计算机集散控制实验指导

1、计算机集散控制实验指导书徐绍芬编写适用专业：自动化电气工程及其自动化江苏科技大学电子信息学院2011年3月口从20世纪70年代中期第一套集散控制系统在工业控制领域应用以来，集散控 制系统已经发展成为工业牛产过程白动控制装登的主流。随着计算机技术、通信技术、 控制技术、大规模集成电路技术、显示技术、软件技术艺及其它高新技术的应用和发 展，集散控制系统也得到了飞速的发展。本课程实验主要从集散控制系统的基本性能 和基本操作出发，培养学生分析和设计集散控制系统的能力。本课程实验是从一个简单的工程项冃來学习和掌握集散控制jx-300x系统以及 相应的组态软件。设置的具体实验项冃如卜：实验1：硬件系统熟悉

2、与操作：了解集散控制系统的纽成和结构；熟悉系统规模、 控制站规模；掌握控制站卡件型号、名称、性能及输入/输出点数；掌握控制站卡的地 址设置。实验2：（设计性实验）jx-300系统的组态设计：了解jx-300x系统组态软件包； 掌握控制站、操作站等硬件设备在软件中的配置；掌握i/o设备、信号参数的设置。实验3：（设计性实验）流程图及报表的操作与设计：学习jx-300x系统的流程图 制作、报表制作软件包；学握如何用流程图制作软件來进行工艺流程的绘图制；掌握 如何用报表制作软件来自动生成报表。实验4（设计性实验）：加热炉控制系统的设计：进一步加深对集散控制系统的了 解；了解一个工程项目实现的过程；学

3、会对系统硬、软件的调试、编译、下载和运行 等。实验一：硬件系统熟悉与操作4实验二：jx-300系统的组态设计7.实验三：流程图及报表的操作与设计11实验四：加热炉控制系统的设计14实验一：硬件系统熟悉与操作实验学时：2小时实验类型：综合 实验要求：必修一、实验目的：1、了解集散控制系统的组成和结构；2、熟悉系统规模、控制站规模；3、掌握拎制站卡件型号、名称、性能及输入/输出点数;4、掌握控制站卡的地址设置。二、实验内容:硬件简介：1、jx-300x dcs系统网结构如图1. 1所示:管理层数据服务券仕息管理网多功能计算站工程师站操作站操作站o-q -*inscnct ii 过程控制网管理计算机

4、管理计算机打印机(isp244supconsupc0nsupconsupconsupcgn数采站控制站控制站逻辑站端子柜现场控制单元rs485/422/rs232sp244modi busrs232隣卡智能仪表智能设备或plc图1. 1 jx-300x dcs系统网结构示意图通讯网分为三层：信息管理、过程控制（scnet ii）和控制站内部i/o控制总线（sbus）o2、控制站卡件控制站卡件位于控制站卡件机笼里，主要由主控卡、数据转发卡和i/o卡纟fl成。 卡件按一定的规则组合在一起，完成信号采集、信号处理、信号输岀、控制、计算、 通讯等功能。控制站卡件一览表如表1. 1所示：表1. 1控制站

5、卡件一览表型号卡件名称性能及输入/输出点数sp243x主控制卡（scnet 11）负贵采集、控制和通讯10mbpssp244通讯接口卡（scnet ii）rs232/rs485/rs422 通讯接口，可以与 plc、 智能设备等通讯sp233数据转发卡sbus总线标准，用于扩展i/o单元sp313电流信号输入卡4路输入.可配电，分组隔离，可冗余sp314电压信号输入卡4路输入，分组隔离.可兀余sp315应变信号输入卡2路输入，点点隔离sp316热电阻宿号输入卡2路输入，点点隔离，可冗余sp317热电阻信号输入卡（定制小量程）2路输入，点点隔离，可冗余sp322模拟信号输出卡4路输出，点点隔离.

6、可兀余sp323四路pwm输出卡总脉宽长为200ms,和sp542端子板配合用sp334四路soe信号输入卡4点分组隔离型sp335脉冲量输入卡4路输入，最高相应频率10khzsp341位置调节输岀卡（pat卡）1路模入，2路开岀、2路开入sp363触点型开关量输入卡7/8路输入，统一隔离sp361电平型开关董输入卡7/8路输入，统一隔离sp362晶体管触点开关量输出卡7/8路输出，统一隔离sp364继电器开关虽输出卡7路输出，统一隔离sp000空卡i/o槽位保护板硬件选型：1、根据测点性质确定系统i/o卡件的类型及数量（适当留有余量），对于重要的信号点要考虑是否进行兀余配置；2、根据i/o卡

