SB-JYD332能耗監(jiān)測實訓(xùn)系統(tǒng)

一、產(chǎn)品簡介

能耗監(jiān)測實訓(xùn)系統(tǒng)、工業(yè)能耗監(jiān)控實訓(xùn)臺，是針對工業(yè)互（物）聯(lián)網(wǎng)專業(yè)、電氣自動化專業(yè)、測控技術(shù)及儀器專業(yè)而設(shè)計的過程控制系統(tǒng)，涵蓋工業(yè)自動化儀表、可編程控制器、工業(yè)現(xiàn)場總線、組態(tài)開發(fā)、低代碼開發(fā)等技術(shù)，幫助學(xué)生掌握工業(yè)數(shù)據(jù)采集、過程控制、數(shù)據(jù)入網(wǎng)、數(shù)據(jù)分析的方法。

實訓(xùn)臺以水、氣/汽、電能耗監(jiān)測為背景，采用液位計、流量計、溫度變送器、壓力變送器、電磁閥、水泵、氣泵、電氣控制箱、水箱等裝置模擬工業(yè)場景下的水循環(huán)、氣循環(huán)、電能監(jiān)測常見的過程控制系統(tǒng)。其中水箱作為液體盛放和氣體導(dǎo)入的氣液混合容器，模擬化工行業(yè)常見的化工產(chǎn)品制備工藝場景。通過現(xiàn)場監(jiān)控裝置及傳輸模塊，將液位、流量、壓力、水溫、氣溫、電壓、電流、電量等過程控制參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，傳輸?shù)侥茉垂芾砥脚_，達(dá)到工業(yè)水、汽、氣、電等至少三種數(shù)據(jù)采集控制、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析及可視化展示的目的。

參考圖片

二、硬件結(jié)構(gòu)

1、水、氣循環(huán)系統(tǒng)：水、氣循環(huán)系統(tǒng)主要使用流量計、壓力表、溫度表、液位計等傳感器測量水循環(huán)系統(tǒng)、氣循環(huán)系統(tǒng)中的物理量參數(shù)，使用磁力泵、空壓機(jī)等執(zhí)行裝置為循環(huán)系統(tǒng)提供動力源。

2、蒸汽循環(huán)系統(tǒng)：蒸汽循環(huán)系統(tǒng)主要包括：氣動閥（角座閥）、蒸汽發(fā)生器、機(jī)械風(fēng)輪、蒸汽溫度傳感器等，蒸汽管道包裹著隔熱材料，防止?fàn)C傷，如圖所示。

3、電氣控制箱：電氣控制器箱采用不銹鋼材質(zhì)帶鎖電箱，安全防護(hù)，主要包括：PLC控制器、變頻器、三相電能表、交流接觸器、繼電器、接線端子、HMI人機(jī)交互屏、電源總開關(guān)及電源指示燈4、通訊設(shè)備

系統(tǒng)配備串口服務(wù)器和智能網(wǎng)關(guān)，可將PLC工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換到以太網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與TCP/IP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)雙向傳輸，擴(kuò)展工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的通信距離。

系統(tǒng)配置智能網(wǎng)關(guān)，經(jīng)過設(shè)置，可以將實訓(xùn)臺接入到自有云平臺，實現(xiàn)遠(yuǎn)程工業(yè)用水流量、壓力、液位的采集，工業(yè)氣體流量、壓力的采集，工業(yè)用電電壓、電流、電量的采集。

三、產(chǎn)品功能

1、水循環(huán)控制功能：系統(tǒng)通過變頻器控制磁力水泵，將儲水箱的水抽取注入1#號水箱。系統(tǒng)控制器通過實時采集1#水箱液位的上下限，自動控制水泵的開關(guān)。通過實時液位差壓傳感器，控制連通閥門的開關(guān)，使得1#與2#水箱液位達(dá)到動態(tài)平衡。同時，實時采集液位、流量、壓力、水溫等系統(tǒng)參數(shù)。

點擊"自動啟動"，系統(tǒng)就會控制水泵抽水，將儲水箱的水抽取到1#號水箱。此時界面上水箱1的液位會自動上升，壓差也會逐漸上升。

低代碼開發(fā)

2、氣動控制功能：控制空壓機(jī)壓縮空氣，向管道持續(xù)注入空氣。實時采集氣體壓力、氣體流量，通過實時監(jiān)測氣壓參數(shù)上下限，自動控制氣動閥門的開關(guān)，從而帶動氣動馬達(dá)的運(yùn)行，將氣能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。

系統(tǒng)軟件界面如圖所示。

當(dāng)壓力達(dá)到預(yù)設(shè)值時，停止注入壓縮空氣，系統(tǒng)打開出口氣閥，關(guān)閉近泵氣閥，壓縮空氣從管道排出，驅(qū)動風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)，壓力越大，風(fēng)輪轉(zhuǎn)動越快。

3、蒸汽控制功能：通過控制加熱器工作對蒸汽發(fā)生器的水體進(jìn)行加熱。產(chǎn)生的蒸汽通過氣體管道輸送到水箱進(jìn)行冷卻。系統(tǒng)實時檢測氣體溫度、蒸汽流量、蒸汽壓力等參數(shù)。

大約2-3分鐘會產(chǎn)生蒸汽，可以看到蒸汽管道溫度儀表數(shù)值逐漸上升，軟件界面的溫度值也同步上升。

4、（三相）電能監(jiān)測功能：采用智能電流電壓表實時監(jiān)測總電源、氣循環(huán)控制系統(tǒng)、水循環(huán)控制系統(tǒng)運(yùn)行消耗的電壓、電流、頻率、功率等，進(jìn)行電能采集分析，如圖所示。

