工業(yè)能耗監(jiān)控實(shí)訓(xùn)臺(tái)，能耗監(jiān)測(cè)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)
2025-05-30 08:01一、產(chǎn)品簡(jiǎn)介
能耗監(jiān)測(cè)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)、工業(yè)能耗監(jiān)控實(shí)訓(xùn)臺(tái)，是針對(duì)工業(yè)互（物）聯(lián)網(wǎng)專業(yè)、電氣自動(dòng)化專業(yè)、測(cè)控技術(shù)及儀器專業(yè)而設(shè)計(jì)的過(guò)程控制系統(tǒng)，涵蓋工業(yè)自動(dòng)化儀表、可編程控制器、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線、組態(tài)開(kāi)發(fā)、低代碼開(kāi)發(fā)等技術(shù)，幫助學(xué)生掌握工業(yè)數(shù)據(jù)采集、過(guò)程控制、數(shù)據(jù)入網(wǎng)、數(shù)據(jù)分析的方法。
實(shí)訓(xùn)臺(tái)以水、氣/汽、電能耗監(jiān)測(cè)為背景，采用液位計(jì)、流量計(jì)、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(chǎng)景下的水循環(huán)、氣循環(huán)、電能監(jiān)測(cè)常見(jiàn)的過(guò)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(jiàn)的化工產(chǎn)品制備工藝場(chǎng)景。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)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(guò)程控制參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，傳輸?shù)侥茉垂芾砥脚_(tái)，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(chǔ)、數(shù)據(jù)分析及可視化展示的目的。
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(jì)、壓力表、溫度表、液位計(jì)等傳感器測(cè)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(dòng)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(dòng)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(kāi)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(shí)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(guò)設(shè)置，可以將實(shí)訓(xùn)臺(tái)接入到自有云平臺(tái)，實(shí)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(guò)變頻器控制磁力水泵，將儲(chǔ)水箱的水抽取注入1#號(hào)水箱。系統(tǒng)控制器通過(guò)實(shí)時(shí)采集1#水箱液位的上下限，自動(dòng)控制水泵的開(kāi)關(guān)。通過(guò)實(shí)時(shí)液位差壓傳感器，控制連通閥門的開(kāi)關(guān)，使得1#與2#水箱液位達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。同時(shí)，實(shí)時(shí)采集液位、流量、壓力、水溫等系統(tǒng)參數(shù)。
點(diǎn)擊"自動(dòng)啟動(dòng)"，系統(tǒng)就會(huì)控制水泵抽水，將儲(chǔ)水箱的水抽取到1#號(hào)水箱。此時(shí)界面上水箱1的液位會(huì)自動(dòng)上升，壓差也會(huì)逐漸上升。
低代碼開(kāi)發(fā)
系統(tǒng)軟件界面如圖所示。
當(dāng)壓力達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，停止注入壓縮空氣，系統(tǒng)打開(kāi)出口氣閥，關(guān)閉近泵氣閥，壓縮空氣從管道排出，驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)，壓力越大，風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)越快。
3、蒸汽控制功能：通過(guò)控制加熱器工作對(duì)蒸汽發(fā)生器的水體進(jìn)行加熱。產(chǎn)生的蒸汽通過(guò)氣體管道輸送到水箱進(jìn)行冷卻。系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)氣體溫度、蒸汽流量、蒸汽壓力等參數(shù)。
大約2-3分鐘會(huì)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(cè)功能：采用智能電流電壓表實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(shí)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(dòng)控制。