7、件数最和工艺要求确定控制站和操作站的个数;3、根据上述设备的数量配置其它设备，如机柜、机笼、电源、操作台等；4、对于开关量，根据其数呈和性质要考虑是否选配相应的端了板、转接端了和继电器。scnet ii网络组件地址设置：对tcp/ip协议地址采用如表1. 2所示的系统约定:表1.2系统约定的参数类别地址范围备注网络码ip地址控制站地址128. 128. 1231每个控制站包括两快互为兀余主控制卡。 两个兀余主控制卡享用不同的ip地址， 两个网络码128. 128. 2231操作站地址128. 128. 1129160每个操作站包扌舌两快互为冗余的网卡。两 两块网卡享用不同的ip地址，但应设置

8、不同的网络码128. 128. 2129160网络码128. 128. 1和128. 128. 2代表两个互为冗余的网络。在控制站表现为两个互为冗余的通讯口，上为128. 128.1,下为128. 128. 20 在操作站表现为两块网卡，每块网卡所代表的网络号由tp地址设置决定。三、实验组织运行：本实验是以介绍jx-300x dcs系统为主要内容，所以采用集中授课形式教学。每批 分20组，每组1人。四、实验条件：1、jx-300x集散控制系统一套2、dell工控机计算机一台3、jx-300x dcs系统组态软件包一套五、实验练习：1、参考实验四的工程项冃进行硬件配置。2、tcp/ip协议地址的

9、系统约定。六、思考题：i、硬件选型时，i/o卡件选型的主要依据是什么？实验二jx300系统的组态设计实验学时 实验类型 实验要求2小时 设计 必修一、实验目的：1、了解jx-300x系统纽.态软件包；2、掌握控制站、操作站等硬件设备在软件中的配置；3、掌握i/o设备、信号参数的设置。二、实验内容：参考实验四加热炉控制系统进行硬件设备、系统所需采集的信号、控制方案、操 作时需显示的数据和如何操作等完成系统组态。三、实验组织运行：根据实验特点，以集中模式组织实验教学。何:批分20组，每组1人。每组学牛必 须完成所规定的实验内容，经教师认可示才视为完成实验。四、实验条件：k jx-300x集散控制系

10、统一套2、dell1控机计算机一台3. jx-300x dcs系统组态软件包一套五、实验步骤：对于一个项h的组态设计，主耍是指利用jx-300x dcs系统组态软件包，在工程师 站上完成的设计、配置工作，组态设计基本上按照以下步骤进行：1、整理硕件及i/o信息，测点分配表如表2.1表2. 1测点分配图测i-t 分 配 图序号卡件型号卡件通道0001020300sp313pi-102l1-101备用备用01sp313pi-102li-101备用备用02sp313ft-001ft 14备用备用03sp313fi-001fi-104备用备用04sp314tt-106tt-107备用备用05sp314

11、ti-102ti-103备用备用06sp314ti-108ti-111备用备用07spooo备用备用备用备用08sp316ti-101备川备用备用09sp316t1-101备用备川备用10sp322pv-102fv-104lv-1011lv-101211sp322pv-102fv-104lv-1011lv-101212spooo备用备用备用备用13spooo备用备用备用备用14sp362ko-3o2备用备用备用15sp363k1-301备用备用备用2、建立组态文件电脑开机，开机密码为：supcondcs。进入系统后，双击桌面jx-300x纽态图标， 新建文件名“加热炉”，指定保存路径，点击保存

12、。新建组态文件时，系统会生成（文件名）.sck的纽态文件，同时，在同一冃录下系 统会自动生成一个和组态文件同名的文件夹。该文件夹下包含着一些小文件夹：control:存放图形化组态文件；flow：存放流程图文件；lang：存放scx语言文 件；report：存放报表文件；run：存放运行文件；temp：存放临时文件。3、主机设置点击组态软件界面上的主扭按钮，在弹出的对话框中设置主机。这时対话框中岀 现“主控卡”选项，在这里可以进行主控卡设置，点击 瓯 按钮，即增加一个控 制站。接下來填写和应控制站的参数。ip地址:jx300x系统主控卡在scnetll网络中的地址，对tc17ip协议地址采用

13、表1. 2所示的系统约定。点击“操作站”标签，可对操作站进行配置，点击壇加按钮,即增加操作站。 填写相应操作站的参数。4、控制站i/o组态主机设置完成后，可进行控制站i/o组态：包括数发卡、i/o r、信号点设置。点击工具栏1/0按钮，在弹出的对话框中设置数发卡。这时对话松中出现“数据 转发卡”选项，在这里可以进行数发卡设置，点击壇塑按钮，即增加一个数发卡。 接下来填写札|应的参数。完成数发卡设置后点击退出按钮。点击t/0卡件”标签，可对i/o卡件进行组态,点击 壇迦1按钮，即增加i/o 卡件。填写相应i/o卡件的参数。地址设置参考机笼卡件布置表，如表2. 2。i/o卡件 全部设置完毕后点击辿

