人才工作崗位:DCS系統自動化及儀表維修工、維修電工、電器操作工、電氣設備的管理及應用等相關崗位。
3、崗位特點：
電氣自動化高職專業特別強調自動化技術的應用能力。本專業主要面向各種現代生產控制、管理技術，培養具有電工技術、電子技術、控制理論、控制技術、和計算機控制技術等領域的工程技術基礎理論知識，獲得工業自動化方面的專業訓練，具有一定創新能力的應用型高級專門人才。要求學生掌握基本原理，能熟練解決常見問題；能從事一般自動化系統工程的設計、安裝、調試；能勝任設備的維護、銷售以及售后技術服務等工作。教學過程在注重學生理論夠用的前提下，始終注重對學生解決實際問題能力最大限度的、超前一定程度的培養，以適應未來工作崗位要求的潛能。
電氣自動化專業畢業生適用于幾乎所有的工礦企業、建筑業、安裝業以及電器產品的營銷行業。就業面極廣。因此，該專業畢業生的就業能力應突出一專多能。本專業就業崗位（群）有如下幾類：
（1）電氣（自動化）設備安裝、維修、調試、改造領域（如制造業、建筑業、加工業）：安裝、操作、維修、調試控制系統設備及其控制系統設備的更新改造；
（2）電氣工程管理領域（如電力業、建筑業、冶金業、煤化工）：電氣工程管理、電氣設備管理及維護電氣系統運行；
（3）電器產品營銷領域；
（4）機電產品的售后服務等。
二、項目建設的主要內容
1、實訓基地的基本功能與組成
本項目資金共132萬元，主要用于購置電氣自動化基地的設備，其主要目的包括兩方面：一是建設電氣自動化教學實訓基地；二是建設電氣自動化技術培訓中心。以電氣自動化實訓中心為基礎平臺，在促進學生實踐動手能力提高的同時，廣泛開展職業技能鑒定，不斷加強校企合作，積極促進產學研結合，開展技術服務提高基地的利用率，擴大基地的知名度，提高學生的實踐動手能力。
從總體上講，本基地的主要內容有以下幾方面：
(1)建立先進性與專業性的電氣自動化專業實訓基地，提高學生實踐技能;
(2)加大職業技術資格鑒定和培訓力度，為社會培養越來越多緊缺電氣自動化與機電設備專業人才；
(3)經過一年建設，使之成為電氣自動化專業師資培訓基地，為提高教師的實踐能力和業務水平提供一個可靠的保證；
(4)可對相關企業員工進行電氣自動化技術培訓，與相關企業共同進行科研項目研究；
(5)能為各相關院校和企業提供共享資源。
三、基地的總體描述
（1）功能描述
承擔電氣自動化專業課的所有實驗任務，完成教學計劃實訓環節的培訓環節，完成相關專業高等職業教育師資培訓工作，落實緊缺技能型專業人才的培養計劃，完成企業員工培訓計劃，完成電氣自動化設備安裝、調試、維護維修等培訓和考試任務。
（2）基本組成
電氣自動化實訓基地的建設可分為計算機、軟件組態、硬件配置、機配、各種外圍設備、網絡系統等。
（3）設備投入預算
根據目前的招生人數和計劃招生人數，作出設備投入計劃，共計145.5萬。
四、主要設備及裝置：
| 產品名稱 | 單價（元） | 數量（套） | 總價（元） |
| DB-CG55 過程控制系統實驗裝置 | 135000 | 8 | 920000 |
| DB-CG56 DCS系統 | 490000 | 1 | 490000 |
| 電腦 | 4500 | 10 | 45000 |
| 合計：1455000元 含稅含運費安裝調試 三年保修 | |||
實驗室整體三維效果圖
設備圖
DB-CG55 過程控制系統實驗裝置
一、過程控制裝置功能：
(1)、可滿足“自動調節原理”，“過程控制”，“控制儀表”，“自動檢測技術與傳感器”,“計算機”及相關課程的教學實驗需求；
(2)、可作為有關企業技術人員、儀表操作人員、系統運行監控人員的實習、培訓實驗設備。
(3)能實現包括溫度、壓力、流量、液位定值調節系統，以及比值、串級、前饋等復雜調節系統的實驗及培訓功能。
(4)能適應培訓基地相關專業在熱工儀表、高級過程自動控制原理及系統、3火電廠計算機控制及系統、熱工自動控制系統、DCS、PLC等相關專業的實驗、培訓要求。
