課程設計-自動化綜合實驗裝置計算機監(jiān)控系統設計

本科課程設計自動化綜合實驗裝置計算機監(jiān)控系統設計學院（系）：電子信息與電氣工程學部專業(yè)：自動化目錄1項目名稱…………………12設計依據及范圍…………13控制系統說明……………14PLC程序設計說明………………………15監(jiān)控計算機系統設計說明………………26其它需要說明的問題……………………2附件1：PID圖附件2：自控設備表1附件3：自控設備表2附件4：控制箱面板布置圖附件5：控制箱內部布置圖附錄6：控制箱面板背面接線圖附錄7：控制箱內部背板接線圖過程控制課程設計PAGE111項目名稱自動化綜合實驗裝置計算機監(jiān)控系統設計2設計依據及范圍2.1設計依據①《自控專業(yè)設計管理規(guī)定》(HG/T20636)；②《自控專業(yè)工程設計文件的編制規(guī)定》(HG/T20637)；③《自控專業(yè)工程設計文件深度的規(guī)定》(HG/T20638)；④《自控專業(yè)工程設計用典型圖表及標準目錄》(HG/T20639)；⑤過程檢測和控制流程圖形符號和文字代號（GB2625）；⑥工業(yè)自動化儀表電源、電壓（GB3368）；⑦自動化儀表選型規(guī)定（HG20507）；⑧控制室設計規(guī)定（HG20508）；⑨儀表系統接地設計規(guī)定（HG20513）；⑩儀表回路接線圖冊（TC50B1）；2.2設計范圍（1）現場控制箱設計（2）現場PLC控制程序設計（3）上位計算機監(jiān)控系統設計3控制系統說明3.1工藝流程簡述1、21、2－水槽1和水槽2；3－計量槽；4－儲水槽；5,6－水泵；7~23－手動閥24－溫度檢測；25、26－液位檢測；27、28－流量檢測；29、30－壓力檢測；31、32－電動執(zhí)行器LT2FT1FT212465131615262728324LT13110922212325M187201911121817TTPT1PT214293032M2以二階液位對象控制為例說明其流程。手動閥7、9和11打開，手動閥13和15根據需要可調整其開度，以便建立初始平衡點，其余各手動閥關閉。液體的具體流程為：儲槽4中的水通過水泵5抽出，經手動閥7、流量檢測元件27、手動閥9、電動調節(jié)閥31、手動閥11，流入水槽1中。然后再經手動閥13流至水槽2，并通過手動閥15流回儲槽4中。這樣，水槽1和水槽2就構成了一個二階被控對象，其對應液位高度L1和L2可由差壓變送器測出。根據實驗需要，通過開閉相應的閥門可完成單參數控制系統、串級控制系統、比值控制系統、前饋控制系統、控制系統控制質量比較等實驗，也可完成檢測技術及儀表、過程控制工程和可編程控制器等實驗內容。3.2系統構成用方塊圖形式畫出實驗裝置、現場儀表、現場控制箱、交換機及上位監(jiān)控計算機的配置示意圖。3.3主要控制回路說明⑴單回路控制通過一個控制器通過反饋控制來控制L2液位控制系統組成：被控對象、檢測單元、控制單元、執(zhí)行單元。方框圖：⑵串級控制系統方案設置的目的：通過串級控制系統控制L2液位。L2的液位信號經過PID運算后作為給定值與L1的液位信號共同送往另一個控制器中做PID運算，最終控制電動調節(jié)閥的開度來改變流量，維持L2液位的穩(wěn)定。控制方案控制系統示意圖如下：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：選擇的結果應使副環(huán)構成負反饋工作方式，即：(控制器±)+(執(zhí)行器±)+(對象特性±)+(測量變送±)=(－)因為執(zhí)行器為氣開調節(jié)閥（正作用），副控制對象（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成負反饋。方法：利用等效副環(huán)模塊，將串級系統等效為一個單回路系統。根據等效副環(huán)的作用方式及主對象的作用方式，按照單回路系統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(±)=－主對象作用方式(±)。因為主控制對象（水槽2）為正作用方式，所以主控制器（LC2）為反作用方式。