（2）本地平臺(tái)可視化展示通過(guò)低代碼編程、看板設(shè)計(jì)本地顯示頁(yè)面，展示當(dāng)前實(shí)訓(xùn)臺(tái)水、氣、電的實(shí)時(shí)采樣數(shù)據(jù)。
6、云平臺(tái)接入功能系統(tǒng)通過(guò)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理和維護(hù)，多設(shè)備共享，跨平臺(tái)操作。可通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)接入云平臺(tái)進(jìn)行能耗數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(guò)MQTT協(xié)議、HTTP協(xié)議上傳到物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，或者接收平臺(tái)層下達(dá)的控制指令，最終實(shí)現(xiàn)與平臺(tái)層的交互。
7、云智能實(shí)驗(yàn)室安全管理系統(tǒng)：本平臺(tái)將無(wú)線傳輸、信息處理等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用用于自動(dòng)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(tái)。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(kāi)關(guān)監(jiān)控，輸出開(kāi)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(bào)警信號(hào)為PLC主機(jī)模擬量采集數(shù)值或者開(kāi)關(guān)量可以自由設(shè)定，如當(dāng)模擬量輸入超過(guò)設(shè)定電壓時(shí)產(chǎn)生報(bào)警，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)化應(yīng)用軟件將報(bào)警信號(hào)上傳到云平臺(tái)，通過(guò)云平臺(tái)向設(shè)置的終端推送報(bào)警信號(hào)，每臺(tái)設(shè)備可對(duì)應(yīng)多個(gè)終端設(shè)備。
(7)通過(guò)手機(jī)端可以實(shí)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(huà)面：畫(huà)面顯示輸入電壓數(shù)值，輸出電壓監(jiān)控，開(kāi)關(guān)狀態(tài)輸入，開(kāi)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(chǎng)數(shù)據(jù)連接云平臺(tái)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)管理。
四、產(chǎn)品特點(diǎn)
1、支持《儀器儀表》、《PLC編程技術(shù)》、《組態(tài)應(yīng)用開(kāi)發(fā)》課程的實(shí)驗(yàn)。
2、采用化工廠生產(chǎn)過(guò)程常用的自動(dòng)化儀表和傳感器，包括浮球液位計(jì)、電磁流量計(jì)、渦街流量計(jì)、壓力變送器、差壓變送器、水溫變送器等，信號(hào)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(dòng)電磁閥、角座閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、交流驅(qū)動(dòng)水泵、空氣壓縮機(jī)、變頻器等。
4、配備獨(dú)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(kāi)關(guān)、繼電器、接地塊。選型國(guó)產(chǎn)PLC，振興民族產(chǎn)業(yè)。
5、強(qiáng)弱電分離設(shè)計(jì)，操作安全可靠�？筛鶕�(jù)客戶需求選用AC220V交流電或AC380動(dòng)力電輸入；弱電DC24V儀表傳感器供電，位于實(shí)訓(xùn)臺(tái)面。
6、支持Modbus RTU、Modbus TCP協(xié)議及工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線及無(wú)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(dú)立。
8、水箱注水防溢出設(shè)計(jì)，排空設(shè)計(jì)，防止液體長(zhǎng)時(shí)間存放。
9、具有能源管理平臺(tái)，實(shí)時(shí)接收能源數(shù)據(jù)，可視化展示。
10、支持低代碼開(kāi)發(fā)，通過(guò)拖、拉、拽方式搭建應(yīng)用，編寫(xiě)代碼，實(shí)現(xiàn)能耗參數(shù)可視化展示和接入云服務(wù)平臺(tái)。
