自動化系統(tǒng)工程師ASEA培訓中心課件

1、深圳清華大學研究院ASEA培訓中心技能測試方案/案例設計2006-6內(nèi)容：1：培訓中心介紹2：培訓測試平臺建設情況3：技能測試方案/案例設計 深圳清華大學研究院（RITS）是清華大學最重要的產(chǎn)學研窗口，1996年由清華大學和深圳市政府共同成立。研究院自成立至今始終保持超常規(guī)發(fā)展，目前擁有40億總資產(chǎn)，涵蓋高新技術產(chǎn)業(yè)服務、創(chuàng)業(yè)投資、教育培訓三大領域。 深圳清華大學研究院工程教育中心（TSEC）成立于2005年底，是研究院為推進職業(yè)教育發(fā)展而結(jié)合ASEA成立的工程師培訓機構(gòu)。它通過跟蹤社會、企業(yè)和個人對工程實踐技術的發(fā)展需求，結(jié)合清華大學研究院優(yōu)質(zhì)教育資源，以及時、高質(zhì)量的工程訓練產(chǎn)品，實現(xiàn)對工

2、程技術人才的全面價值提升。這是清華大學研究院響應我國十一五計劃大力發(fā)展職業(yè)教育號召，以自身優(yōu)勢資源貢獻社會的重要舉措。 1：深圳清華大學研究院工程教育中心（ASEA培訓中心）簡介積極建設ASEA教師培訓基地深圳清華大學研究院ASEA培訓中心Tsinghua Engineer Education Center（TSEC） 積極加快建設ASEA的軟硬件培訓平臺、ASEA工程教育課程體系，努力為ASEA提供一個實踐、開放的教師培訓基地。組織結(jié)構(gòu)企業(yè)合作部招生辦公室 市場策劃部學術委員會深圳清華大學研究院教育質(zhì)量控制委員會深圳清華大學研究院工程教育指導委員會課程開發(fā)團隊及教師配備 9人（包括企業(yè)技術專

3、家及資深國際職業(yè)教育老師）師資配備（院校與工程現(xiàn)場高級人才相結(jié)合的師資）葉培華（教授）張曉萍（教授）張劍清（高級工程師）胡社文（高級工程師）張政南（臺灣高級職業(yè)教育講師）周德興（工程師）尹維前（工程師）朱素英（工程師）朱凱明（工程師） 教材準備ASEA系列培訓與考試指定參考教材實訓類教材（更多精品教材值得期待）PLC、DCS技能測試培訓系列課程 教材：基于ADAM5510KW&MCGS ASEA技能測試培訓、基于HOLLiAS ASEA技能測試培訓 、等； 基于西門子、羅克韋爾等產(chǎn)品實訓平臺的教材即將完善。其它相關自動化專業(yè)教材：過程控制系統(tǒng)現(xiàn)場級設備選擇及應用。師資配備及教材準備教師培訓基地

4、組織管理結(jié)構(gòu) ASEA辦公室深圳清華研究院ASEA教師培訓基地、ASEA培訓中心工程教育指導委員會教育質(zhì)量控制委員會課程組織開發(fā)部教學部教務服務管理部綜合部對外合作推廣部ASEA人力資源及就業(yè)服務部現(xiàn)場級車間級裝置級管理級的多層次網(wǎng)絡架構(gòu)，完整再現(xiàn)實際應用現(xiàn)場2：ASEA培訓中心培訓測試平臺建設-過程控制實驗室培訓測試平臺建設-過程控制實驗室已有設備物理控制對象6套：1：常規(guī)儀表系統(tǒng)模擬控制現(xiàn)場系統(tǒng)：2套2：PROFIBUS PA現(xiàn)場總線儀表模擬控制現(xiàn)場系統(tǒng)：1套3：FF 現(xiàn)場總線儀表模擬控制現(xiàn)場系統(tǒng)：1套4：DEVICENET遠程采集模擬現(xiàn)場系統(tǒng)：1套5：PROFIBUS DP遠程采集模擬現(xiàn)

5、場系統(tǒng)：1套控制系統(tǒng)：21套：1：智能PID儀表控制系統(tǒng) 2套2：基于WEB的DDC遠程數(shù)采系統(tǒng) 3套3：PC_BASED PLC控制系統(tǒng) 2套4：CAN BUS總線控制系統(tǒng) 1套5：通用仿真和評分系統(tǒng)（工控機+采集卡控制系統(tǒng)）6套6：和利時基于PROFIBUS總線的DCS 1套7：基于FF總線DCS系統(tǒng) 1套（SMAR）8：基于PROFIBUS總線的西門子S7300+S7200PLC系統(tǒng) 各2套9：基于DEVICENET總線的羅克韋爾SLC500 1套培訓測試平臺建設-過程控制實驗室1BAITEADAM4000S7300 312C常規(guī)+ADAM4571DDC/仿真和評分系統(tǒng)WINAC2BAI

