課程設(shè)計(jì)-自動(dòng)化綜合實(shí)驗(yàn)裝置計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本科課程設(shè)計(jì)自動(dòng)化綜合實(shí)驗(yàn)裝置計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院（系）：電子信息與電氣工程學(xué)部專業(yè)：自動(dòng)化目錄1項(xiàng)目名稱…………………12設(shè)計(jì)依據(jù)及范圍…………13控制系統(tǒng)說明……………14PLC程序設(shè)計(jì)說明………………………15監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明………………26其它需要說明的問題……………………2附件1：PID圖附件2：自控設(shè)備表1附件3：自控設(shè)備表2附件4：控制箱面板布置圖附件5：控制箱內(nèi)部布置圖附錄6：控制箱面板背面接線圖附錄7：控制箱內(nèi)部背板接線圖過程控制課程設(shè)計(jì)PAGE111項(xiàng)目名稱自動(dòng)化綜合實(shí)驗(yàn)裝置計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)2設(shè)計(jì)依據(jù)及范圍2.1設(shè)計(jì)依據(jù)①《自控專業(yè)設(shè)計(jì)管理規(guī)定》(HG/T20636)；②《自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)文件的編制規(guī)定》(HG/T20637)；③《自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)文件深度的規(guī)定》(HG/T20638)；④《自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)用典型圖表及標(biāo)準(zhǔn)目錄》(HG/T20639)；⑤過程檢測(cè)和控制流程圖形符號(hào)和文字代號(hào)（GB2625）；⑥工業(yè)自動(dòng)化儀表電源、電壓（GB3368）；⑦自動(dòng)化儀表選型規(guī)定（HG20507）；⑧控制室設(shè)計(jì)規(guī)定（HG20508）；⑨儀表系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)規(guī)定（HG20513）；⑩儀表回路接線圖冊(cè)（TC50B1）；2.2設(shè)計(jì)范圍（1）現(xiàn)場(chǎng)控制箱設(shè)計(jì)（2）現(xiàn)場(chǎng)PLC控制程序設(shè)計(jì)（3）上位計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)3控制系統(tǒng)說明3.1工藝流程簡(jiǎn)述1、21、2－水槽1和水槽2；3－計(jì)量槽；4－儲(chǔ)水槽；5,6－水泵；7~23－手動(dòng)閥24－溫度檢測(cè)；25、26－液位檢測(cè)；27、28－流量檢測(cè)；29、30－壓力檢測(cè)；31、32－電動(dòng)執(zhí)行器LT2FT1FT212465131615262728324LT13110922212325M187201911121817TTPT1PT214293032M2以二階液位對(duì)象控制為例說明其流程。手動(dòng)閥7、9和11打開，手動(dòng)閥13和15根據(jù)需要可調(diào)整其開度，以便建立初始平衡點(diǎn)，其余各手動(dòng)閥關(guān)閉。液體的具體流程為：儲(chǔ)槽4中的水通過水泵5抽出，經(jīng)手動(dòng)閥7、流量檢測(cè)元件27、手動(dòng)閥9、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥31、手動(dòng)閥11，流入水槽1中。然后再經(jīng)手動(dòng)閥13流至水槽2，并通過手動(dòng)閥15流回儲(chǔ)槽4中。這樣，水槽1和水槽2就構(gòu)成了一個(gè)二階被控對(duì)象，其對(duì)應(yīng)液位高度L1和L2可由差壓變送器測(cè)出。根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，通過開閉相應(yīng)的閥門可完成單參數(shù)控制系統(tǒng)、串級(jí)控制系統(tǒng)、比值控制系統(tǒng)、前饋控制系統(tǒng)、控制系統(tǒng)控制質(zhì)量比較等實(shí)驗(yàn)，也可完成檢測(cè)技術(shù)及儀表、過程控制工程和可編程控制器等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。