五、功能說(shuō)明：本實(shí)訓(xùn)臺(tái)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(shí)、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(kāi)發(fā)在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用
六、配套課程
| 1 | 工業(yè)能耗臺(tái)組成結(jié)構(gòu)認(rèn)初 | 儀器儀表和傳感器認(rèn)知電器元件執(zhí)行器認(rèn)知工業(yè)電機(jī)設(shè)備:水泵、空氣壓縮機(jī)等的認(rèn)知 |
| 2 | 電氣控制箱裝調(diào)說(shuō)明 | 電氣控制線路圖說(shuō)明觸摸屏組成結(jié)構(gòu)與接線說(shuō)明 |
| 3 | 儀表及傳感器工作原理認(rèn)知與采集 | 液位變送器工業(yè)原理與接線說(shuō)明、壓力變送器的工作原理與接線說(shuō)明流量計(jì)的工作原理與接線說(shuō)明溫度變送器的工作原理與接線說(shuō)明 |
| 4 | 執(zhí)行器控制實(shí)訓(xùn) |
含電磁閥執(zhí)行器的工作原理與接線說(shuō) 水泵的工作原理與接線說(shuō)明空壓機(jī)的工作原理與接線說(shuō)明 |
| 5 | 儀表傳感器的數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn) | 基于PLC和組態(tài)的液位變送器數(shù)據(jù)采集與顯示基于PLC和組態(tài)的流量計(jì)數(shù)據(jù)采集與顯示基于PLC和組態(tài)的壓力變送器數(shù)據(jù)采集與顯示基于PLC和組態(tài)的溫度變送器數(shù)據(jù)采集與顯示 |
| 6 | 執(zhí)行器控制實(shí)訓(xùn) | 基于PLC和組態(tài)的電磁閥元件的通斷控制基于PLC和組態(tài)的水泵變頻控制基于PLC和組態(tài)的空壓機(jī)啟�？刂� |
| 7 | 水循環(huán)控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí) | 功能概述、系統(tǒng)組成、電氣連接、流程處理、應(yīng)用開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)測(cè)試 |
| 8 | 氣循環(huán)控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)訓(xùn) | 基于PLC和組態(tài)的液位變送器數(shù)據(jù)采集與顯示 |
| 9 | 蒸汽循環(huán)控制系統(tǒng)應(yīng)用 | 功能概述、系統(tǒng)組成、電氣連接、流程處理、應(yīng)用開(kāi)發(fā)、實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)測(cè)試 |
| 10 | 三相電能參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能實(shí)訓(xùn) | 系統(tǒng)組成、電氣連接、流程處理、應(yīng)用開(kāi)發(fā)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)測(cè)試 |
| 11 |
低代碼開(kāi)發(fā) |
一、基礎(chǔ)課程 1、前置課程學(xué)習(xí):Java 2、低代碼開(kāi)發(fā)環(huán)境的安裝和啟動(dòng) 3、低代碼開(kāi)發(fā)平臺(tái)的基本操作 4、實(shí)現(xiàn)串口通信 5、實(shí)現(xiàn)TCP/UDP通信 6、實(shí)現(xiàn)MQTT訂閱和發(fā)送7、低代碼平臺(tái)可視化看板的安裝和啟動(dòng) 二、基于工業(yè)能耗實(shí)訓(xùn)臺(tái)的實(shí)訓(xùn)課程 基于低代碼平臺(tái)奕現(xiàn)化工廠用水系統(tǒng)監(jiān)控 基于低代碼平臺(tái)實(shí)現(xiàn)化工廠氣動(dòng)系統(tǒng)監(jiān)控基于低代碼平臺(tái)實(shí)現(xiàn)化工廠電能系統(tǒng)監(jiān)控 |
| 序號(hào) | 貨物名稱 | 數(shù)量 | 備注 |
| 1 | 不銹鋼實(shí)訓(xùn)臺(tái) | 1 | |
| 2 | 不銹鋼水箱 | 2 | |
| 3 | PLC處理器模塊 | 1 | |
| 4 | 四通道模擬量輸入模塊 | 2 | |
| 5 | 工業(yè)觸摸屏 | 1 | |
| 6 | 三相四線多功能電能表 | 3 | |
| 7 | 變頻器 | 1 | |
| 8 | 開(kāi)關(guān)電源模塊 | 1 | |
| 9 | 電氣元件（空氣開(kāi)關(guān)、旋鈕開(kāi)關(guān)、繼電器等） | ||
| 10 | WiFi串口服務(wù)器 | 1 | |
| 11 | 液位傳感器 | 2 | |
| 12 | 電磁流量計(jì) | 1 | |
| 13 | 壓力變送器 | 2 | 水氣路 |
| 14 | 水泵 | 1 | |
| 15 | 溫度變送器 | 2 | 水氣路 |
| 16 | 空氣壓縮機(jī)氣泵 | 1 | |
| 17 | 渦街流量計(jì) | 1 | |
| 18 | 氣動(dòng)馬達(dá) | 1 | |
| 19 | 電磁閥 | 6 | |
| 20 | 空氣溫濕度測(cè)量?jī)x表 | 1 | |
| 22 | 蒸汽桶 | 1 |