课程设计-自动化综合实验装置计算机监控系统设计

本科课程设计自动化综合实验装置计算机监控系统设计学院（系）：电子信息与电气工程学部专业：自动化目录1项目名称…………………12设计依据及范围…………13控制系统说明……………14PLC程序设计说明………………………15监控计算机系统设计说明………………26其它需要说明的问题……………………2附件1：PID图附件2：自控设备表1附件3：自控设备表2附件4：控制箱面板布置图附件5：控制箱内部布置图附录6：控制箱面板背面接线图附录7：控制箱内部背板接线图过程控制课程设计PAGE111项目名称自动化综合实验装置计算机监控系统设计2设计依据及范围2.1设计依据①《自控专业设计管理规定》(HG/T20636)；②《自控专业工程设计文件的编制规定》(HG/T20637)；③《自控专业工程设计文件深度的规定》(HG/T20638)；④《自控专业工程设计用典型图表及标准目录》(HG/T20639)；⑤过程检测和控制流程图形符号和文字代号（GB2625）；⑥工业自动化仪表电源、电压（GB3368）；⑦自动化仪表选型规定（HG20507）；⑧控制室设计规定（HG20508）；⑨仪表系统接地设计规定（HG20513）；⑩仪表回路接线图册（TC50B1）；2.2设计范围（1）现场控制箱设计（2）现场PLC控制程序设计（3）上位计算机监控系统设计3控制系统说明3.1工艺流程简述1、21、2－水槽1和水槽2；3－计量槽；4－储水槽；5,6－水泵；7~23－手动阀24－温度检测；25、26－液位检测；27、28－流量检测；29、30－压力检测；31、32－电动执行器LT2FT1FT212465131615262728324LT13110922212325M187201911121817TTPT1PT214293032M2以二阶液位对象控制为例说明其流程。手动阀7、9和11打开，手动阀13和15根据需要可调整其开度，以便建立初始平衡点，其余各手动阀关闭。液体的具体流程为：储槽4中的水通过水泵5抽出，经手动阀7、流量检测元件27、手动阀9、电动调节阀31、手动阀11，流入水槽1中。然后再经手动阀13流至水槽2，并通过手动阀15流回储槽4中。这样，水槽1和水槽2就构成了一个二阶被控对象，其对应液位高度L1和L2可由差压变送器测出。根据实验需要，通过开闭相应的阀门可完成单参数控制系统、串级控制系统、比值控制系统、前馈控制系统、控制系统控制质量比较等实验，也可完成检测技术及仪表、过程控制工程和可编程控制器等实验内容。3.2系统构成用方块图形式画出实验装置、现场仪表、现场控制箱、交换机及上位监控计算机的配置示意图。3.3主要控制回路说明⑴单回路控制通过一个控制器通过反馈控制来控制L2液位控制系统组成：被控对象、检测单元、控制单元、执行单元。方框图：⑵串级控制系统方案设置的目的：通过串级控制系统控制L2液位。L2的液位信号经过PID运算后作为给定值与L1的液位信号共同送往另一个控制器中做PID运算，最终控制电动调节阀的开度来改变流量，维持L2液位的稳定。控制方案控制系统示意图如下：方框图：控制器正/反作用选择说明a.副控制器作用方式选择：选择的结果应使副环构成负反馈工作方式，即：(控制器±)+(执行器±)+(对象特性±)+(测量变送±)=(－)因为执行器为气开调节阀（正作用），副控制对象（水槽1）为正作用，所以副控制器（LC1）为反作用方式。b.主控制器作用方式选择：通过主控制器作用方式选择使主回路构成负反馈。方法：利用等效副环模块，将串级系统等效为一个单回路系统。根据等效副环的作用方式及主对象的作用方式，按照单回路系统控制器选择方法选择主控制器的作用方式。即：主控制器作用方式(±)=－主对象作用方式(±)。因为主控制对象（水槽2）为正作用方式，所以主控制器（LC2）为反作用方式。