一种气压调节对象及热工气压自动控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及热工自动化控制技术领域，尤其涉及一种气压调节对象及热工气压自动控制系统。
【背景技术】
[0002]分散控制系统(Distributed Control System，简称DCS)，又称分布式控制系统，是以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统。DCS常被用于电厂和电力设计院从事自动控制、热工过程自动化、热能动力、集控运行、计算机等行业或专业。
[0003]DCS作为大型的集成控制系统，在生产和调试出来之后即被应用到电厂的生产现场。同时，DCS除了作为实际的生产控制设备，还可以用于开展模拟调试、科研教学、技术培训等任务。但是，除了 DCS的生产或调试单位，一般的电厂并不具备对DCS进行调试、试验的条件，而只能进行一般性的电动、气动执行器的调试、检修及远方操作方面的模拟。对于整个DCS的软件组态、逻辑编译、参数设定等主要功能，均无法实现仿真调试。
[0004]例如，通辽发电总厂热工分场于2012年组建的热工DCS培训室，组装了日立公司的HIACH-3000M控制系统。该DCS培训室因自动调节系统中没有“调节对象”而一直处于开环状态，形同虚设，无法模拟生产现场进行实际培训。
[0005]因此，设计一种DCS的调节对象用于模拟和仿真生产现场，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种气压调节对象及热工气压自动控制系统，以解决现有技术中的分散控制系统在电厂环境中无法模拟和仿真生产现场，无法用于科研试验和教学培训的问题。
[0007]为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0008]本发明提供的一种气压调节对象，包括气缸、补气阀和排气阀；所述气缸分别与所述补气阀和所述排气阀连接，所述气压调节对象设置有均与所述气缸连通的状态输出端口和气压调控端口，所述状态输出端口用于与外部控制单元的气压探测器连接，所述气压调控端口用于与外部控制单元的气压控制器连接。
[0009]进一步，包括储气罐，所述储气罐与所述气缸连通，且所述状态输出端口通过所述储气罐与所述气缸连接。该技术方案的技术效果在于:储气罐作为压缩空气的储存容器，用来保证气缸内气压的稳定，同时保证气缸内的活塞有足够的运行空间；而将状态输出端口与储气罐连接，是由于储气罐和气缸的气压一致，平均分配气缸和储气罐两个容器对外的接口数量。
[0010]进一步，所述气缸内设置有用于改变所述气缸内气压的活塞。该技术方案的技术效果在于:活塞用于被动地调节气缸内的空气压力，通过气压调控端口由外部控制单元调控。当气缸内的空气压力因为模拟生产现场的实际出现变化时，外部控制单元将会检测到该变化并通过气压调控端口控制活塞移动，使气缸内的空气压力达到系统平衡值。
[0011]进一步，所述排气阀包括一号排气阀和二号排气阀，所述一号排气阀的排气速率比所述二号排气阀的排气速率大。该技术方案的技术效果在于:排气阀用于气缸内空气的排放。二号排气阀的排气速率较小，用于常规状况下的气体排放；一号排气阀的排气速率大，用于气缸内压力过高时的危急状况下气体的排放。
[0012]优选地，所述补气阀、所述一号排气阀、所述二号排气阀均为电磁阀。该技术方案的技术效果在于:由于气压调节对象作为被检测和控制的模块，其补气和放气频率非常高，电磁阀相对于其他手动阀和电动阀，在频繁的启动、变化情况下，具有较高的可靠性和适应性。
[0013]本发明还提供的一种热工气压自动控制系统，包括所述气压调节对象，还包括用于控制所述气压调节对象的气压自动控制模块；所述气压自动控制模块设置有输入端口和输出端口，所述输入端口与所述状态输出端口连接，所述输出端口与所述气压调控端口连接。该技术方案的技术效果在于:热工气压自动控制系统包括气压自动控制模块和气压调节对象，形成一个控制模块和被控制模块连接的闭环。同时，两个模块通过相对应的接口连接，使两部分成为分别独立的模块。气压自动控制模块既可以作为电厂实际生产现场的设备，也可以作为模拟调试、科研教学的设备。