3.2系統(tǒng)構(gòu)成用方塊圖形式畫出實(shí)驗(yàn)裝置、現(xiàn)場(chǎng)儀表、現(xiàn)場(chǎng)控制箱、交換機(jī)及上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)的配置示意圖。3.3主要控制回路說明⑴單回路控制通過一個(gè)控制器通過反饋控制來控制L2液位控制系統(tǒng)組成：被控對(duì)象、檢測(cè)單元、控制單元、執(zhí)行單元。方框圖：⑵串級(jí)控制系統(tǒng)方案設(shè)置的目的：通過串級(jí)控制系統(tǒng)控制L2液位。L2的液位信號(hào)經(jīng)過PID運(yùn)算后作為給定值與L1的液位信號(hào)共同送往另一個(gè)控制器中做PID運(yùn)算，最終控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度來改變流量，維持L2液位的穩(wěn)定?？刂品桨缚刂葡到y(tǒng)示意圖如下：方框圖：控制器正/反作用選擇說明a.副控制器作用方式選擇：選擇的結(jié)果應(yīng)使副環(huán)構(gòu)成負(fù)反饋工作方式，即：(控制器±)+(執(zhí)行器±)+(對(duì)象特性±)+(測(cè)量變送±)=(－)因?yàn)閳?zhí)行器為氣開調(diào)節(jié)閥（正作用），副控制對(duì)象（水槽1）為正作用，所以副控制器（LC1）為反作用方式。b.主控制器作用方式選擇：通過主控制器作用方式選擇使主回路構(gòu)成負(fù)反饋。方法：利用等效副環(huán)模塊，將串級(jí)系統(tǒng)等效為一個(gè)單回路系統(tǒng)。根據(jù)等效副環(huán)的作用方式及主對(duì)象的作用方式，按照單回路系統(tǒng)控制器選擇方法選擇主控制器的作用方式。即：主控制器作用方式(±)=－主對(duì)象作用方式(±)。因?yàn)橹骺刂茖?duì)象（水槽2）為正作用方式，所以主控制器（LC2）為反作用方式。4PLC程序設(shè)計(jì)說明4.1I/O分配表LC401_PVVD4100副環(huán)測(cè)量值48.025002四字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)LC401_SPVD4102副環(huán)給定值48.025002四字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)LC401_MVVD4104副環(huán)控制值30四字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)LC401_PBVD4106副環(huán)比例度100四字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)LC401_TIVD4108副環(huán)積分時(shí)間9999999四字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)LC401_TDVD4110副環(huán)微分時(shí)間0四字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)LC401_MODEM100.00副環(huán)操作方式0位變量MW1000有符號(hào)雙字節(jié)LT1AIW0模擬輸入3842無符號(hào)雙字節(jié)LC402_PVVD4120主環(huán)測(cè)量值49.362499四字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)LC402_SPVD4122主環(huán)給定值49.362499四字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)LC402_MVVD4124主環(huán)控制值48.025002四字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)LC402_PBVD4126主環(huán)比例度100四字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)LC402_TIVD4128主環(huán)積分時(shí)間9999999四字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)LC402_TDVD4130主環(huán)微分時(shí)間0四字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)LC402_MODEM100.01主環(huán)操作方式0位變量REDQ0.00紅按鈕1位變量FT1AIW3模擬輸入6826無符號(hào)雙字節(jié)PT1AIW2模擬輸入6237無符號(hào)雙字節(jié)LT2AIW1模擬輸入3949無符號(hào)雙字節(jié)LC401_CSCM100.02串級(jí)狀態(tài)0位變量KAQ0.02繼電器0位變量RINGQ0.03綠按鈕0位變量GREENQ0.01警報(bào)鈴0位變量A0AQW0模擬輸出2200無符號(hào)雙字節(jié)STARTI0.010位變量STOPI0.000位變量MW1010有符號(hào)雙字節(jié)4.2主要程序說明數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換關(guān)系：PLC的AI輸入為1~5VDC，對(duì)應(yīng)的內(nèi)部轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)為0.0~8000.0，再轉(zhuǎn)百分?jǐn)?shù)。