過程控制課程設(shè)計--自動化綜合實驗裝置計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計</b></p><p>　　自動化綜合實驗裝置計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　學(xué) 院（系）：電子信息與電氣工程學(xué)部</p><p>　　專 業(yè)： 自動化 </p><p>　　學(xué) 生 姓 名：

2、 </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　設(shè)計小組號 ： </p><p>　　完 成 日 期： </p><p><b>　　目 錄</b></p>

3、<p><b>　　1 項目名稱1</b></p><p>　　2 設(shè)計依據(jù)及范圍1</p><p>　　2.1 設(shè)計依據(jù)1</p><p>　　2.2 設(shè)計范圍1</p><p>　　3 控制系統(tǒng)說明1</p><p>　　3.1 工藝流程簡述1</p&

4、gt;<p>　　3.2 系統(tǒng)構(gòu)成1</p><p>　　3.3 主要控制回路說明1</p><p>　　4 PLC程序設(shè)計說明1</p><p>　　4.1 I/O分配表1</p><p>　　4.2 主要程序說明2</p><p>　　5 監(jiān)控計算機系統(tǒng)設(shè)計說明2</p&

5、gt;<p>　　5.1 I/O設(shè)備組態(tài)說明2</p><p>　　5.2 數(shù)據(jù)庫組態(tài)說明2</p><p>　　5.3 操作說明2</p><p>　　6 其它需要說明的問題2</p><p><b>　　附件1：P&ID圖</b></p><p>　　附件

6、2：自控設(shè)備表1</p><p>　　附件3：自控設(shè)備表2</p><p>　　附件4：控制箱面板布置圖</p><p>　　附件5：控制箱內(nèi)部布置圖</p><p>　　附錄6：控制箱面板背面接線圖</p><p>　　附錄7：控制箱內(nèi)部接線圖</p><p><b>　　1 項目

7、名稱</b></p><p>　　自動化綜合實驗裝置計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　2 設(shè)計依據(jù)及范圍</p><p><b>　　2.1 設(shè)計依據(jù)</b></p><p>　　過程檢測和控制流程圖用圖形符號和文字代號（GB 2625）；</p><p>　　過程檢測和控制

8、系統(tǒng)用文字代號和圖形符號（HG 20505）；</p><p>　　儀表符號（JIS Z8204）；</p><p>　　工業(yè)自動化儀表電源、電壓（GB 3368）；</p><p>　　流量測量節(jié)流裝置用孔板、噴嘴和文丘里測量充滿圓管的流體流量（GB/T 2624=ISA 5167）；</p><p>　　自動化儀表選型規(guī)定（HG 2050

9、7）；</p><p>　　控制室設(shè)計規(guī)定（HG 20508）；</p><p>　　儀表供電設(shè)計規(guī)定（HG 20509）；</p><p>　　儀表系統(tǒng)接地設(shè)計規(guī)定（HG 20513）；</p><p>　　儀表回路接線圖冊（TC 50B1）。</p><p><b>　　2.2 設(shè)計范圍</b&g

10、t;</p><p><b>　　現(xiàn)場控制箱設(shè)計</b></p><p>　　現(xiàn)場PLC控制程序設(shè)計</p><p>　　上位計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　3 控制系統(tǒng)說明</b></p><p>　　3.1 工藝流程簡述</p><

11、p>　　如圖，上圖給出整個系統(tǒng)的現(xiàn)場和PLC部分原理圖（上位機及顯示儀表未畫出，完整圖見附件1）。其中，水泵將儲水槽中的水送入水槽L1，L1中的水經(jīng)管道流入L2，調(diào)節(jié)L1的入水閥，可控制L1進水量的大小，從而控制L1液位的高低，L1液位的高低又影響其底部壓強的大小，從而影響L1到L2的入水流量。L1和L2中的水通過水槽底部的管道流回儲水槽，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的循環(huán)。</p><p><b>　　3.2

12、 系統(tǒng)構(gòu)成</b></p><p>　　3.3 主要控制回路說明</p><p>　　此系統(tǒng)采用單回路控制，控制流程圖如下：</p><p>　　4 PLC程序設(shè)計說明</p><p>　　4.1 I/O分配表</p><p>　　PLC程序設(shè)計所使用的I/O分配表。</p><p

13、>　　4.2 主要程序說明</p><p><b>　　數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換關(guān)系。</b></p><p>　　PLC的AI輸入為1~5VDC，對應(yīng)的內(nèi)部轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)為0.0~8000.0，再轉(zhuǎn)百分數(shù)。PLC輸出為百分數(shù)，內(nèi)部轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)為1000.0~5000.0，對應(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。</p><p>　　

14、程序共分為以下幾個部分</p><p>　　開關(guān)：用來控制整個系統(tǒng)的啟動和停止。</p><p>　　L2輸入：水槽2液位的輸入和轉(zhuǎn)換。</p><p>　　手自動切換：改變操作模式</p><p>　　正反作用切換：改變控制器正反作用方式，默認為反作用。</p><p>　　PID調(diào)節(jié)器：控制器的主要部分</p