4PLC程序設計說明4.1I/O分配表LC401_PVVD4100副環(huán)測量值48.025002四字節(jié)浮點數LC401_SPVD4102副環(huán)給定值48.025002四字節(jié)浮點數LC401_MVVD4104副環(huán)控制值30四字節(jié)浮點數LC401_PBVD4106副環(huán)比例度100四字節(jié)浮點數LC401_TIVD4108副環(huán)積分時間9999999四字節(jié)浮點數LC401_TDVD4110副環(huán)微分時間0四字節(jié)浮點數LC401_MODEM100.00副環(huán)操作方式0位變量MW1000有符號雙字節(jié)LT1AIW0模擬輸入3842無符號雙字節(jié)LC402_PVVD4120主環(huán)測量值49.362499四字節(jié)浮點數LC402_SPVD4122主環(huán)給定值49.362499四字節(jié)浮點數LC402_MVVD4124主環(huán)控制值48.025002四字節(jié)浮點數LC402_PBVD4126主環(huán)比例度100四字節(jié)浮點數LC402_TIVD4128主環(huán)積分時間9999999四字節(jié)浮點數LC402_TDVD4130主環(huán)微分時間0四字節(jié)浮點數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無符號雙字節(jié)PT1AIW2模擬輸入6237無符號雙字節(jié)LT2AIW1模擬輸入3949無符號雙字節(jié)LC401_CSCM100.02串級狀態(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警報鈴0位變量A0AQW0模擬輸出2200無符號雙字節(jié)STARTI0.010位變量STOPI0.000位變量MW1010有符號雙字節(jié)4.2主要程序說明數據轉換關系：PLC的AI輸入為1~5VDC，對應的內部轉換數據為0.0~8000.0，再轉百分數。PLC輸出為百分數，轉內部轉換數據為1000.0~5000.0，對應的AO輸出為4~20mADC。內部數據與工程量的轉換關系公式為Y=4+16*（D-1000.0）/4000.0。PLC程序的說明：5監(jiān)控計算機系統設計說明5.1I/O設備組態(tài)說明輸入輸出啟動按鈕開關I0.1啟動指示燈Q0.1停止按鈕開關I0.0停止指示燈Q0.0流量信號+3A報警器Q0.3流量信號-3B繼電器Q0.2L1液位信號+0A電動調節(jié)閥+AQ0+L1液位信號-0B電動調節(jié)閥-AQ0-壓力信號+2A壓力信號-2BL2液位信號+1AL2液位信號-1BPLC：PEC8000使用標準Modbus協議。I/O設備的主要組態(tài)參數。更新周期：200ms設備地址：1通信方式：TCP/IP網絡設備IP地址：192.168.1.21端口：50232位浮點數格式：FFH2FFH1FFH4FFH332位整形數格式：FFH2FFH1FFH4FFH3其余參數使用默認值即可。5.2數據庫組態(tài)說明數據庫組態(tài)表。5.3操作說明(1)上位機組態(tài)界面用上位機對L2液位進行控制，通過上位機界面的顯示結果可以看出對L2的液位能夠有效控制。通過“串級”按鈕可以改變串級的現況，通過PID控制器可以調整主環(huán)與副環(huán)的PID參數。(2)實時趨勢圖界面在實時趨勢圖可以觀測到各個被測變量的實時趨勢，并適當調整參數。(3)歷史趨勢圖界面在歷史趨勢圖雙擊趨勢曲線改變時間可以觀察保存任何時間的曲線趨勢變化。6其它需要說明的問題安裝設備要嚴格按照設計圖紙及，先安裝各個器件，然后再按圖紙上的接線將線接入，接線的時候要注意將線有序的壓入線槽。每安裝完一步需要對上一步進行檢測。投運說明先給控制閥輸出量，然后調節(jié)L1液位穩(wěn)定，再調整L2液位穩(wěn)定。然后副環(huán)投自動，進行控制，控制L1液位穩(wěn)定。之后可以先手動調節(jié)L2穩(wěn)定，然后將L2投到自動，再投串級。再嘗試控制是不是可以控制穩(wěn)定?？刂七^程要時刻關注液位的變化，避免控制力度不夠導致水槽放空或者溢出。個人體會這個實驗讓我感受到了整個控制系統的搭建。工程圖設計，控制箱連線，PLC程序編寫，上位機組態(tài)，模擬串級控制，現場串級控制，經過這一系列的過程，對整個控制系統有了整體的認識。一開始并不懂要做什么，在過程