一种蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置及工作方法
一种蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置及工作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于教学教具实验装置领域，具体涉及一种蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置及工作方法。
【背景技术】
[0002]据统计，我国是世界第三大产糖大国，制糖工业历经几代人的不懈努力，其生产工艺水平有了很大的提高，从最初的纯手工制糖发展到现阶段的机械化和自动化生产工艺。但是由于我国制糖工业起步晚，底子薄，制糖技术与发达国家相比还存在较大差距，主要表现为:人均糖消费水平低下、糖厂规模小、生产能力差、生产设备相对落后、自动化程度不高，生产效率低下以及制糖企业自主研发能力不足，生产与科研脱节等。因此，我国许多高校积极与制糖生产企业进行使用，落实产学研的指导方针。然而，与生产型企业的作用，虽然在一定程度上促进了我国制糖工业的发展，但由于生产成本的限制，企业中大型生产设备无法全部按照科研工作者的研宄方法进行实验测试，造成理论与实际的脱节。同时，大型设备对生产工艺的微调反应迟钝，难以及时达到预期实验效果。因此，设计一种蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置，对当前高校对蔗糖生产进行深入研宄具有重要意义，同时，对于我国培养蔗糖生产型人才也起到重要作用。
【发明内容】
[0003]本发明的目的之一是为解决上述实际教学与研宄中，缺少一种仿真控制实验装置的问题，提供一种蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置，该实验装置的仪表、电气元件和设备均选用工业上实际应用的真实产品，可测量实际信号，具备工业现场工作功能，配套的控制系统由信号柜模拟糖厂实际生产的变量信号，送给控制器进行计算处理，再送执行器和调度中心，即可在现场进行控制，也可在调度中心控制现场，既可用于实验教学，培养相关人才，也可用于科学研宄，为科研工作者提供设备支持。
[0004]本发明提供的一种蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置，包括中心控制系统、糖厂生产全过程自动控制系统、糖厂制糖设备模型和糖厂工况模拟系统，所述中心控制系统包括应用层、服务层和控制层，所述中心控制系统包括电视墙、监控站以及终端系统，所述糖厂生产全过程自动控制系统包括糖厂压榨车间全过程DCS自动控制系统、糖厂澄清蒸发DCS自动控制系统、成糖DCS自动控制系统和糖厂自备电站DCS自动控制系统，所述糖厂工况模拟系统通过I/o模块与糖厂生产过程温度、压力、流量、转速测量仪连接，所述糖厂制糖设备模型包括压榨车间工艺模型、制炼车间工艺模型以及锅炉车间工艺模型，所述压榨车间工艺模型包括输蔗带、压榨机组和混合汁箱，所述制炼车间工艺模型包括加热器、硫熏中和器、中和汁箱、沉降池、吸滤机、清汁箱、蒸发罐、煮糖罐、助晶箱和离心机模型，所述锅炉车间工艺模型包括锅炉汽包和烟囱模型。
[0005]进一步的，所述应用层包括终端设备，所述终端设备通过网络接口与服务层进行连接。
[0006]进一步的，所述服务层由数据服务器、流媒体服务器以及终端服务器组成。
[0007]进一步的，所述控制层包括糖厂压榨车间、制炼车间和动力车间生产现场的控制系统、仪表、DCS、DVR、摄像机、现场总线和视频网络接口组成，生产现场控的控制系统所测得的生产数据和视频信号经过现场总线和视频网络接口与所述服务层所述数据服务器连接。
[0008]本发明的有益效果在于:提供的蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置完全再现了甘蔗制糖厂全套生产流程，与糖厂工况模拟系统集成为工厂作业环境，使学生在作业平台完成与工厂环境同样的专业操作，如操纵实体设备模型完成生产作业，依据作业规范对仪表检修、装备和调试。通过对糖厂原始数据的采集，获得糖厂各特征环节的高真度数据模型，利用DCS系统平台，完成数学计算模型向工业控制系统的整体解决方案。
【附图说明】
[0009]图1所示为本发明蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置重要部件连接示意图。
[0010]图2所示为本发明的中心控制系统的分层架构示意图。
