一種蔗糖生產(chǎn)過(guò)程仿真控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置及工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于教學(xué)教具實(shí)驗(yàn)裝置領(lǐng)域，具體涉及一種蔗糖生產(chǎn)過(guò)程仿真控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置及工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)是世界第三大產(chǎn)糖大國(guó)，制糖工業(yè)歷經(jīng)幾代人的不懈努力，其生產(chǎn)工藝水平有了很大的提高，從最初的純手工制糖發(fā)展到現(xiàn)階段的機(jī)械化和自動(dòng)化生產(chǎn)工藝。但是由于我國(guó)制糖工業(yè)起步晚，底子薄，制糖技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在較大差距，主要表現(xiàn)為:人均糖消費(fèi)水平低下、糖廠規(guī)模小、生產(chǎn)能力差、生產(chǎn)設(shè)備相對(duì)落后、自動(dòng)化程度不高，生產(chǎn)效率低下以及制糖企業(yè)自主研發(fā)能力不足，生產(chǎn)與科研脫節(jié)等。因此，我國(guó)許多高校積極與制糖生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行使用，落實(shí)產(chǎn)學(xué)研的指導(dǎo)方針。然而，與生產(chǎn)型企業(yè)的作用，雖然在一定程度上促進(jìn)了我國(guó)制糖工業(yè)的發(fā)展，但由于生產(chǎn)成本的限制，企業(yè)中大型生產(chǎn)設(shè)備無(wú)法全部按照科研工作者的研宄方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，造成理論與實(shí)際的脫節(jié)。同時(shí)，大型設(shè)備對(duì)生產(chǎn)工藝的微調(diào)反應(yīng)遲鈍，難以及時(shí)達(dá)到預(yù)期實(shí)驗(yàn)效果。因此，設(shè)計(jì)一種蔗糖生產(chǎn)過(guò)程仿真控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)當(dāng)前高校對(duì)蔗糖生產(chǎn)進(jìn)行深入研宄具有重要意義，同時(shí)，對(duì)于我國(guó)培養(yǎng)蔗糖生產(chǎn)型人才也起到重要作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的之一是為解決上述實(shí)際教學(xué)與研宄中，缺少一種仿真控制實(shí)驗(yàn)裝置的問(wèn)題，提供一種蔗糖生產(chǎn)過(guò)程仿真控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，該實(shí)驗(yàn)裝置的儀表、電氣元件和設(shè)備均選用工業(yè)上實(shí)際應(yīng)用的真實(shí)產(chǎn)品，可測(cè)量實(shí)際信號(hào)，具備工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工作功能，配套的控制系統(tǒng)由信號(hào)柜模擬糖廠實(shí)際生產(chǎn)的變量信號(hào)，送給控制器進(jìn)行計(jì)算處理，再送執(zhí)行器和調(diào)度中心，即可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制，也可在調(diào)度中心控制現(xiàn)場(chǎng)，既可用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)相關(guān)人才，也可用于科學(xué)研宄，為科研工作者提供設(shè)備支持。
[0004]本發(fā)明提供的一種蔗糖生產(chǎn)過(guò)程仿真控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，包括中心控制系統(tǒng)、糖廠生產(chǎn)全過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)、糖廠制糖設(shè)備模型和糖廠工況模擬系統(tǒng)，所述中心控制系統(tǒng)包括應(yīng)用層、服務(wù)層和控制層，所述中心控制系統(tǒng)包括電視墻、監(jiān)控站以及終端系統(tǒng)，所述糖廠生產(chǎn)全過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)包括糖廠壓榨車(chē)間全過(guò)程DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)、糖廠澄清蒸發(fā)DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)、成糖DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)和糖廠自備電站DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)，所述糖廠工況模擬系統(tǒng)通過(guò)I/o模塊與糖廠生產(chǎn)過(guò)程溫度、壓力、流量、轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x連接，所述糖廠制糖設(shè)備模型包括壓榨車(chē)間工藝模型、制煉車(chē)間工藝模型以及鍋爐車(chē)間工藝模型，所述壓榨車(chē)間工藝模型包括輸蔗帶、壓榨機(jī)組和混合汁箱，所述制煉車(chē)間工藝模型包括加熱器、硫熏中和器、中和汁箱、沉降池、吸濾機(jī)、清汁箱、蒸發(fā)罐、煮糖罐、助晶箱和離心機(jī)模型，所述鍋爐車(chē)間工藝模型包括鍋爐汽包和煙囪模型。