(5)被控對象提供有接口控制箱，控制箱電源和信號分開。控制箱包括電源裝置、變頻器、溫度調溫裝置及設備的基本保護裝置，此外并提供與DCS接口的端子，作為與DCS、PLC的擴展接口。
二、性能指標及要求：
1、輸入電源:三相四線制或三相五線制 380V±10％ 50Hz；
2、工作環境: 溫度–10℃－+40℃ 相對濕度＜85％（25℃）；
3、裝置容量：＜5kVA；外形尺寸：1830mm×780mm×1850mm
三、具體系統配置要求
| 名稱 | 單位 | 數量 | 技術參數 | 型號 | 產地 |
| 亞克力有機玻璃水 箱 | 只 | 2 |
包括上水箱、中水箱、下水箱和儲水箱。上、中、下水箱采用淡藍色優質有機玻璃，不但堅實耐用，而且透明度高，便于直接觀察液位的變化和記錄結果。上、中水箱尺寸均為：D=25cm，H=20cm；下水箱尺寸為：D=35cm，H=20cm。水箱結構獨特，由三個槽組成，分別為緩沖槽、工作槽和出水槽，進水時水管的水先流入緩沖槽，出水時工作槽的水經過帶燕尾槽的隔板流入出水槽，這樣經過緩沖和線性化的處理，工作槽的液位較為穩定，便于觀察。水箱底部均接有擴散硅壓力傳感器與變送器，可對水箱的壓力和液位進行檢測和變送。主水箱容積可以隔斷、可以組合，其中有一只水箱要求可以進行非線性實驗。刻度線要求刻在水箱內壁上，不能采用粘貼紙貼在水箱上，水箱容積不小于20升，容積可變。 |
DB-1 | 上海 |
| 加熱爐 | 臺 | 1 | 鋁錠為加熱載體，溫度最高大150度 | DB-2 | 上海 |
| 管道及閥門 | 套 | 若干 | 整個系統管道由敷塑不銹鋼管連接而成，所有的手動閥門均采用優質球閥，徹底避免了管道系統生銹的可能性。有效提高了實驗裝置的使用年限。其中儲水箱底部有一個出水閥，當水箱需要更換水時，把球閥打開將水直接排出 | 諸暨 | |
| 液位變送器和壓力變送器 | 只 | 3 | 二個液位變送器分別用來對上、下二個水箱和鍋爐的液位進行檢測，其量程為0～3KPa(以實際的水箱高度為準)，用于測量水箱液位高度，為直流24V供電、標準兩線制接線4～20mA變送輸出、精度0.5級，采用工業用的擴散硅壓力變送器，帶不銹鋼隔離膜片，同時采用信號隔離技術，對傳感器溫度漂移跟隨補償。還有管道壓力。 | DB801 | 上海 |
| 溫度傳感器 | 只 | 1 | 裝置中采用了1個Pt100鉑熱電阻溫度傳感器，用來測量鋁錠的溫度. | YCPT100 | 上海 |
| 水泵 | 只 | 1 | 本裝置采用磁力驅動泵，流量為30升/分，功率為180W。泵體完全采用不銹鋼材料，以防止生銹，使用壽命長。本裝置采用兩只磁力驅動泵,一只為三相380V恒壓驅動，另一只為三相變頻220V輸出驅動。三相磁力驅動泵，噪音低，壽命長，揚程達12米 |
上海西山MP-55R-220 |
上海 |
| 電磁閥 | 只 | 1 | 在本裝置中，其中一只作為電動調節閥支路和變頻支路的連通閥，起接通和關斷兩條支的作用。另外六只作為各液位水箱兩條支路的進水閥門。工作壓力：最小壓力為10Kg/㎝2，最大壓力為7Kg/㎝2；工作溫度：－5～80℃；工作電壓：24VDC。 | DN15 | 永德信 |
| 二相移相調壓裝置 | 只 | 1 | 采用二相全隔離一體化交流移相調壓器模塊，采用SMT工藝，DCB陶瓷基板，有LED電源指示和LED輸出調節量指示，控制參數：可輸入0～5V、0～10V、4～20mA；輸出參數：額定工作電壓：380VAC±10%；電網頻率：50Hz；斷態峰值截止電壓VP：≥1200VPK；電小負載電流：100 mA；斷態漏電流：<12 mA；關斷最大延時：10ms；調節響應時間：10ms； |
DTY-H220D35 |
上海紅氏 |
| 電加熱管 | 只 | 1 | 由三根1.0KW電加熱管星形連接而成，用來對鍋爐內膽內的水進行加溫。 | DB-3 | 上海 |