【具体实施方式】
[0011]本发明提供的一种蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置，包括中心控制系统、糖厂生产全过程自动控制系统、糖厂制糖设备模型和糖厂工况模拟系统，所述中心控制系统包括应用层、服务层和控制层，所述中心控制系统包括电视墙、监控站以及终端系统，所述糖厂生产全过程自动控制系统包括糖厂压榨车间全过程DCS自动控制系统、糖厂澄清蒸发DCS自动控制系统、成糖DCS自动控制系统和糖厂自备电站DCS自动控制系统，所述糖厂工况模拟系统通过I/o模块与糖厂生产过程温度、压力、流量、转速测量仪连接，所述糖厂制糖设备模型包括压榨车间工艺模型、制炼车间工艺模型以及锅炉车间工艺模型，所述压榨车间工艺模型包括输蔗带、压榨机组和混合汁箱，所述制炼车间工艺模型包括加热器、硫熏中和器、中和汁箱、沉降池、吸滤机、清汁箱、蒸发罐、煮糖罐、助晶箱和离心机模型，所述锅炉车间工艺模型包括锅炉汽包和烟囱模型。
[0012]进一步的，所述应用层包括终端设备，所述终端设备通过网络接口与服务层进行连接。
[0013]进一步的，所述服务层由数据服务器、流媒体服务器以及终端服务器组成。
[0014]进一步的，所述控制层包括糖厂压榨车间、制炼车间和动力车间生产现场的控制系统、仪表、DCS、DVR、摄像机、现场总线和视频网络接口组成，生产现场控的控制系统所测得的生产数据和视频信号经过现场总线和视频网络接口与所述服务层所述数据服务器连接。
[0015]下文将结合具体实施例详细描述本发明具体内容。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。
[0016]图1所示为本发明蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置重要部件连接示意图；图2所示为本发明的中心控制系统的分层架构示意图。
[0017]从图1可以看出，本发明提供的一种蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置，包括中心控制系统、糖厂生产全过程自动控制系统、糖厂制糖设备模型和糖厂工况模拟系统，从图2中可以看出，中心控制系统采用分布式分层架构，分为三层，即应用层、服务层和控制层。中心控制系统包括电视墙、监控站以及终端系统。应用层包括终端设备，所述终端设备通过网络接口与服务层进行连接，终端设备可以是客户端软件、计算机或智能终端设备。服务层由数据服务器、流媒体服务器以及终端服务器组成。服务层对控制层传输的数据进行处理、存储，然后通过局域网的I/O模块对应用层提供信息访问、查询和统计服务。控制层包括糖厂压榨车间、制炼车间和动力车间生产现场的控制系统、仪表、DCS、DVR、摄像机、现场总线和视频网络接口组成，生产现场控的控制系统所测得的生产数据和视频信号经过现场总线和视频网络接口与所述服务层所述数据服务器连接。糖厂生产全过程自动控制系统包括糖厂压榨车间全过程DCS自动控制系统、糖厂澄清蒸发DCS自动控制系统、成糖DCS自动控制系统和糖厂自备电站DCS自动控制系统，糖厂生产全过程自动控制系统根据糖厂工艺流程制定，根据糖厂工况模拟系统传输的工况模拟信号及各生产车间现场仪表的信号，对糖厂生产全过程实施控制。所述糖厂工况模拟系统通过I/O模块与糖厂生产过程温度、压力、流量、转速测量仪连接，所述糖厂制糖设备模型根据糖厂实际生产设备外形等比例缩小制作而成，包括压榨车间工艺模型、制炼车间工艺模型以及锅炉车间工艺模型，所述压榨车间工艺模型根据生产物料流依次通过输蔗带、压榨机组和混合汁箱，所述制炼车间工艺模型根据生产物料流依次通过加热器、硫熏中和器、中和汁箱、沉降池、吸滤机、清汁箱、蒸发罐、煮糖罐、助晶箱和离心机模型，所述锅炉车间工艺模型包括锅炉汽包和烟囱模型。
[0018]本文虽然已经给出了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。
【主权项】