[0005]進(jìn)一步的，所述應(yīng)用層包括終端設(shè)備，所述終端設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口與服務(wù)層進(jìn)行連接。
[0006]進(jìn)一步的，所述服務(wù)層由數(shù)據(jù)服務(wù)器、流媒體服務(wù)器以及終端服務(wù)器組成。
[0007]進(jìn)一步的，所述控制層包括糖廠壓榨車(chē)間、制煉車(chē)間和動(dòng)力車(chē)間生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的控制系統(tǒng)、儀表、DCS、DVR、攝像機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)總線和視頻網(wǎng)絡(luò)接口組成，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)控的控制系統(tǒng)所測(cè)得的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線和視頻網(wǎng)絡(luò)接口與所述服務(wù)層所述數(shù)據(jù)服務(wù)器連接。
[0008]本發(fā)明的有益效果在于:提供的蔗糖生產(chǎn)過(guò)程仿真控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置完全再現(xiàn)了甘蔗制糖廠全套生產(chǎn)流程，與糖廠工況模擬系統(tǒng)集成為工廠作業(yè)環(huán)境，使學(xué)生在作業(yè)平臺(tái)完成與工廠環(huán)境同樣的專業(yè)操作，如操縱實(shí)體設(shè)備模型完成生產(chǎn)作業(yè)，依據(jù)作業(yè)規(guī)范對(duì)儀表檢修、裝備和調(diào)試。通過(guò)對(duì)糖廠原始數(shù)據(jù)的采集，獲得糖廠各特征環(huán)節(jié)的高真度數(shù)據(jù)模型，利用DCS系統(tǒng)平臺(tái)，完成數(shù)學(xué)計(jì)算模型向工業(yè)控制系統(tǒng)的整體解決方案。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1所示為本發(fā)明蔗糖生產(chǎn)過(guò)程仿真控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置重要部件連接示意圖。
[0010]圖2所示為本發(fā)明的中心控制系統(tǒng)的分層架構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]本發(fā)明提供的一種蔗糖生產(chǎn)過(guò)程仿真控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，包括中心控制系統(tǒng)、糖廠生產(chǎn)全過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)、糖廠制糖設(shè)備模型和糖廠工況模擬系統(tǒng)，所述中心控制系統(tǒng)包括應(yīng)用層、服務(wù)層和控制層，所述中心控制系統(tǒng)包括電視墻、監(jiān)控站以及終端系統(tǒng)，所述糖廠生產(chǎn)全過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)包括糖廠壓榨車(chē)間全過(guò)程DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)、糖廠澄清蒸發(fā)DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)、成糖DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)和糖廠自備電站DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)，所述糖廠工況模擬系統(tǒng)通過(guò)I/o模塊與糖廠生產(chǎn)過(guò)程溫度、壓力、流量、轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x連接，所述糖廠制糖設(shè)備模型包括壓榨車(chē)間工藝模型、制煉車(chē)間工藝模型以及鍋爐車(chē)間工藝模型，所述壓榨車(chē)間工藝模型包括輸蔗帶、壓榨機(jī)組和混合汁箱，所述制煉車(chē)間工藝模型包括加熱器、硫熏中和器、中和汁箱、沉降池、吸濾機(jī)、清汁箱、蒸發(fā)罐、煮糖罐、助晶箱和離心機(jī)模型，所述鍋爐車(chē)間工藝模型包括鍋爐汽包和煙囪模型。
[0012]進(jìn)一步的，所述應(yīng)用層包括終端設(shè)備，所述終端設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口與服務(wù)層進(jìn)行連接。
[0013]進(jìn)一步的，所述服務(wù)層由數(shù)據(jù)服務(wù)器、流媒體服務(wù)器以及終端服務(wù)器組成。
[0014]進(jìn)一步的，所述控制層包括糖廠壓榨車(chē)間、制煉車(chē)間和動(dòng)力車(chē)間生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的控制系統(tǒng)、儀表、DCS、DVR、攝像機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)總線和視頻網(wǎng)絡(luò)接口組成，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)控的控制系統(tǒng)所測(cè)得的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線和視頻網(wǎng)絡(luò)接口與所述服務(wù)層所述數(shù)據(jù)服務(wù)器連接。