6、TE ADAM4000S7-200常規(guī)常規(guī)DDC/仿真和評分系統(tǒng)WINAC3和利時DCSPROFIBUS-DPPROFIBUSDPDDC/仿真和評分系統(tǒng)WINAC4S7-200DPS7300 313CPROFIBUS -DPPA+CP5611卡DDC/仿真和評分系統(tǒng)WINAC5SMAR DCSFF以太網(wǎng)ADAM5510/KWFFDDC/仿真和評分系統(tǒng)WINAC6CAN總線模塊SLC500 PLCDEVICENETDEVICE-NETDDC/仿真和評分系統(tǒng)WINAC培訓測試平臺建設-過程控制實驗室培訓測試平臺建設-多重安全防護，保障人身安全硬件平臺建設多對象與多系統(tǒng)之間的對應，可同時滿足多人同時

7、操做網(wǎng)絡的技術應用，使教學平臺與控制網(wǎng)絡一體化，使即學即用成為可能培訓測試平臺建設-運動控制實驗室已有設備運動控制系統(tǒng)：1、“形狀判別與傳送”系統(tǒng)2、“顏色判別與姿態(tài)調(diào)整”系統(tǒng) 培訓測試平臺建設-運動控制實驗室3、“姿態(tài)判別與轉(zhuǎn)向”系統(tǒng) 4、“材料分揀與加工”系統(tǒng)5、“油壓沖孔成型”系統(tǒng) 培訓測試平臺建設-運動控制實驗室3：ASEA技能測試方案/案例設計過程控制系統(tǒng)技能測試方案及案例的總體思路： 結(jié)合ASEA各個合作廠家的控制系統(tǒng)硬件和組態(tài)軟件，開發(fā)ASEA自身的實踐平臺；根據(jù)企業(yè)對實踐型人才的實際需要，采用實際工程項目實施過程的概念，設計技能測試的方案和案例。工程項目要求及一般流程（即測試案

8、例要求及流程）工藝、設備的詳細要求系統(tǒng)配置硬件配置數(shù)據(jù)庫組態(tài)算法實現(xiàn)流程圖組態(tài)實時數(shù)據(jù)庫組態(tài)歷史數(shù)據(jù)庫組態(tài)操作記錄組態(tài)離線仿真調(diào)試系統(tǒng)下裝在線調(diào)試 ASEA技能測試方案設計-過程控制系統(tǒng)方 案 設 計：針對各廠家的軟硬件系統(tǒng)開發(fā)自身的實踐平臺ASEA測試平臺：對象系統(tǒng)+研華ADAM5510KW+MCGS(INTOUCH/組態(tài)王) +評分系統(tǒng) 現(xiàn)場系統(tǒng)+S7-300+WINCC +評分系統(tǒng) 現(xiàn)場系統(tǒng)+SLC500+RSVIEW+評分系統(tǒng) 現(xiàn)場系統(tǒng)+HOLLiAS+FACVIEW +評分系統(tǒng)現(xiàn)場系統(tǒng)SMAR DCSINTOUCH評分系統(tǒng) 等利用控制級網(wǎng)絡、OPC技術、以太網(wǎng)技術將各種計算機控制系統(tǒng)

9、、PLC、DCS聯(lián)網(wǎng)，可以進行計算機網(wǎng)絡控制的培訓和測試；可以進行包括FF、Profibus、DeviceNET、CAN等各種現(xiàn)場總線的技術培訓和測試。ASEA技能測試方案設計-過程控制系統(tǒng) 現(xiàn)已形成基于ADAM5510KW +MCGS的測試題庫及培訓指導教材的初稿。 正在與西門子、羅克韋爾、和利時等公司編輯開發(fā)基于其自動化系統(tǒng)產(chǎn)品的測試平臺的測試題庫及培訓指導教材。案 例 設 計：工程化特點的測試題目設置(15個基本技能測試題+8個復雜技能測試題)ASEA技能測試方案設計-過程控制系統(tǒng)以研華SoftPLC為例：現(xiàn)場系統(tǒng)-包括了對象單元(包括水箱、鍋爐、換熱器及相應的管路系統(tǒng))、供電系統(tǒng)、傳感

10、器(溫度、壓力、液位、流量)、執(zhí)行器(包括調(diào)節(jié)閥、變頻器及移相調(diào)壓器)，組成了一個可接受外部標準控制信號的完整、獨立的現(xiàn)場環(huán)境。 研華SoftPLC-ADAM5510EKW/TP:主單元+I/O模塊(ADAM5017、ADAM5024和ADAM5050各1塊)。軟件上位組態(tài)采用昆侖通態(tài)的MCGS；控制器編程采用KW的Multiprog 。自動評分系統(tǒng)比較調(diào)節(jié)回路的特性參數(shù)(超調(diào)量、穩(wěn)態(tài)時間、余差等)，判斷控制回路的控制結(jié)果。ASEA技能測試案例設計-過程控制系統(tǒng)在上述系統(tǒng)方案的基礎上，采用自動化工程項目實施過程的表達方式進行案例設計。設計了15個基本技能測試題單容下水箱液位調(diào)節(jié)閥PID單回路