14、u按钮。点击“i/o点”标签，可对i/o信号点进行组态，通过下拉菜单选择i/o卡件设置 屮的任意i/o卡件下地某信号点进行设置。参考测点分配图设置。当i/o信号点全部 设置完毕后点击退出按钮,至此，1/0组态全部完成。表2. 2 1#机笼r件布置图123400010203040506070809101112131415兀余冗余兀余冗余冗余兀余sssssssssssssssssssspppppppppppppppppppp2222333333303333003344331111111011220066333333334440662200235、控制方案组态木实验的控制要求中，回路控制的前两个要求

15、都是标准常规回路。加热炉烟气压力图2.1 pi-102与pv-102构成单回路pi-102与pv-102构成一个单回路pic-102,参见图2. 1。原料加热炉出口温度t1-101 控制是一个串级控制其中副i叫路是流量控制，流量测量信号为fi-104,输给调节阀的 信号是fv-104，冋路号为fic-104,主冋路是温度控制，温度测罐位号为ti-101，冋 路号为tic-lolo点击工具栏 w 按钮，在弹出的对话松中设置控制方案。点击 wu按钮，即 增加一个控制方案。选择相应的控制方案。完成控制方案设置后点击m1h按钮。 6、操作站组态点击工具栏操作小纟r按钮，在弹出的对话框中设置操作小纟点击

16、 m 按钮， 即增加一个操作小组。填写相应的参数。完成操作小组参数设置示点击退出按钮。趋势画面组态：点击工具栏趋势按钮,在弹出的对话框中设置标准趋势画而。 在“操作小组”下拉菜单中选择“加热炉”，选择好操作小组后点击按钮，在该操作小组中增加趋势画而。设置画而内容（按钮提供位号的查询功能）。完成趋 势画而设置后点击退蚩按钮。分mm态：点击工具栏 金组 按钮，在弹出的对话框屮设置标准分在“操作小组”下拉菜单中选择“加热炉”，选择好操作小组后点击按钮，在该操作小组中增加分组画而。设置画而内容（按钮提供位号的查询功能）。完成分 组画而设置后点击 退蚩 按钮。一览态：点击工具栏 二览 按钮，在弹出的对话

17、框屮设置标准一览taiffio 在“操作小组”下拉菜单屮选择“加热炉”，选择好操作小组示点击增加按钮,在 该操作小纟fi屮增加一览曲而。设置曲面内容（按钮提供位号的杏询功能）。完成一 览画而设置后点击 退蚩 按钮。总貌画面组态：点击工具栏总貌 按钮,在弹出的对话框中设置标准总貌画而。 在“操作小组”下拉菜单中选择“加热炉”，选择好操作小组后点击按钮，在该操作小纟fl屮增加总貌画而。设置曲而内容（按钮提供位号的杏询功能）。完成总 貌画面设置后点击退蚩按钮。提示：纟r态顺序必须是：先操作小纟r,示操作画面。六、思考题：1、i/o卡件的组态和i/o卡件的硬件排布有何联系?七、实验报告:实验报告内容应

18、包括：系统所进行的碾件设备、系统采集的信号、控制方案、操作时需显示的数据和如何操作等的系统组态过程。实验三:流程图及报表的操作与设计实验学时：2小时 实验类型：设计 实验要求：必修一、实验目的：1、学习jx-300x系统的流程图制作、报表制作软件包；2、拿握如何用流程图制作软件来进行工艺流程的绘图制;3、学握如何用报表制作软件來h动住成报表。二、实验内容：1、绘制一幅工艺流程图，如图3.1所示：、2疋t1o2中值）及62愉加玛炉图3.1加热炉流程图2、制作一张能白动生成的班报表，如表3所示:表31班报表加热炉报表（班报表）皿长记录员4一月一日时间1(x0011001200130014:0015

19、m)16:00内gm4lp1-1o2加热沪烟气压力-75.1575.9874.89-7725-75.25-75.84-75.46-75.35ti-101加热炉出口湛废430.65431.68433.52430.98430.25430.76438.31432.56ti1o2反a物加热炉炉650.02651.63650.35650.96651 98650.35651.21649.32ti-106加热炉炉膛温度480.31485.65487.62485.24481.69480.35475.65480.12三、实验组织运行：根据实验特点，以集中模式组织实验教学。每批分20组，每组1人。每组学生必 须完