| 流量計 | 只 | 2 | 渦輪流量計分別用來對由電動調節閥控制的動力支路、采用標準二線制傳輸方式，工作時需提供DC24V直流電源。流量范圍：0～1.2m3/h；精度：1.0%；輸出：4～20mA。 | LMGY-10 | 合肥 |
|
交流變頻控制 |
只 | 1 |
本系統采用的變頻調速模塊為多功能、緊湊型產品，具備V/F控制、通用磁通矢量控制、最佳勵磁控制等，運行特性：多段速15速、PID控制、輸出電流檢測、異常時再試功能、零電流檢測；輸出頻率范圍：0.2～400Hz；頻率設定分辨率：0.06Hz/60HZ；頻率精度：最大輸出頻率的±0.1%以內；控制信號輸入為4～20mADC或0～5VDC，交流220V變頻輸出用來驅動三相磁力驅動泵。 |
FR-D720S-0.4K-CH | 三菱 |
| 直流無刷水泵 | 臺 | 1 | 小型增壓泵加壓直流無刷水泵：功率50瓦，量程780升/小時，調速功能：水泵外接0-5V 調速信號。 | DB-4 | 浙江 |
| 操作臺 | 個 | 1 |
控制對象接口箱分電源箱和信號接口箱。電源箱主要包含各種電源裝置及電源分配開關，變頻器、三相移相調壓裝置等強電裝置；信號接口箱主要為各種弱電信號與DCS聯接中間過渡箱。 面板材質采用鋁材，面板標識采用凹字爛板工藝進行加工制作，針對各種信號接口均配有文字及符號說明，信號區分一目了然，方便實驗接線。所有信號采用國際標準的IEC信號。執行機構接口有三相可控硅移相調壓裝置、電動調節閥、三相不銹鋼磁力泵、電磁閥、三菱變頻器及三相電加熱管組成，另外電加熱鍋爐帶有防干燒保護設備。并將對象系統各傳感器檢測及執行器控制信號同面板上的插座相連，便于學生自己連線組成不同的控制系統。 實驗桌為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，桌面為防火、防水、耐磨高密度板，結構堅固，形狀似長方體封閉式結構，造形美觀大方；設有兩個大抽屜、柜門，用于放置工具、存放掛件及資料等。桌面用于安裝電源控制屏并提供一個寬敞舒適的工作臺面。電腦桌聯體設計，造型美觀大方。鍋爐防干燒保護裝置為保證實驗效果、不降低鍋爐加熱功率的前提下，本套裝置配備了良好的防干燒保護系統，當鍋爐內膽液位低于紅色警戒水位線時，保護裝置將切斷調壓模塊輸出電壓，以有效保護電加熱管不被干燒損壞。 |
DB-5 | 上海 |
|
智能調節器 |
套 | 2 |
要求二臺智能調節器采用AI519全通用人工智能調節器。全球通用的85～264VAC輸入范圍供電。具有RS485通訊功能，采用先進的AI人工智能調節法。具備自整定功能。（K5 主控）S4、X3變送輸出. |
AI519 | 宇電 |
|
▲計算機直接控制模塊 |
套 | 1 | 要求用于計算機控制，設有通訊端口，完全模擬工業現場環境，裝有一塊遠程數據采集模塊和一塊遠程數據采集模塊。要求為8通道模擬量輸入模塊，輸入量為1－5V； 4通道模擬量輸出模塊，輸出信號為4－20mA；上位機要求采用MCGS組態軟件進行監控。安裝有遠程數據采集模塊，可進行計算機直接數字控制（DDC）。網絡功能：數據采集軟件具有網路功能,利用計算機控制技術現場總線，采用工業以太網協議，具有良好的開放性，共享總線網絡結構，以能夠相互共享資源的方式結合起來。計算機網絡中的技術具有自治特點，他們以傳輸數據和控制為目的。一個工程師站，可以控制無限個操作員站，老師可以在任何地方對他進行監控和控制，用密碼的形式來實現。（提供密碼登錄界面圖，不提供不得分） | DB-6 | 上海 |
| ▲物聯網控制系統 | 套 | 1 |
