過(guò)程控制課程設(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)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　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)</p><p>　　學(xué) 院（系）：電子信息與電氣工程學(xué)部</p><p>　　專(zhuān) 業(yè)： 自動(dòng)化 </p><p>　　學(xué) 生 姓 名：

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

3、<p><b>　　1 項(xiàng)目名稱(chēng)1</b></p><p>　　2 設(shè)計(jì)依據(jù)及范圍1</p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)1</p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)范圍1</p><p>　　3 控制系統(tǒng)說(shuō)明1</p><p>　　3.1 工藝流程簡(jiǎn)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(shuō)明1</p><p>　　4 PLC程序設(shè)計(jì)說(shuō)明1</p><p>　　4.1 I/O分配表1</p><p>　　4.2 主要程序說(shuō)明2</p><p>　　5 監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明2</p&

5、gt;<p>　　5.1 I/O設(shè)備組態(tài)說(shuō)明2</p><p>　　5.2 數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)說(shuō)明2</p><p>　　5.3 操作說(shuō)明2</p><p>　　6 其它需要說(shuō)明的問(wèn)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(xiàng)目

7、名稱(chēng)</b></p><p>　　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)</p><p>　　2 設(shè)計(jì)依據(jù)及范圍</p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)</b></p><p>　　過(guò)程檢測(cè)和控制流程圖用圖形符號(hào)和文字代號(hào)（GB 2625）；</p><p>　　過(guò)程檢測(cè)和控制

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

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

10、t;</p><p><b>　　現(xiàn)場(chǎng)控制箱設(shè)計(jì)</b></p><p>　　現(xiàn)場(chǎng)PLC控制程序設(shè)計(jì)</p><p>　　上位計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3 控制系統(tǒng)說(shuō)明</b></p><p>　　3.1 工藝流程簡(jiǎn)述</p><

11、p>　　如圖，上圖給出整個(gè)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)和PLC部分原理圖（上位機(jī)及顯示儀表未畫(huà)出，完整圖見(jiàn)附件1）。其中，水泵將儲(chǔ)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(jìn)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(qiáng)的大小，從而影響L1到L2的入水流量。L1和L2中的水通過(guò)水槽底部的管道流回儲(chǔ)水槽，實(shí)現(xiàn)整個(gè)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(shuō)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(jì)說(shuō)明</p><p>　　4.1 I/O分配表</p><p>　　PLC程序設(shè)計(jì)所使用的I/O分配表。</p><p

13、>　　4.2 主要程序說(shuō)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(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)，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。</p><p>　　

14、程序共分為以下幾個(gè)部分</p><p>　　開(kāi)關(guān)：用來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)的啟動(dòng)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(dòng)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(rèn)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(bào)警：設(shè)置L1、L2的液位上下限為80%和20%，若超限則進(jìn)行報(bào)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明</p><p>　　5.1 I/O設(shè)備組態(tài)說(shuō)明<

16、/p><p>　　5.2 數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)說(shuō)明</p><p>　　數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)列表如下：</p><p><b>　　5.3 操作說(shuō)明</b></p><p>　　下圖為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控界面和各個(gè)變量的趨勢(shì)曲線：</p><p>　　參數(shù)整定時(shí)，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(rèn)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(chǎng)顯示儀表的顯示是否與所選擇上位機(jī)顯示一致。</p><p>　　根據(jù)所選擇的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，通過(guò)操作站（上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)）將控制器設(shè)

18、置為反作用。將控制器切換到手動(dòng)控制方式（M方式, 即Manual方式），使L2調(diào)節(jié)器輸出為20%，啟動(dòng)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(dòng)閥，使其液位穩(wěn)定在全程的40%-60%之間的任意一個(gè)值。當(dāng)上位機(jī)顯示液位變化為一條直線時(shí)，可認(rèn)為此時(shí)水槽1液位穩(wěn)定。</p><p>　　使用類(lèi)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(gè)值。</p><p>　　當(dāng)水槽2液位穩(wěn)定不變時(shí)，比較水槽2液位變化過(guò)程中其設(shè)定值與當(dāng)前過(guò)程值的大小，水槽2液位穩(wěn)定不變時(shí)，立即將調(diào)節(jié)器無(wú)擾動(dòng)切換到自動(dòng)控制方式。</p><p>　　將控制器的微分時(shí)間置為0（即bAtd=0），積分時(shí)間置為1000，并將比例度設(shè)置為100%，將給定值增加10%，觀察過(guò)渡過(guò)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(guò)渡過(guò)程曲線。</p><p>　　拷貝實(shí)驗(yàn)曲線，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。</p><p>　　將電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度設(shè)為20%，控制器方式設(shè)為手動(dòng)，關(guān)閉電源，整理接線。</p><p>　　6 其它需要說(shuō)明的問(wèn)題</p><p>　　在安裝過(guò)程中一定要檢查無(wú)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(hào)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(kāi)關(guān)、接觸器、繼電器、按鈕、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、顯示表等用十字大螺絲刀），且不要壓接的過(guò)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(hào)。對(duì)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(yùn)前一定要調(diào)試通過(guò)。投運(yùn)過(guò)程中，務(wù)必要注意現(xiàn)場(chǎng)引線與控制柜部件端子的對(duì)應(yīng)。檢查三閥組是否打開(kāi)正常，確認(rèn)出（入）水閥門(mén)都已處于開(kāi)放位置。打開(kāi)水泵開(kāi)始供水，在手動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行，

22、調(diào)節(jié)閥門(mén)使L1、L2液位保持穩(wěn)定，然后切換到自動(dòng)狀態(tài)，設(shè)置比例度、積分時(shí)間、微分時(shí)間控制器參數(shù)，觀察過(guò)渡過(guò)程曲線。</p><p>　　控制系統(tǒng)改進(jìn)意見(jiàn)：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(jí)控制系統(tǒng)。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)體會(huì)：通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，不僅接觸了過(guò)程控制在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的調(diào)試、應(yīng)用，也親自進(jìn)行了近于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的過(guò)程控制設(shè)計(jì)。從確定系統(tǒng)的控制方式，然后畫(huà)出P&I