20、成所规定的实验内容，经教师认町后才视为完成实验。四、实验条件:1、jx-300x集散控制系统一套2、dellz1控机计算机一台3、jx-300x dcs系统组态软件包一套五、实验步骤1、建立流程图文件：点击组态软件界面上的流程图按钮，即可进入系统流程图登录窗口。利用“操作 小组”下拉菜单指定流程图画而的当前页在哪个操作小组中显示。接下来在画而中点 击 ffin按钮，在该小组屮增加-条流程图连接信息，填写相关参数即町。点击“编 辑”按钮，将启动流程图制作软件。2、绘制流程图：对于流程图制作软件，出现在画而上的图形元素叫和略分为两类：静态图形元素直线、弧线、各种矩形、関、多边形等各种工业装置的革本

21、组成 单冗以及标注的字符等。动态图形元索主要是指流程图画面上出现的动态数据、动态棒形图、动态开关、 命令按纽等。图形元素的绘制主要通过软件界面上左侧的绘制工具栏上的功能按钮來实现。绘图步骤：确定主体设备的位置。根据图纸添加管线。添加相关的仪表和设备。添加动态数据。填写设备和管线标注。流程图制作完毕示应保存，点击w按钮。3、建立报表文件：点击组态软件界面上的报表 按钮，即可进入系统报表登录窗口。利用“操作小组” 下拉菜单指定报表画而的当询页在哪个操作小组中显示。接下来在画而中点击 n 按钮，在该小组中增加一条报表连接信息，填写相关参数即可。点击“编辑”按钮， 将启动报表制作软件。4、报表制作：报

22、表制作步骤：确定报表所需的行列数。制作表头。报表格式设定。时间 对彖的组态和填充。位号的组态和填充。报表事件组态。报表输出设置。请注意，对任何一个单元栏目进行设置以后，都需要按“回车”键对刚才的操作进 行确认。六、思考题：1、用户添加了一页新流程图，并进行了粘:心绘制，但进入监控画而中却无法找到该 页流程图，为什么？2、为什么对流程图进行了修改，在监控画而中却没有体现？3、绘制流程图屮,动态数据在监控tai面屮无法显示,监控时点击该数据框也无法弹 出和应的模拟仪表，为什么？七、实验报告：实验报告内容应包括：记录流程图和报表的制作过程中所遇到的问题和解决方案， 绘制你所完成的流程图和报表，回答思

23、考题以及心得体会。实验四:加热炉控制系统的设计实验学时：2小时 实验类型：设计 实验要求：必修 一、实验目的：1、进一步加深对集散控制系统的了解。2、熟悉一个工程项目实现的过程。3、学会对系统硬、软件的调试、编译、下载和运行。二、实验内容：设计一个加热炉控制系统，加热炉是化工生产工艺屮的一种常见设备。对于加热炉, 工艺介质受热升温或同时进行气化，英温度的高低会直接影响后一工序的操作工况和 产品质量。当炉子温度过高时，会使物料在加热炉里分解，甚至造成结焦而产生事故, 因此，一般加热炉的出口温度都需严加控制。现有一套加热炉装置，原料汕经原料汕加热炉（设备号t101）加热后去1反，中 间反应物经中间

24、反应物加热炉（设备号t102）去2反。如图4所示。去2号加热炉t1o血湖妙t10沖间反应栩加理炉图4.1加热炉流程图设备详细i/o资料如下表4.1：表4：位号描述董程备注ti-1o1原料油加然炉出口温度0-600ptloo然屯阻ti-106原料油加热炉炉膛温度0600°ck型然电偶ti-107原料油加热炉辐射段温度o-iooock型热电偶tm08原料油加热炉烟囱温度0-300e型热电偶ti-111加热炉热风道温度0-2001ce型然屯偶tm02反应物加热炉炉膛温度0-600ck型热屯偶ti-1o3反应物加热炉入口温度0400上k型热电偶t1-104反应物加热炉出口温度66009k型热

25、电偶p1-102原料油加热炉烟吒压力-100-0 pa4-20maij-101原料油储舞液位0-100%4-20mafi-oo1加然炉原料油流量o-5oom3/h420ma要求配屯fi-104加热炉燃料吒流童0-500m3/h4.20ma,*求配屯pv-102加热炉烟吒压力调节输出4-20mafv-104加热炉燃料气流董调节输出4-20malv-1o11液位调节1输出4-20malv-1012液位调节2输出4-20maki-3o1泵开关指示开关量输入（千紐点ko-302泵开关操作开关量榆出（干触点三、设计要求:1、回路控制加热炉烟气压力pi-102需要进行控制，如图4.2所示。图4.2 pi-102与p