[0014]进一步，所述气压自动控制模块包括变送器、控制器和气动执行器；所述输入端口、所述变送器、所述控制器、所述气动执行器和所述输出端口依次连接。该技术方案的技术效果在于:输入端口、变送器、控制器、气动执行器和输出端口依次连接，形成一个串联的信号输入、信号处理、驱动控制、信号输出的通路，与对应的气压调节对象组成控制与被控制的闭环通路。
[0015]进一步，所述控制器内植有分布式控制系统。该技术方案的技术效果在于:分布式控制系统由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，具有分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便等优点，在控制器内植入分布式控制系统，可以利用气压调节对象模拟生产现场，对控制系统的软件组态、逻辑编译、参数设定等进行调试试验。
[0016]进一步，所述分布式控制系统用于接收来自所述变送器的气压值A，当所述气压值A与所述分布式控制系统的预设气压值AO等值时，所述分布式控制系统无操作；当所述气压值A大于所述预设气压值AO时，所述分布式控制系统控制所述气动执行器驱动所述活塞，降低所述气缸内的气压；当所述气压值A小于所述预设气压值AO时，所述分布式控制系统控制所述气动执行器驱动所述活塞，提高所述气缸内的气压。该技术方案的技术效果在于:给分布式控制系统提供一个预设气压值A。，将该预设气压值A。与来自气压调节对象的变送器的气压值A进行比较，根据比较的偏差不同，分布式控制系统以不同的方式驱动气动执行器对活塞进行控制，达到检验气压自动控制模块的自动控制效果。
[0017]进一步，所述气压自动控制模块电连接并控制所述补气阀对所述气缸充气；所述气压自动控制模块电连接并控制所述排气阀对所述气缸排气。该技术方案的技术效果在于:使用气压自动控制模块来控制补气阀和排气阀对气缸的动作，能实现对气缸内气压的安全控制，防止气压不至于过高或过低。
[0018]本发明的有益效果是:气压调节对象实现了对生产现场热工气压的模拟仿真，热工气压自动控制系统使分布式控制系统能够脱离生产现场，在模拟的环境中对设备进行控制和调试，完成模拟调试、科研教学、技术培训等非生产现场任务。
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本发明【具体实施方式】的技术方案，下面将对【具体实施方式】描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本发明提供的气压调节对象的结构框图；
[0021]图2为本发明提供的气压自动控制模块的结构框图；
[0022]图3为本发明提供的热工气压自动控制系统的结构框图；
[0023]附图标记:
[0024]1-气压调节对象；101-气缸；
[0025]102-补气阀；103-—号排气阀；
[0026]104-二号排气阀；105-储气罐；
[0027]106-状态输出端口 ；107-气压调控端口 ；
[0028]2-气压自动控制模块；201-变送器；
[0029]202-控制器；203-气动执行器；
[0030]204-输入端口 ；205-输出端口。
【具体实施方式】
[0031]下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032]在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0033]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0034]本实施例提供了一种气压调节对象1，图1为本发明提供的气压调节对象的结构框图。如图1所示，气压调节对象I内设置有气缸101、补气阀102和排气阀，气压调节对象I设置有对外接口:状态输出端口 106和气压调控端口 107。其中，气缸101分别连接补气阀102和排气阀，使用补气阀102可以对气缸101补充气体，使用排气阀可以对气缸101排放气体；而状态输出端口 106和气压调控端口 107均与气缸101连接，状态输出端口 106用于与外部控制单元的气压探测器连接，气压调控端口 107用于与外部控制单元的气压控制器连接，外部控制单元的气压控制器可以驱动气缸101内的机构以改变气缸101内的气压。
[0035]在本实施例的可选方案中，如图1所示，进