[0015]下文將結(jié)合具體實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明具體內(nèi)容。應(yīng)當(dāng)注意的是，下述實(shí)施例中描述的技術(shù)特征或者技術(shù)特征的組合不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是孤立的，它們可以被相互組合從而達(dá)到更好的技術(shù)效果。
[0016]圖1所示為本發(fā)明蔗糖生產(chǎn)過(guò)程仿真控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置重要部件連接示意圖；圖2所示為本發(fā)明的中心控制系統(tǒng)的分層架構(gòu)示意圖。
[0017]從圖1可以看出，本發(fā)明提供的一種蔗糖生產(chǎn)過(guò)程仿真控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，包括中心控制系統(tǒng)、糖廠生產(chǎn)全過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)、糖廠制糖設(shè)備模型和糖廠工況模擬系統(tǒng)，從圖2中可以看出，中心控制系統(tǒng)采用分布式分層架構(gòu)，分為三層，即應(yīng)用層、服務(wù)層和控制層。中心控制系統(tǒng)包括電視墻、監(jiān)控站以及終端系統(tǒng)。應(yīng)用層包括終端設(shè)備，所述終端設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口與服務(wù)層進(jìn)行連接，終端設(shè)備可以是客戶端軟件、計(jì)算機(jī)或智能終端設(shè)備。服務(wù)層由數(shù)據(jù)服務(wù)器、流媒體服務(wù)器以及終端服務(wù)器組成。服務(wù)層對(duì)控制層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)，然后通過(guò)局域網(wǎng)的I/O模塊對(duì)應(yīng)用層提供信息訪問(wèn)、查詢和統(tǒng)計(jì)服務(wù)?？刂茖影ㄌ菑S壓榨車(chē)間、制煉車(chē)間和動(dòng)力車(chē)間生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的控制系統(tǒng)、儀表、DCS、DVR、攝像機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)總線和視頻網(wǎng)絡(luò)接口組成，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)控的控制系統(tǒng)所測(cè)得的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線和視頻網(wǎng)絡(luò)接口與所述服務(wù)層所述數(shù)據(jù)服務(wù)器連接。糖廠生產(chǎn)全過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)包括糖廠壓榨車(chē)間全過(guò)程DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)、糖廠澄清蒸發(fā)DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)、成糖DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)和糖廠自備電站DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)，糖廠生產(chǎn)全過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)糖廠工藝流程制定，根據(jù)糖廠工況模擬系統(tǒng)傳輸?shù)墓r模擬信號(hào)及各生產(chǎn)車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)儀表的信號(hào)，對(duì)糖廠生產(chǎn)全過(guò)程實(shí)施控制。所述糖廠工況模擬系統(tǒng)通過(guò)I/O模塊與糖廠生產(chǎn)過(guò)程溫度、壓力、流量、轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x連接，所述糖廠制糖設(shè)備模型根據(jù)糖廠實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備外形等比例縮小制作而成，包括壓榨車(chē)間工藝模型、制煉車(chē)間工藝模型以及鍋爐車(chē)間工藝模型，所述壓榨車(chē)間工藝模型根據(jù)生產(chǎn)物料流依次通過(guò)輸蔗帶、壓榨機(jī)組和混合汁箱，所述制煉車(chē)間工藝模型根據(jù)生產(chǎn)物料流依次通過(guò)加熱器、硫熏中和器、中和汁箱、沉降池、吸濾機(jī)、清汁箱、蒸發(fā)罐、煮糖罐、助晶箱和離心機(jī)模型，所述鍋爐車(chē)間工藝模型包括鍋爐汽包和煙囪模型。