11、單容下水箱液位變頻器PID單回路單容鍋爐液位調(diào)節(jié)閥PID單回路 單容鍋爐液位變頻器PID單回路 豎直雙容液位調(diào)節(jié)閥PID單回路 豎直雙容液位變頻器PID單回路 水平雙容液位調(diào)節(jié)閥PID單回路 水平雙容液位變頻器PID單回路 流量調(diào)節(jié)閥PID單回路 流量變頻器PID單回路 壓力調(diào)節(jié)閥PID單回路 壓力變頻器PID單回路 鍋爐動態(tài)水溫度PID單回路 換熱器冷水出口溫度調(diào)節(jié)閥PID單回路換熱器熱水出口溫度變頻器PID單回路 8個復雜測試題臥式圓筒非線性液位PID單回路 倒錐形非線性液位PID單回路 流量比值控制 液位和進口流量串級控制 豎直雙容液位串級控制 換熱器溫度和冷水流量串級控制 流量-液位前

12、饋反饋控制 管道壓力和流量解藕控制 以單容下水箱液位調(diào)節(jié)閥PID單回路控制為例PID控制要求：管道及儀表P&ID圖、SAMA圖ASEA技能測試案例設計-過程控制系統(tǒng) 水由泵P102從水箱V104中加壓獲得壓頭，經(jīng)由調(diào)節(jié)閥FV-101進入水箱V103，通過手閥QV-116回流至水箱V104而形成水循環(huán)；其中，水箱V103的液位由LT-103測得，用調(diào)節(jié)手閥QV-116的開啟程度來模擬負載的大小。本例為定值自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，F(xiàn)V-101為操縱變量，LT-103為被控變量，采用PID調(diào)節(jié)來完成。 測點清單ASEA技能測試案例設計-過程控制系統(tǒng)序號位號 設備名稱用途 信號類型 工程量 1 FV-101電動

13、調(diào)節(jié)閥閥位控制AO01002LT-103壓力變送器下水箱液位AI2.5kPa上位組態(tài)要求流程圖界面（包括動態(tài)點、交互控制點 ）ASEA技能測試案例設計-過程控制系統(tǒng) 設備、管路從圖庫中選擇，液位變化、管路中流體流動具動畫效果； 流程圖界面中應包含實時曲線窗口，歷史記錄、操作記錄、報表界面可從流程圖界面調(diào)出。 上位組態(tài)要求實時曲線：引入調(diào)節(jié)器PV、MV、SP三個變量；三條曲線顏色便于區(qū)分，對應變量名標示清楚；時間軸跨度兩分鐘，采樣周期不大于兩秒；震蕩時的幅值便于分析過渡過程。 報警記錄：引入液位高、低實時報警記錄。 歷史紀錄：調(diào)用歷史趨勢曲線控件進行繪制； 報表等要求：設計一個報表：實驗開始后，

14、每20分鐘記錄一組數(shù)據(jù)，包括FV-101閥位控制、V103液位LT-103、SP三個變量。 ASEA技能測試案例設計-過程控制系統(tǒng)ASEA技能測試案例設計-過程控制系統(tǒng)評分標準1）評分的必需條件：必須在流程圖界面上可進行PID調(diào)節(jié)器的手/自動操作、SP可改變、手動可調(diào)輸出值、實時曲線滿足分析的需要，這也是實際工程中所必須的。自動評分時，要求SP為外給定，信號來自評分系統(tǒng)。2）驗證控制結(jié)果： 調(diào)節(jié)器置手動狀態(tài)，改變輸出值，測量值應相應變化，且真實。 依據(jù)被測試者提交的實時曲線，基本可判斷調(diào)節(jié)器在自動狀態(tài)下控制回路是否穩(wěn)定。 調(diào)節(jié)器置自動狀態(tài)，通過從窗口中修改SP值（變化量不超過10%）進一步判斷