PLC輸出為百分?jǐn)?shù)，轉(zhuǎn)內(nèi)部轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)為1000.0~5000.0，對(duì)應(yīng)的AO輸出為4~20mADC。內(nèi)部數(shù)據(jù)與工程量的轉(zhuǎn)換關(guān)系公式為Y=4+16*（D-1000.0）/4000.0。PLC程序的說明：5監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明5.1I/O設(shè)備組態(tài)說明輸入輸出啟動(dòng)按鈕開關(guān)I0.1啟動(dòng)指示燈Q0.1停止按鈕開關(guān)I0.0停止指示燈Q0.0流量信號(hào)+3A報(bào)警器Q0.3流量信號(hào)-3B繼電器Q0.2L1液位信號(hào)+0A電動(dòng)調(diào)節(jié)閥+AQ0+L1液位信號(hào)-0B電動(dòng)調(diào)節(jié)閥-AQ0-壓力信號(hào)+2A壓力信號(hào)-2BL2液位信號(hào)+1AL2液位信號(hào)-1BPLC：PEC8000使用標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議。I/O設(shè)備的主要組態(tài)參數(shù)。更新周期：200ms設(shè)備地址：1通信方式：TCP/IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備IP地址：192.168.1.21端口：50232位浮點(diǎn)數(shù)格式：FFH2FFH1FFH4FFH332位整形數(shù)格式：FFH2FFH1FFH4FFH3其余參數(shù)使用默認(rèn)值即可。5.2數(shù)據(jù)庫組態(tài)說明數(shù)據(jù)庫組態(tài)表。5.3操作說明(1)上位機(jī)組態(tài)界面用上位機(jī)對(duì)L2液位進(jìn)行控制，通過上位機(jī)界面的顯示結(jié)果可以看出對(duì)L2的液位能夠有效控制。通過“串級(jí)”按鈕可以改變串級(jí)的現(xiàn)況，通過PID控制器可以調(diào)整主環(huán)與副環(huán)的PID參數(shù)。(2)實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖界面在實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖可以觀測(cè)到各個(gè)被測(cè)變量的實(shí)時(shí)趨勢(shì)，并適當(dāng)調(diào)整參數(shù)。(3)歷史趨勢(shì)圖界面在歷史趨勢(shì)圖雙擊趨勢(shì)曲線改變時(shí)間可以觀察保存任何時(shí)間的曲線趨勢(shì)變化。6其它需要說明的問題安裝設(shè)備要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙及，先安裝各個(gè)器件，然后再按圖紙上的接線將線接入，接線的時(shí)候要注意將線有序的壓入線槽。每安裝完一步需要對(duì)上一步進(jìn)行檢測(cè)。投運(yùn)說明先給控制閥輸出量，然后調(diào)節(jié)L1液位穩(wěn)定，再調(diào)整L2液位穩(wěn)定。然后副環(huán)投自動(dòng)，進(jìn)行控制，控制L1液位穩(wěn)定。之后可以先手動(dòng)調(diào)節(jié)L2穩(wěn)定，然后將L2投到自動(dòng)，再投串級(jí)。再嘗試控制是不是可以控制穩(wěn)定?？刂七^程要時(shí)刻關(guān)注液位的變化，避免控制力度不夠?qū)е滤鄯趴栈蛘咭绯?。個(gè)人體會(huì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)讓我感受到了整個(gè)控制系統(tǒng)的搭建。工程圖設(shè)計(jì)，控制箱連線，PLC程序編寫，上位機(jī)組態(tài)，模擬串級(jí)控制，現(xiàn)場(chǎng)串級(jí)控制，經(jīng)過這一系列的過程，對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)有了整體的認(rèn)識(shí)。一開始并不懂要做什么，在過程