5、本地可視化展示功能

（1）HMI組態(tài)可視化

實現(xiàn)水循環(huán)、氣循環(huán)、蒸汽循環(huán)、及三相電能采樣數(shù)據(jù)的顯示，被控設(shè)備的控制狀態(tài)顯示和手動控制。

（2）本地平臺可視化展示

通過低代碼編程、看板設(shè)計本地顯示頁面，展示當(dāng)前實訓(xùn)臺水、氣、電的實時采樣數(shù)據(jù)。

6、云平臺接入功能

系統(tǒng)通過串口服務(wù)器和智能網(wǎng)關(guān)，使得工業(yè)控制系統(tǒng)具有TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接入功能，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程管理和維護(hù)，多設(shè)備共享，跨平臺操作。可通過智能網(wǎng)關(guān)接入云平臺進(jìn)行能耗數(shù)據(jù)存儲和分析。智能設(shè)備具有RS485接口、RJ45網(wǎng)絡(luò)接口，可與控制器進(jìn)行多種方式的網(wǎng)絡(luò)連接，支持ModbusRTU、或ModbusTCP協(xié)議的數(shù)據(jù)交互，通過MQTT協(xié)議、HTTP協(xié)議上傳到物聯(lián)網(wǎng)云平臺，或者接收平臺層下達(dá)的控制指令，最終實現(xiàn)與平臺層的交互。

7、云智能實驗室安全管理系統(tǒng)：本平臺將無線傳輸、信息處理等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用用于自動化遠(yuǎn)程控制。設(shè)備端運(yùn)行狀態(tài)、數(shù)據(jù)參數(shù)等上傳至云平臺。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的傳感層、傳輸層和應(yīng)用層關(guān)聯(lián)掌握數(shù)據(jù)與分析數(shù)據(jù)。

(1)電壓、電流等模擬量數(shù)據(jù)顯示。

(2)輸入開關(guān)監(jiān)控，輸出開關(guān)等數(shù)字量控制。

(3)遠(yuǎn)程控制啟停狀態(tài)，給定輸出電壓值的。

(4)顯示輸入輸出電壓值的歷史數(shù)據(jù)

(5)可按照日期、日間進(jìn)行查詢歷史數(shù)進(jìn)行查詢。

(6)報警信號為PLC主機(jī)模擬量采集數(shù)值或者開關(guān)量可以自由設(shè)定，如當(dāng)模擬量輸入超過設(shè)定電壓時產(chǎn)生報警，通過物聯(lián)網(wǎng)自動化應(yīng)用軟件將報警信號上傳到云平臺，通過云平臺向設(shè)置的終端推送報警信號，每臺設(shè)備可對應(yīng)多個終端設(shè)備。

(7)通過手機(jī)端可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制PLC的輸出及監(jiān)視PLC的輸入狀態(tài)變化。

(8)數(shù)據(jù)顯示畫面：畫面顯示輸入電壓數(shù)值，輸出電壓監(jiān)控，開關(guān)狀態(tài)輸入，開關(guān)控制輸出，以及云端連接二維碼。

(9)聯(lián)網(wǎng)設(shè)置界面：設(shè)置現(xiàn)場數(shù)據(jù)連接云平臺后臺數(shù)據(jù)庫管理。

四、產(chǎn)品特點

1、支持《儀器儀表》、《PLC編程技術(shù)》、《組態(tài)應(yīng)用開發(fā)》課程的實驗。

2、采用化工廠生產(chǎn)過程常用的自動化儀表和傳感器，包括浮球液位計、電磁流量計、渦街流量計、壓力變送器、差壓變送器、水溫變送器等，信號采用4-20mA模擬量輸出，二線制、四線制不同出線方式，DC24V電源供電；

3、采用工業(yè)常用執(zhí)行器，包含氣動電磁閥、角座閥、電動調(diào)節(jié)閥、交流驅(qū)動水泵、空氣壓縮機(jī)、變頻器等。

4、配備獨立電氣控制箱：含PLC控制器、模擬量輸入模塊、變頻器、電能表、HMI觸摸屏、空氣開關(guān)、繼電器、接地塊。選型國產(chǎn)PLC，振興民族產(chǎn)業(yè)。

5、強(qiáng)弱電分離設(shè)計，操作安全可靠?？筛鶕?jù)客戶需求選用AC220V交流電或AC380動力電輸入；弱電DC24V儀表傳感器供電，位于實訓(xùn)臺面。

6、支持Modbus RTU、Modbus TCP協(xié)議及工業(yè)現(xiàn)場總線及無線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)。

7、采用密閉性良好的不銹鋼材質(zhì)和有機(jī)玻璃做管道，水路、氣路相互獨立。

8、水箱注水防溢出設(shè)計，排空設(shè)計，防止液體長時間存放。

9、具有能源管理平臺，實時接收能源數(shù)據(jù)，可視化展示。

10、支持低代碼開發(fā)，通過拖、拉、拽方式搭建應(yīng)用，編寫代碼，實現(xiàn)能耗參數(shù)可視化展示和接入云服務(wù)平臺。

五、功能說明：本實訓(xùn)臺配合課程，可以培養(yǎng)學(xué)生具備以下工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)常用技能：

1、工業(yè)傳感器工作原理認(rèn)識、安裝調(diào)試、數(shù)據(jù)采集的技能。

2、變頻器交流電機(jī)調(diào)速控制、繼電器通斷控制的技能

3、PLC可編程控制器的安裝布線、應(yīng)用編程技能

4、工業(yè)觸摸屏應(yīng)用編程技能

5、工業(yè)Modbus RTU、Modbus TCP協(xié)議及工業(yè)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的應(yīng)用技能

6、低代碼開發(fā)在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用

六、配套課程

七、配置清單