4PLC程序设计说明4.1I/O分配表LC401_PVVD4100副环测量值48.025002四字节浮点数LC401_SPVD4102副环给定值48.025002四字节浮点数LC401_MVVD4104副环控制值30四字节浮点数LC401_PBVD4106副环比例度100四字节浮点数LC401_TIVD4108副环积分时间9999999四字节浮点数LC401_TDVD4110副环微分时间0四字节浮点数LC401_MODEM100.00副环操作方式0位变量MW1000有符号双字节LT1AIW0模拟输入3842无符号双字节LC402_PVVD4120主环测量值49.362499四字节浮点数LC402_SPVD4122主环给定值49.362499四字节浮点数LC402_MVVD4124主环控制值48.025002四字节浮点数LC402_PBVD4126主环比例度100四字节浮点数LC402_TIVD4128主环积分时间9999999四字节浮点数LC402_TDVD4130主环微分时间0四字节浮点数LC402_MODEM100.01主环操作方式0位变量REDQ0.00红按钮1位变量FT1AIW3模拟输入6826无符号双字节PT1AIW2模拟输入6237无符号双字节LT2AIW1模拟输入3949无符号双字节LC401_CSCM100.02串级状态0位变量KAQ0.02继电器0位变量RINGQ0.03绿按钮0位变量GREENQ0.01警报铃0位变量A0AQW0模拟输出2200无符号双字节STARTI0.010位变量STOPI0.000位变量MW1010有符号双字节4.2主要程序说明数据转换关系：PLC的AI输入为1~5VDC，对应的内部转换数据为0.0~8000.0，再转百分数。PLC输出为百分数，转内部转换数据为1000.0~5000.0，对应的AO输出为4~20mADC。内部数据与工程量的转换关系公式为Y=4+16*（D-1000.0）/4000.0。PLC程序的说明：5监控计算机系统设计说明5.1I/O设备组态说明输入输出启动按钮开关I0.1启动指示灯Q0.1停止按钮开关I0.0停止指示灯Q0.0流量信号+3A报警器Q0.3流量信号-3B继电器Q0.2L1液位信号+0A电动调节阀+AQ0+L1液位信号-0B电动调节阀-AQ0-压力信号+2A压力信号-2BL2液位信号+1AL2液位信号-1BPLC：PEC8000使用标准Modbus协议。I/O设备的主要组态参数。更新周期：200ms设备地址：1通信方式：TCP/IP网络设备IP地址：192.168.1.21端口：50232位浮点数格式：FFH2FFH1FFH4FFH332位整形数格式：FFH2FFH1FFH4FFH3其余参数使用默认值即可。5.2数据库组态说明数据库组态表。5.3操作说明(1)上位机组态界面用上位机对L2液位进行控制，通过上位机界面的显示结果可以看出对L2的液位能够有效控制。通过“串级”按钮可以改变串级的现况，通过PID控制器可以调整主环与副环的PID参数。(2)实时趋势图界面在实时趋势图可以观测到各个被测变量的实时趋势，并适当调整参数。(3)历史趋势图界面在历史趋势图双击趋势曲线改变时间可以观察保存任何时间的曲线趋势变化。6其它需要说明的问题安装设备要严格按照设计图纸及，先安装各个器件，然后再按图纸上的接线将线接入，接线的时候要注意将线有序的压入线槽。每安装完一步需要对上一步进行检测。投运说明先给控制阀输出量，然后调节L1液位稳定，再调整L2液位稳定。然后副环投自动，进行控制，控制L1液位稳定。之后可以先手动调节L2稳定，然后将L2投到自动，再投串级。再尝试控制是不是可以控制稳定。控制过程要时刻关注液位的变化，避免控制力度不够导致水槽放空或者溢出。个人体会这个实验让我感受到了整个控制系统的搭建。工程图设计，控制箱连线，PLC程序编写，上位机组态，模拟串级控制，现场串级控制，经过这一系列的过程，对整个控制系统有了整体的认识。一开始并不懂要做什么，在过程