1.一种蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置，其特征在于，包括中心控制系统、糖厂生产全过程自动控制系统、糖厂制糖设备模型和糖厂工况模拟系统，所述中心控制系统包括应用层、服务层和控制层，所述中心控制系统包括电视墙、监控站以及终端系统，所述糖厂生产全过程自动控制系统包括糖厂压榨车间全过程DCS自动控制系统、糖厂澄清蒸发DCS自动控制系统、成糖DCS自动控制系统和糖厂自备电站DCS自动控制系统，所述糖厂工况模拟系统通过I/O模块与糖厂生产过程温度、压力、流量、转速测量仪连接，所述糖厂制糖设备模型包括压榨车间工艺模型、制炼车间工艺模型以及锅炉车间工艺模型，所述压榨车间工艺模型包括输蔗带、压榨机组和混合汁箱，所述制炼车间工艺模型包括加热器、硫熏中和器、中和汁箱、沉降池、吸滤机、清汁箱、蒸发罐、煮糖罐、助晶箱和离心机模型，所述锅炉车间工艺模型包括锅炉汽包和烟囱模型。2.如权利要求1所述的一种蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置，其特征在于，所述应用层包括终端设备，所述终端设备通过网络接口与服务层进行连接。3.如权利要求1所述的一种蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置，其特征在于，所述服务层由数据服务器、流媒体服务器以及终端服务器组成。4.如权利要求1所述的一种蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置，其特征在于，所述控制层包括糖厂压榨车间、制炼车间和动力车间生产现场的控制系统、仪表、DCS、DVR、摄像机、现场总线和视频网络接口组成，生产现场控的控制系统所测得的生产数据和视频信号经过现场总线和视频网络接口与所述服务层所述数据服务器连接。
【专利摘要】本发明公开了一种蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置，包括中心控制系统、糖厂生产全过程自动控制系统、糖厂制糖设备模型和糖厂工况模拟系统，所述中心控制系统包括应用层、服务层和控制层。本发明提供的蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置完全再现了甘蔗制糖厂全套生产流程，与糖厂工况模拟系统集成为工厂作业环境，使学生在作业平台完成与工厂环境同样的专业操作，如操纵实体设备模型完成生产作业，依据作业规范对仪表检修、装备和调试。通过对糖厂原始数据的采集，获得糖厂各特征环节的高真度数据模型，利用DCS系统平台，完成数学计算模型向工业控制系统的整体解决方案。
【IPC分类】G05B19/418
【公开号】CN104898614
【申请号】CN201510218551
【发明人】黄永杰, 卢勇威, 卢爱勤, 农钧麟
【申请人】广西职业技术学院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月30日
【技术领域】
[0001]本发明属于教学教具实验装置领域，具体涉及一种蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置及工作方法。
【背景技术】
[0002]据统计，我国是世界第三大产糖大国，制糖工业历经几代人的不懈努力，其生产工艺水平有了很大的提高，从最初的纯手工制糖发展到现阶段的机械化和自动化生产工艺。但是由于我国制糖工业起步晚，底子薄，制糖技术与发达国家相比还存在较大差距，主要表现为:人均糖消费水平低下、糖厂规模小、生产能力差、生产设备相对落后、自动化程度不高，生产效率低下以及制糖企业自主研发能力不足，生产与科研脱节等。因此，我国许多高校积极与制糖生产企业进行使用，落实产学研的指导方针。然而，与生产型企业的作用，虽然在一定程度上促进了我国制糖工业的发展，但由于生产成本的限制，企业中大型生产设备无法全部按照科研工作者的研宄方法进行实验测试，造成理论与实际的脱节。同时，大型设备对生产工艺的微调反应迟钝，难以及时达到预期实验效果。因此，设计一种蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置，对当前高校对蔗糖生产进行深入研宄具有重要意义，同时，对于我国培养蔗糖生产型人才也起到重要作用。
【发明内容】
[0003]本发明的目的之一是为解决上述实际教学与研宄中，缺少一种仿真控制实验装置的问题，提供一种蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置，该实验装置的仪表、电气元件和设备均选用工业上实际应用的真实产品，可测量实际信号，具备工业现场工作功能，配套的控制系统由信号柜模拟糖厂实际生产的变量信号，送给控制器进行计算处理，再送执行器和调度中心，即可在现场进行控制，也可在调度中心控制现场，既可用于实验教学，培养相关人才，也可用于科学研宄，为科研工作者提供设备支持。