3節點1個匯節點.(所有設備組成網絡) 在許多場合需要將傳感器節點直接放置在目標地點進行現場的數據采集，這就要求傳感器節點具有無線通信的能力。 本設備需配置二種無線通訊模塊：Zigbee通訊模塊， WiFi通訊模塊。可以根據需要搭設不同的無線通訊傳感網。 無線通訊傳感網主要由以下幾部分組成：AD轉換、發射部分、接收部分、上位機。 硬件系統： 無線數據采集控制器（8路模擬量輸入（A/D）輸入0-5v，0.01v分辨率。4路模擬量輸出（D/A）輸出0-5v，0.01v分辨率，8路數字量輸入（DI）， 4路數字量輸出（DO）。 1、主控單元模塊包括主控以CORTEX-M3為內核的STM32F103VET6主芯片及其外圍電路，3.5寸帶觸摸顯示屏，各無線模塊接口等等； 15系列單片機STC15L2K60S2及其外圍電路，藍牙和ZIGBEE模塊接口等等。各無線數據傳輸模塊均已接入到二者上面，包括主控單元模塊上面的WIFI 模塊（本WIFI模塊只與路由器連接）。數據采集單元模塊上模塊（從機），ZIGBEE模塊（B端），分別可以和主控單元模塊上ZIGBEE模塊（B端）通信，主控單元的模塊與數據采集單元的模塊通過交互通信實現數據交換，最終結果可通過WIFI發送到電腦終端。 2、WiFi通信模塊：最高傳輸速率230400bps，TCP連接最大連接數>20UDP連接最大連接數>20串口波特率50~230400bps工作溫度：-20 ~ 60°C，工作濕度：10%-90%RH（不凝結）。 3、ZigBee模塊：CC2530F256，無線頻率：2.4 GHz工作電壓：2 V~3.6 V，輸出功率：4.5 dBm該模塊使用STM32F103作為主控制器，完成傳感器數據的采集與處理，利用WiFi模塊可以將傳感器數據上傳到移動安卓等網絡設備上，利用有線網、無線網等可以遠程訪問傳感器數據；利用ZigBee模塊組建無線傳感網絡。 |
DB-7 | 上海 |
| MATLAB/RTW實時控統 | 套 | 1 |
要求提供液位控制系統實物控制圖，控制響應曲線，仿真圖，響應曲線。溫度控制系統，實物控制圖，控制響應曲線，仿真圖，響應曲線、流量隨動比值控制系統，實物控制圖，控制響應曲線，仿真圖，響應曲線、液位串級控制系統，實物控制圖，控制響應曲線，仿真圖，響應曲線等實驗的Simulink控制軟件界面和響應曲線界面供專家參考，必須用mcgs組態軟件編寫組態控制界面，通過OPC技術實現與MATLAB的實時通訊，參數要求： ① 16路獨立AD轉換；② 8路獨立DA轉換；③ 8路PWM輸出；④ 6路TTL電平開關量輸入；⑤ 6路TTL電平開關量輸出；⑥ 1個位置檢測接口；⑦ 1個光電編碼器接口；⑧ 安裝在目標機的PCI插槽中，通過DB37電纜采集控制板； 要求在Simulink軟件環境下，依據過程控制實驗裝置的實際參數對各個實驗進行了仿真，并在Matlab/RTW實時控制模式下，實現過程控制的實物實驗內容，滿足畢業設計和課程設計的需要。 仿真軟件要求在MATLAB軟件環境下完成，實時控制需在MATLAB/RTW環境下進行，請在投標書中對MATLAB/RTW軟件詳細介紹和說明，提供相關MATLAB/RTW實時控制的軟件界面圖。提供MATLAB/RTW實時控制正版軟件。 |
DB-8 | 上海 |
DB-CG56 DCS系統
浙大中控供貨清單：
| （一）控制站硬件 | |||||
| 序號 | 名稱 | 卡件號 | 數量 | 單位 | |
| 1 | 機柜（2100×800×600) | XP202X | 1 | 個 | |
| 2 | I/O機籠 | XP211 | 1 | 個 | |
| 3 | 數據轉發卡 | XP233 | 1 | 塊 | |
| 4 | 主控制卡 | XP243X | 1 | 塊 | |
| 5 | 電源 | PW732 | 1 | 個 | |
| 6 | 電源卡 | XP258-2 | 1 | 個 | |
| 7 | 8路電流信號輸入卡 | XP351 | 6 | 塊 | |
| 8 | 8路模擬量輸出卡 | XP372 | 2 | 塊 | |
| 9 | 16路數字信號輸出卡 | XP367 | 1 | 塊 | |
