工业生产过程控制关于DCS实验指导书

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1、工业生产过程控制关于DCS实验王晓光一、概述生产与生活的自动化是人类长久以来所梦寐以求的目标，在18世纪自动控制系统在蒸汽机运行中得到成功的应用以后，自动化技术时代开始了。随着工业技术的更新，特别是半导体技术、微电子技术、计算机技术和网络技术的发展，自动化已经进入了计算机控制装置时代。在过去的十多年里，随着生产车间自动化和过程自动化中分散结构的迅速增长，DCS（分布式集散控制系统）的应用日益普遍。其原因之一是：DCS系统实现了数字和模拟输入/输出模块、智能信号装置和过程调节装置与PC之间的数据传输，把I/O通道分散到实际需要的现场设备附近，使安装和布线的费用减少到最小

2、，从而使成本费用大大的节省。其原因之二是：DCS具有“开放”的通信接口，允许用户选用不同制造商生产的分散I/O装置和现场设备。本书所叙述的控制系统采用开放的的DCS系统设备，本装置的目的是使自动化专业的学生能尽快的入门，使研究生和高校教师能容易地利用DCS实现所设计的自动化任务。二、软件配置及安装说明1、系统网络图:CS4000过程控制系统DCS控制网络图1号站2号站APORT-BDCS控制站1号站2号站PORT-A网络IP:128.128.1.130128.128.1.131PORT-B网络IP:128」28.2.130128.128.2.131注：1P地址可以根据

3、規則要求更改，并不吋一2、硬件和软件配置要求：—、DCS工程师站:软便件特殊配置：1、网卡2张2.IP地址：128.128.1.130（aQ）128.128.2.130（B匚

4、）3、浙大中控AdvanTrol-X3.16安装盘（工程师站）二、软件安装说明：按照安装提示，安装的计算机作为工程师站请选择安装工程师站，安装的计算机作为操作员站请选择安装操作员站。若要根据自己要求安装请选择自定义安装。3、DCS工业标准机柜的组成1.电源部分：控制柜上方为系统供电电源部分（5v、24V）.2,DCS部分：从左往右卡件安排：序号卡件名称规格功能说明1SP243X主控制卡2SP24

5、3X主控制卡（冗余）3SP233数据转发卡4SP233数据转发卡（冗余）0SP3144路电压信号输入卡1SP3144路电压信号输入卡2SP3144路电压信号输入卡3SP3144路电压信号输入卡4SP3144路电压信号输入卡5SP3224路模拟量输出卡6SP3224路模拟量输出卡7SP000空卡件8SP3638路触点型开入卡9SP3648路继电器开岀卡10SP000空卡件•••••••••DCS组态控制软件1）SCKey.exe组态软件，应用于对DCS硬件和软件的组态。如图1T所示:图1-1在组态好以后需要下载在不同的控制站中，需选择不同的控制站。如图1-2所示:128

6、.128.1.4上图所表加的是控制站的组态.2)AdvanTrol.exe监控软实验运行软件，运行KORJXJOOXDCSWVfSH1*^awn界面如下合

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14、2004-08-1710:10:01罢期二(P)SLPCON.GR00011/640FZ3夫检五・串MM客下水彳夫检六・悟炉内胆水;帀氏*七.修炉交令水墨PID图1-3、系统主题实验实验一、一阶单容水箱对象特性测试实验一.实验目的(1)熟悉单容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线。⑵根据宙实际测得的单容水箱液位的阶跃响应曲线，用相关的方法分别确定它们的参数。二.实验设备C

15、S4100型过程控制实验装置，PC机，DCS控制系统与监控软件。三、系统结构框图单容水箱如图1T所示:［二二二二图1-1・单容水箱系统结构图四、实验原理阶跃响应测试法是系统在开环运行条件下，待系统稳定后，通过调节器或其他操作器,手动改变对象的输入信号（阶跃信号），同时记录对象的输出数据或阶跃响应曲线。然后根据已给定对象模型的结构形式，对实验数据进行处理，确定模型中各参数。图解法是确定模型参数的一种实用方法。不同的模型结构，有不同的图解方法。单容水箱对象模型用一阶加时滞环节来近似描述时，常可用两点法直接求取对象参数。如图1T所示，设水箱的逬水量为Q.,出水量为Q"水箱的

16、液面高度为h,出水阀V2固定于某一开度值。根据物料动态平衡的关系，求得：R/C*d—+Zkh-R2*zAQ2在零初始条件下，对上式求拉氏变换，得：G(s)=H(s)=R?_KQ«S)R2*c*s+1-T*S+1式中，T为水箱的时间常数（注意：阀“2的开度大小会影响到水箱的时间常数），T=R2*C,K二R2为单容对象的放大倍数，甩R2分别为V「2阀的液阻，C为水箱的容量系数。令输入流量Q.的阶跃变化量为Ro,其拉氏变换式为©（S）二R°/S,弘为常量，则输出液位高度的拉氏变换式为：lj心-炽。KRoKRoH⑸-S(TS+1)=_S-*S+}T当t=T时