[0004]本发明提供的一种蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置，包括中心控制系统、糖厂生产全过程自动控制系统、糖厂制糖设备模型和糖厂工况模拟系统，所述中心控制系统包括应用层、服务层和控制层，所述中心控制系统包括电视墙、监控站以及终端系统，所述糖厂生产全过程自动控制系统包括糖厂压榨车间全过程DCS自动控制系统、糖厂澄清蒸发DCS自动控制系统、成糖DCS自动控制系统和糖厂自备电站DCS自动控制系统，所述糖厂工况模拟系统通过I/o模块与糖厂生产过程温度、压力、流量、转速测量仪连接，所述糖厂制糖设备模型包括压榨车间工艺模型、制炼车间工艺模型以及锅炉车间工艺模型，所述压榨车间工艺模型包括输蔗带、压榨机组和混合汁箱，所述制炼车间工艺模型包括加热器、硫熏中和器、中和汁箱、沉降池、吸滤机、清汁箱、蒸发罐、煮糖罐、助晶箱和离心机模型，所述锅炉车间工艺模型包括锅炉汽包和烟囱模型。
[0005]进一步的，所述应用层包括终端设备，所述终端设备通过网络接口与服务层进行连接。
[0006]进一步的，所述服务层由数据服务器、流媒体服务器以及终端服务器组成。
[0007]进一步的，所述控制层包括糖厂压榨车间、制炼车间和动力车间生产现场的控制系统、仪表、DCS、DVR、摄像机、现场总线和视频网络接口组成，生产现场控的控制系统所测得的生产数据和视频信号经过现场总线和视频网络接口与所述服务层所述数据服务器连接。
[0008]本发明的有益效果在于:提供的蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置完全再现了甘蔗制糖厂全套生产流程，与糖厂工况模拟系统集成为工厂作业环境，使学生在作业平台完成与工厂环境同样的专业操作，如操纵实体设备模型完成生产作业，依据作业规范对仪表检修、装备和调试。通过对糖厂原始数据的采集，获得糖厂各特征环节的高真度数据模型，利用DCS系统平台，完成数学计算模型向工业控制系统的整体解决方案。
【附图说明】
[0009]图1所示为本发明蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置重要部件连接示意图。
[0010]图2所示为本发明的中心控制系统的分层架构示意图。
【具体实施方式】
[0011]本发明提供的一种蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置，包括中心控制系统、糖厂生产全过程自动控制系统、糖厂制糖设备模型和糖厂工况模拟系统，所述中心控制系统包括应用层、服务层和控制层，所述中心控制系统包括电视墙、监控站以及终端系统，所述糖厂生产全过程自动控制系统包括糖厂压榨车间全过程DCS自动控制系统、糖厂澄清蒸发DCS自动控制系统、成糖DCS自动控制系统和糖厂自备电站DCS自动控制系统，所述糖厂工况模拟系统通过I/o模块与糖厂生产过程温度、压力、流量、转速测量仪连接，所述糖厂制糖设备模型包括压榨车间工艺模型、制炼车间工艺模型以及锅炉车间工艺模型，所述压榨车间工艺模型包括输蔗带、压榨机组和混合汁箱，所述制炼车间工艺模型包括加热器、硫熏中和器、中和汁箱、沉降池、吸滤机、清汁箱、蒸发罐、煮糖罐、助晶箱和离心机模型，所述锅炉车间工艺模型包括锅炉汽包和烟囱模型。
[0012]进一步的，所述应用层包括终端设备，所述终端设备通过网络接口与服务层进行连接。
[0013]进一步的，所述服务层由数据服务器、流媒体服务器以及终端服务器组成。
[0014]进一步的，所述控制层包括糖厂压榨车间、制炼车间和动力车间生产现场的控制系统、仪表、DCS、DVR、摄像机、现场总线和视频网络接口组成，生产现场控的控制系统所测得的生产数据和视频信号经过现场总线和视频网络接口与所述服务层所述数据服务器连接。
[0015]下文将结合具体实施例详细描述本发明具体内容。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。
[0016]图1所示为本发明蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置重要部件连接示意图；图2所示为本发明的中心控制系统的分层架构示意图。