| 10 | 空卡 | XP000 | 11 | 塊 | |
| 11 | 不冗余端子板 | XP520 | 2 | 塊 | |
| 12 | 16路繼電器輸出端子板 | TB367-GPRU | 1 | 塊 | |
| 13 | DI/O端子板轉接模塊 | XP529 | 1 | 塊 | |
| 14 | 中控交換機 | SUP-2218 | 2 | 套 | |
| 15 | 外配電源 | PW732 | 1 | 個 | |
| 16 | 空開 | 10A | 6 | 個 | |
| （二）操作站軟件 | |||||
| 序號 | 名稱 | 型號 | 數量 | 單位 | |
| 1 | 實時監控 | PRO 111 | 1 | 套 | |
| 2 | 工程師組態軟件 | PRO 135 | 1 | 套 | |
實現網絡功能：
1、所有8套過程控制信號66個模擬量輸入點接到DCS上，輸出點21點接到DCS上，21個開關量輸出點也接到DCS上，組成一個中控室。所有信號點都能在DCS上顯示。
2、DCS能夠單獨對其中任何一臺或者多臺進行分時控制。
3、DCS 控制和過程控制互相不干擾。
建成后網絡示意圖
必須滿足的實驗項目
常規實驗項目
1、過程控制系統組成認識實驗
過程控制及檢測裝置硬件結構組成認識
控制方案組成與控制系統連接
智能調節儀表、智能變送儀表等智能儀表的操作及參數設定
傳感器的校正（零點遷移與量程調整）
2、被控對象特性測試實驗
調節閥流量靜態特性的測試
磁力泵變頻調速機構流量靜態特性的測試
單容水箱液位對象動態特性的測試
鍋爐內膽溫度對象動態特性的測試
3、位式控制系統實驗
溫度的位式控制
4、單回路控制系統實驗
上水箱的定值控制
加熱爐的定值控制
調節閥支路流量的定值控制
變頻調速磁力泵支路流量的定值控制
5、串能控制系統的實驗
串級控制系統的信號連接
水箱液位的串級控制
水箱液位與流量的串級控制
6、比值控制系統實驗
單閉環流量比值控制
雙閉環流量比值控制
7、復雜控制系統實驗
水箱液位的動態前饋-反饋控制
溫度smith預估控制
8、工控組態軟件組態實驗
實時數據庫組態實驗
圖形動畫、報表、曲線、報警組態實驗
設備通訊組態實驗
腳本程序應用組態實驗
（二）過程控制的仿真和基于MATLAB/RTW實時控制實驗
1、過程控制的仿真實驗（含以下“2、基于MATLAB/RTW實時控制實驗”所有實驗）
2、基于MATLAB/RTW實時控制實驗
1）對象特性測試實驗
① 上水箱特性測試實驗② 下水箱特性測試實驗③ 二階液位特性測試實驗④ 溫度鍋爐對象特性測試實驗⑤ 調節閥流量特性測試實驗
2）單回路控制系統實驗
① 壓力單閉環控制系統實驗② 溫度單閉環控制系統實驗③ 液位單閉環控制系統實驗④ 流量單閉環控制系統實驗⑤ 雙容液位控制系統實驗
3）串級控制系統實驗
① 上水箱液位和流量的串級控制系統實驗② 上、下水箱液位串級控制系統實驗
4）流量比值控制系統實驗
5）液位解耦控制系統實驗
6）前饋反饋控制系統實驗
7）溫度純滯后預估（Smith）控制系統實驗
（三）無線網絡控制
1、ZIGBEE通訊實驗
2、ZIGBEE組網實驗（提供觸摸屏的組網圖）
3、WiFi通訊實驗與電腦通信（錄制視頻尋址過程）
4、PID參數調節與控制（提供4個站點的曲線圖）
5、觸摸屏顯示功能（提供軟件界面）
6、手機APP顯示與控制（提供軟件界面）
7、開關量控制實驗
（四）DCS實驗內容
系統流程圖
特性實驗
1、水箱單容特性實驗
3、上下水箱雙容特性實驗
4、電動閥流量特性實驗
6、溫度特性實驗
7、壓力特性實驗
單回路控制實驗
1、支路單容液位控制實驗
2、變頻器支路單容液位控制實驗
3、上水箱雙容液位控制實驗
4、上下水箱雙容液位控制實驗
串級控制實驗
1、上水箱雙容串級控制實驗
2、比值控制實驗
復雜控制實驗
1、單閉環比值流量控制實驗
2、隨動流量比值控制實驗