15、控制品質(zhì)（詳見評分標準）。3）驗證組態(tài)結(jié)果：參考下表的評分標準。序號要求詳細內(nèi)容分值1必須要求SP可改變，而且顯示。60分2必須要求測量值和控制值顯示，或者實時曲線可以看出是否穩(wěn)定。3必須要求被考試者調(diào)試控制系統(tǒng)在自動狀態(tài)下系統(tǒng)穩(wěn)定。4必須要求自動狀態(tài)下，SP值變化原來穩(wěn)態(tài)值的10%，系統(tǒng)可以穩(wěn)定。要求：超調(diào)量（最大偏差）不大于穩(wěn)定值的15%。過渡時間（被控變量進入新的穩(wěn)態(tài)值的5%范圍內(nèi)，且不再超出時為止所經(jīng)歷的時間）不超過1分鐘，或者8個振蕩周期余差不超過5%。5控制效果加分超調(diào)量（最大偏差）不超過2%5分ASEA技能測試案例設計-過程控制系統(tǒng)測試評分標準序號要求詳細內(nèi)容分值6控制效果加分過

16、渡振蕩周期不超過4個，或衰減比210 5分7流程圖界面要求外觀：具有水箱，液位檢測點，管道，調(diào)節(jié)閥，水泵符號；具有測量值，給定值，控制量動態(tài)點；具有PID的參數(shù)設置，手動給定控制量，手/自動切換，給定值交互點。10分8實時曲線信號幅度統(tǒng)一，標尺等分合理，時間標尺等分合理，時間長度可以看到完整的穩(wěn)定過程。至少引入SPPV兩個變量。10分9歷史記錄可以記錄歷史記錄，可以看到歷史記錄。至少引入PV一個變量。5分10操作記錄有報警信息記錄或有修改參數(shù)的紀錄5分11報表可以記錄報警5分ASEA技能測試案例設計-過程控制系統(tǒng)ASEA技能測試案例設計-過程控制系統(tǒng)評分標準ASEA技能測試方案/案例設計-運動

17、控制系統(tǒng)運動控制系統(tǒng)方 案：機電一體化系統(tǒng)綜合了機械結(jié)構(gòu)、工業(yè)電子、傳感器、電動機、氣油壓傳動、PLC控制等各方面的知識，涵蓋了工業(yè)企業(yè)運動控制專業(yè)人員所需要的全面技能。通過機電一體化系統(tǒng)的測試可以考核學員在運動控制專業(yè)基本的綜合知識和技能水平。 運動控制測試方案中所涉及的ASEA運動控制技能測試平臺，主要包括五種：“形狀判別與傳送”、“顏色判別與姿態(tài)調(diào)整”、“姿態(tài)判別與轉(zhuǎn)向”、“材料分揀與加工”、“油壓沖孔成型”。案 例：通過分別對這五種類型的機電一體化系統(tǒng)的組裝和調(diào)試，可以全面展開ASE學員運動控制技能的水平測試。ASEA技能測試方案/案例設計-運動控制系統(tǒng)“形狀判別與傳送”系統(tǒng)結(jié)構(gòu)ASE

18、A技能測試方案/案例設計-運動控制系統(tǒng)PLC控制圖示ASEA技能測試方案/案例設計-運動控制系統(tǒng)功能要求：(1) 單一循環(huán)功能：切換COS1開關至ON位置，工件不按次序，每次放一個至輸送帶A處位置，按下啟動按鈕，輸送帶即進行送料，再依不同工件，分別作如下處理： 圓形料：由輸送帶送至B處判別位置，圓形材料傳感器SB檢出信號，接著由龍門螺桿機械手夾取，送至C處位置排料。 方形料：由輸送帶送至B處判別位置，方形材料傳感器SA檢出信號，接著由龍門螺桿機械手夾取，送至D處位置排料。 然后螺桿機械手回到系統(tǒng)原點。運轉(zhuǎn)中紅色指示燈亮、綠色指示燈滅，停機時綠色指示燈亮、紅色指示燈滅。(2) 動作前或動作中切換

19、COS2開關至OFF位置，則在流程圖步進點時會停止，按下啟動按鈕，會繼續(xù)下一動作。(3) 緊急停車功能：在按下緊急停車按鈕時，系統(tǒng)停止運轉(zhuǎn)（電磁閥、電機斷電）；若夾爪已夾持工件，必須繼續(xù)夾住不可掉落。(4)復位操作功能：解除緊急停車按鈕后，切換COS1開關至OFF位置，按下啟動按鈕，黃色指示燈閃爍（0.5 sec），開始執(zhí)行復位程序： 1). 夾爪松脫，若已挾持工件，工件脫落。 2). 垂直氣缸縮回。 3). 龍門螺桿機械手右移至系統(tǒng)原點。 4). 復位完成，黃色指示燈滅，綠色指示燈亮。測試步驟及內(nèi)容：（1）動態(tài)試車：測試開始后，以10分鐘時間，依照動作流程進行動態(tài)試車，并快速檢查傳感器是否正常，機械零件、組件及其裝配附件是否完整，電氣、氣壓管線是否足夠，電源氣源供應是否正常。（故障零件、組件可以請求更換。） （2）調(diào)整歸零：系統(tǒng)設備回系統(tǒng)原點，壓力源歸零，清除程序，切斷電源氣源，調(diào)整壓