[0017]从图1可以看出，本发明提供的一种蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置，包括中心控制系统、糖厂生产全过程自动控制系统、糖厂制糖设备模型和糖厂工况模拟系统，从图2中可以看出，中心控制系统采用分布式分层架构，分为三层，即应用层、服务层和控制层。中心控制系统包括电视墙、监控站以及终端系统。应用层包括终端设备，所述终端设备通过网络接口与服务层进行连接，终端设备可以是客户端软件、计算机或智能终端设备。服务层由数据服务器、流媒体服务器以及终端服务器组成。服务层对控制层传输的数据进行处理、存储，然后通过局域网的I/O模块对应用层提供信息访问、查询和统计服务。控制层包括糖厂压榨车间、制炼车间和动力车间生产现场的控制系统、仪表、DCS、DVR、摄像机、现场总线和视频网络接口组成，生产现场控的控制系统所测得的生产数据和视频信号经过现场总线和视频网络接口与所述服务层所述数据服务器连接。糖厂生产全过程自动控制系统包括糖厂压榨车间全过程DCS自动控制系统、糖厂澄清蒸发DCS自动控制系统、成糖DCS自动控制系统和糖厂自备电站DCS自动控制系统，糖厂生产全过程自动控制系统根据糖厂工艺流程制定，根据糖厂工况模拟系统传输的工况模拟信号及各生产车间现场仪表的信号，对糖厂生产全过程实施控制。所述糖厂工况模拟系统通过I/O模块与糖厂生产过程温度、压力、流量、转速测量仪连接，所述糖厂制糖设备模型根据糖厂实际生产设备外形等比例缩小制作而成，包括压榨车间工艺模型、制炼车间工艺模型以及锅炉车间工艺模型，所述压榨车间工艺模型根据生产物料流依次通过输蔗带、压榨机组和混合汁箱，所述制炼车间工艺模型根据生产物料流依次通过加热器、硫熏中和器、中和汁箱、沉降池、吸滤机、清汁箱、蒸发罐、煮糖罐、助晶箱和离心机模型，所述锅炉车间工艺模型包括锅炉汽包和烟囱模型。
[0018]本文虽然已经给出了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。
【主权项】
1.一种蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置，其特征在于，包括中心控制系统、糖厂生产全过程自动控制系统、糖厂制糖设备模型和糖厂工况模拟系统，所述中心控制系统包括应用层、服务层和控制层，所述中心控制系统包括电视墙、监控站以及终端系统，所述糖厂生产全过程自动控制系统包括糖厂压榨车间全过程DCS自动控制系统、糖厂澄清蒸发DCS自动控制系统、成糖DCS自动控制系统和糖厂自备电站DCS自动控制系统，所述糖厂工况模拟系统通过I/O模块与糖厂生产过程温度、压力、流量、转速测量仪连接，所述糖厂制糖设备模型包括压榨车间工艺模型、制炼车间工艺模型以及锅炉车间工艺模型，所述压榨车间工艺模型包括输蔗带、压榨机组和混合汁箱，所述制炼车间工艺模型包括加热器、硫熏中和器、中和汁箱、沉降池、吸滤机、清汁箱、蒸发罐、煮糖罐、助晶箱和离心机模型，所述锅炉车间工艺模型包括锅炉汽包和烟囱模型。2.如权利要求1所述的一种蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置，其特征在于，所述应用层包括终端设备，所述终端设备通过网络接口与服务层进行连接。3.如权利要求1所述的一种蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置，其特征在于，所述服务层由数据服务器、流媒体服务器以及终端服务器组成。4.如权利要求1所述的一种蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置，其特征在于，所述控制层包括糖厂压榨车间、制炼车间和动力车间生产现场的控制系统、仪表、DCS、DVR、摄像机、现场总线和视频网络接口组成，生产现场控的控制系统所测得的生产数据和视频信号经过现场总线和视频网络接口与所述服务层所述数据服务器连接。
【专利摘要】本发明公开了一种蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置，包括中心控制系统、糖厂生产全过程自动控制系统、糖厂制糖设备模型和糖厂工况模拟系统，所述中心控制系统包括应用层、服务层和控制层。本发明提供的蔗糖生产过程仿真控制教学实验装置完全再现了甘蔗制糖厂全套生产流程，与糖厂工况模拟系统集成为工厂作业环境，使学生在作业平台完成与工厂环境同样的专业操作，如操纵实体设备模型完成生产作业，依据作业规范对仪表检修、装备和调试。通过对糖厂原始数据的采集，获得糖厂各特征环节的高真度数据模型，利用DCS系统平台，完成数学计算模型向工业控制系统的整体解决方案。
【IPC分类】G05B19/418
【公开号】CN104898614
【申请号】CN201510218551
【发明人】黄永杰, 卢勇威, 卢爱勤, 农钧麟
【申请人】广西职业技术学院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月30日
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