[0018]本文雖然已經(jīng)給出了本發(fā)明的一些實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明精神的情況下，可以對(duì)本文的實(shí)施例進(jìn)行改變。上述實(shí)施例只是示例性的，不應(yīng)以本文的實(shí)施例作為本發(fā)明權(quán)利范圍的限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種蔗糖生產(chǎn)過(guò)程仿真控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括中心控制系統(tǒng)、糖廠生產(chǎn)全過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)、糖廠制糖設(shè)備模型和糖廠工況模擬系統(tǒng)，所述中心控制系統(tǒng)包括應(yīng)用層、服務(wù)層和控制層，所述中心控制系統(tǒng)包括電視墻、監(jiān)控站以及終端系統(tǒng)，所述糖廠生產(chǎn)全過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)包括糖廠壓榨車(chē)間全過(guò)程DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)、糖廠澄清蒸發(fā)DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)、成糖DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)和糖廠自備電站DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)，所述糖廠工況模擬系統(tǒng)通過(guò)I/O模塊與糖廠生產(chǎn)過(guò)程溫度、壓力、流量、轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x連接，所述糖廠制糖設(shè)備模型包括壓榨車(chē)間工藝模型、制煉車(chē)間工藝模型以及鍋爐車(chē)間工藝模型，所述壓榨車(chē)間工藝模型包括輸蔗帶、壓榨機(jī)組和混合汁箱，所述制煉車(chē)間工藝模型包括加熱器、硫熏中和器、中和汁箱、沉降池、吸濾機(jī)、清汁箱、蒸發(fā)罐、煮糖罐、助晶箱和離心機(jī)模型，所述鍋爐車(chē)間工藝模型包括鍋爐汽包和煙囪模型。2.如權(quán)利要求1所述的一種蔗糖生產(chǎn)過(guò)程仿真控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述應(yīng)用層包括終端設(shè)備，所述終端設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口與服務(wù)層進(jìn)行連接。3.如權(quán)利要求1所述的一種蔗糖生產(chǎn)過(guò)程仿真控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述服務(wù)層由數(shù)據(jù)服務(wù)器、流媒體服務(wù)器以及終端服務(wù)器組成。4.如權(quán)利要求1所述的一種蔗糖生產(chǎn)過(guò)程仿真控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述控制層包括糖廠壓榨車(chē)間、制煉車(chē)間和動(dòng)力車(chē)間生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的控制系統(tǒng)、儀表、DCS、DVR、攝像機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)總線和視頻網(wǎng)絡(luò)接口組成，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)控的控制系統(tǒng)所測(cè)得的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線和視頻網(wǎng)絡(luò)接口與所述服務(wù)層所述數(shù)據(jù)服務(wù)器連接。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種蔗糖生產(chǎn)過(guò)程仿真控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，包括中心控制系統(tǒng)、糖廠生產(chǎn)全過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)、糖廠制糖設(shè)備模型和糖廠工況模擬系統(tǒng)，所述中心控制系統(tǒng)包括應(yīng)用層、服務(wù)層和控制層。本發(fā)明提供的蔗糖生產(chǎn)過(guò)程仿真控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置完全再現(xiàn)了甘蔗制糖廠全套生產(chǎn)流程，與糖廠工況模擬系統(tǒng)集成為工廠作業(yè)環(huán)境，使學(xué)生在作業(yè)平臺(tái)完成與工廠環(huán)境同樣的專業(yè)操作，如操縱實(shí)體設(shè)備模型完成生產(chǎn)作業(yè)，依據(jù)作業(yè)規(guī)范對(duì)儀表檢修、裝備和調(diào)試。通過(guò)對(duì)糖廠原始數(shù)據(jù)的采集，獲得糖廠各特征環(huán)節(jié)的高真度數(shù)據(jù)模型，利用DCS系統(tǒng)平臺(tái)，完成數(shù)學(xué)計(jì)算模型向工業(yè)控制系統(tǒng)的整體解決方案。
【IPC分類】G05B19/418
【公開(kāi)號(hào)】CN104898614
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510218551
【發(fā)明人】黃永杰, 盧勇威, 盧愛(ài)勤, 農(nóng)鈞麟
【申請(qǐng)人】廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年4月30日