15、><p>　　L2輸出：PID調(diào)節(jié)器輸出及轉(zhuǎn)換。</p><p>　　上下限報警：設(shè)置L1、L2的液位上下限為80%和20%，若超限則進行報警。</p><p>　　壓力和流量輸入：水泵口壓力及管道流量的輸入和轉(zhuǎn)換。</p><p>　　5 監(jiān)控計算機系統(tǒng)設(shè)計說明</p><p>　　5.1 I/O設(shè)備組態(tài)說明<

16、/p><p>　　5.2 數(shù)據(jù)庫組態(tài)說明</p><p>　　數(shù)據(jù)庫組態(tài)列表如下：</p><p><b>　　5.3 操作說明</b></p><p>　　下圖為現(xiàn)場監(jiān)控界面和各個變量的趨勢曲線：</p><p>　　參數(shù)整定時，具體操作步驟如下：</p><p>　　按

17、照接線圖連接線路。</p><p>　　經(jīng)老師檢查確認后，給控制儀表通電。</p><p>　　選擇模式13，將差壓變送器單位設(shè)為mmH2O，再選擇模式5，將下限設(shè)為0，上限設(shè)為1500。</p><p>　　觀察現(xiàn)場顯示儀表的顯示是否與所選擇上位機顯示一致。</p><p>　　根據(jù)所選擇的電動調(diào)節(jié)閥，通過操作站（上位監(jiān)控計算機）將控制器設(shè)

18、置為反作用。將控制器切換到手動控制方式（M方式, 即Manual方式），使L2調(diào)節(jié)器輸出為20%，啟動水泵6。</p><p>　　調(diào)節(jié)水槽1液位穩(wěn)定（注意應(yīng)該選擇調(diào)節(jié)的水槽1的出水閥）： 調(diào)節(jié)水槽1至水槽2的手動閥，使其液位穩(wěn)定在全程的40%-60%之間的任意一個值。當(dāng)上位機顯示液位變化為一條直線時，可認為此時水槽1液位穩(wěn)定。</p><p>　　使用類似調(diào)節(jié)水槽1液位穩(wěn)定的方法調(diào)節(jié)水槽

19、2的液位穩(wěn)定在量程的40%-60%之間的任意一個值。</p><p>　　當(dāng)水槽2液位穩(wěn)定不變時，比較水槽2液位變化過程中其設(shè)定值與當(dāng)前過程值的大小，水槽2液位穩(wěn)定不變時，立即將調(diào)節(jié)器無擾動切換到自動控制方式。</p><p>　　將控制器的微分時間置為0（即bAtd=0），積分時間置為1000，并將比例度設(shè)置為100%，將給定值增加10%，觀察過渡過程曲線。</p><

20、;p>　　設(shè)置新的控制器參數(shù)，將給定值減少10%，等待過渡過程曲線。</p><p>　　拷貝實驗曲線，記錄實驗結(jié)果。</p><p>　　將電動調(diào)節(jié)閥開度設(shè)為20%，控制器方式設(shè)為手動，關(guān)閉電源，整理接線。</p><p>　　6 其它需要說明的問題</p><p>　　在安裝過程中一定要檢查無誤后最后才能上電。導(dǎo)線在安裝接線端頭前

21、應(yīng)先將線號管穿入。注意螺絲刀使用選擇（端子壓線用一字小螺絲刀，空氣開關(guān)、接觸器、繼電器、按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、顯示表等用十字大螺絲刀），且不要壓接的過緊。剪線使用桃形鉗或剝線鉗，壓接導(dǎo)線端頭使用大鉗子，剪刀只用于剪線號。對于有多層端子的部件，應(yīng)先接下層端子，再接上層端子。在投運前一定要調(diào)試通過。投運過程中，務(wù)必要注意現(xiàn)場引線與控制柜部件端子的對應(yīng)。檢查三閥組是否打開正常，確認出（入）水閥門都已處于開放位置。打開水泵開始供水，在手動狀態(tài)下運行，

22、調(diào)節(jié)閥門使L1、L2液位保持穩(wěn)定，然后切換到自動狀態(tài)，設(shè)置比例度、積分時間、微分時間控制器參數(shù)，觀察過渡過程曲線。</p><p>　　控制系統(tǒng)改進意見：為提高系統(tǒng)的控制質(zhì)量，可以將單回路控制系統(tǒng)改為串級控制系統(tǒng)。</p><p>　　實驗體會：通過本次課程設(shè)計，不僅接觸了過程控制在實驗系統(tǒng)中的調(diào)試、應(yīng)用，也親自進行了近于工業(yè)現(xiàn)場的過程控制設(shè)計。從確定系統(tǒng)的控制方式，然后畫出P&I