第3章 TDC-3000和TPSPKS集散控制系统
兰州石化职业技术学院课时计划
第3章TDC-3000和TPS/PKS集散控制系统
3.1 TDC-3000系统概述
3.1.1 TDC-3000系统构成
TDC-3000系统由LCN网络及其模件、UCN网络及其管理站和DHW通信通道及其设备等组成，如图3.1所示。
图3.1 TDC-3000系统构成
1.局部控制网络及其模件
局部控制网络(LCN) 及其所连接的模件组成有：LCN和万能操作站US、万能工作站UWS、历史模件HM、应用模件AM、网络接口模件NIM、数据通道接口HG、计算机接口CG、可编程逻辑控制器接口PLCG等。
主要完成的功能：系统的监视、操作、工程管理和维护；先进控制和综合信息处理；提供与过程控制网络之间的连接；与LCN网络上模件之间的通信，信息处理与存储。
(1)万能操作站（US）万能操作站是TDC-3000系统的主要人机接口，能满足操作人员、管理人员、系统工程师及维护人员的各种要求。
(2)万能工作站（UWS）是人机接口，具有US的全部功能，为工厂办公室管理而设计的。
(3)历史模件（HM）历史模件是TDC-3000系统的存储单元，它可以存储过程报警、操作员状态改变、操作员信息、系统状态信息、系统维护提示信息、连续过程历史数据等，还存储系统文件、确认点（CHENKPOINT）文件及在线维护信息等。
(4)应用模件（AM）应用模件用来完成复杂运算，实现高级、多变量控制功能，以提高过程控制及管理水平。
(5)网络接口模件（NIM）、高速通道接口（HG）和计算机接口（CG）
2.万能控制网络及其管理器
(1) 万能控制网络（UCN）是一个开放式通信网络，它采用IEEE802.4标准通信协议，与ISO标准相兼容，通信速率为5Mbps，点对点（Peer-to-Peer）对等通信方式, 令牌总线传送。
(2)过程管理器(PM) 为数据监测和控制提供了输入输出功能、控制功能。
(3) 先进过程管理器（APM) 它比PM 增加了数字输入事件顺序(DICOE)处理、设备(DEVICE) 管理点、CL 程序等数据点和非TDC-3000 设备串行接口能力。
(4)逻辑管理站（LM）是用于逻辑控制的现场管理站，提供逻辑处理、梯形逻辑编程、
执行逻辑程序、与UCN和LCN网络中的模件进行通信等功能。
3.数据高速通道及其设备
DHW是TDC-3000 BASIC的数据高速通道。用来相连基本控制器（BC）、增强控制器（EC）、多功能控制器（MC）、先进多功能控制器（AMC）、过程接口单元（PIU）、数据高速通道接口（DHP）、基本操作站（BOS）等单元通信，实现生产过程的控制和数据采集。
3.1.2 TDC-3000系统的特点
1.开放式系统
2.递增的分级控制
3.范围广泛的数据采集与控制功能
4.面向过程的单一窗口
5.工厂综合管理、控制一体化
6.系统规模配置灵活、扩展方便
7.系统安全可靠，便于维修
8.真正的分散
9.新老系统兼容
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3.2 TPS系统概述
3.2.1 TPS系统构成
管控一体化的新一代集散控制系统的典型代表，如图3.2所示。
图3.2 TPS系统构成
1. 工厂信息网络
工厂信息网络(，PIN)通过GUS、PHD、APP 等节点与TPS过程控制网络（TPN）直接相连，实现信息管理系统与过程控制系统的集成。
2. TPS过程控制网络及其模件
TPN主要用于模件之间通信，通过人机接口实现先进控制策略和综合信息处理功能。
(1)全局用户工作站(GUS)
(2)历史模件(HM)
(3)网络接口模件(NIM)
3.万能控制网络及其模件
(1)高性能过程管理器(HPM)
(2) 逻辑管理器(LM)
(3) 故障安全控制器(FSC)
3.2.2 TPS系统的特点
TPS特点体现在以下几个方面。
1.真正实现了系统的开放
2.人机接口功能更加完善
3.数据采集和控制的范围广泛
4.系统总体实现数字化
5.工厂综合管理控制一体化
6.系统安全可靠、维护方便
7.系统的兼容性好
3.3 PKS系统简介
3.3.1 PKS系统构成
1.Experion PKS系统的基本构成
Experion PKS 系统的基本结构如图3.3 所示。
图 3.3 Experion PKS 系统基本结构
2.Experion PKS系统工作站的功能
(1)容错以太网（FTE）
(2)操作员站(OPS)
(3)工程师站(EWS)
(4)eServer工作站
(5) ACE高级应用控制环境
(6)现场控制站
(7)故障安全控制器(FSC)
3.3.2 Experion PKS具备的最新技术和优势
1.PKS最新技术
(1)利用高速动态缓存区采集实时数据，具有报警、显示、操作和报表报告等服务功能。
(2)开放的工业标准的html文件格式和Web浏览器的访问界面的HMIWeb TM技术。
(3)紧凑型的混合控制器一体化的控制。
(4)快速简便地生成可重用的控制策略。
(5)先进的产生器/使用器技术的控制网络。
(6)利用Foundation TM Fieldbus基金会现场总线技术集成测量和控制设备。
(7)安全的Internet 浏览器访问界面的在线技术文本和技术支持。
2.PKS的基本系统组件
(1)常规连续控制和逻辑控制一体化的混合控制器
(2)高级应用控制环境
(3)高性能服务器
(4)操作员站人机界面（HMI）
(5)PKS 软件
(6)过程控制网络
(7)过程仿真系统
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3.4 TPS系统的分散过程控制装置
3.4.1 过程管理站
1. 过程管理站构成
过程管理站(PM) 由过程管理模件(PMM) 和I/O子系统两大部分组成。如图 3.5 所示。
图3.5 过程管理器结构
2. 过程管理器功能
(1)输入/输出处理功能
(2)控制功能
(3)报警功能PM 中的报警参数组态，包括报警类型、报警限值和报警优先级，见表3.1。设置这些参数主要是为了使操作员能从众多的报警信息中分出轻重缓急，便于报警信号的管理和操作。
表3.1 报警组态参数
表3.2 报警优先级
3.4.2 先进过程管理器
1.先进过程管理器构成
先进过程管理器由先进过程管理模件(APMM) 和输入输出子系统(I/O SUBSYSTEM) 两部分组成。先进过程管理模件由先进通信处理器和调制解调器、先进I/O 链路接口处理器和先进控制处理器三部分组成。
2.先进过程管理器功能。
(1)输入输出处理功能
(2)控制功能
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3.4.3 高性能过程管理器(HPM)
1.高性能过程管理器构成
高性能过程管理器由高性能过程管理模件(HPMM) 和输入输出子系统(I/O SUBSYSTEM) 两部分组成。其结构框图如图3.10所示。
图3.10 高性能过程管理器结构框图
2.高性能过程管理器功能
HPM的功能结构如图3.11所示。
图3.11 HPM的功能结构图
(1)乘法器/除法器
(2)带位置比例的PID
(3)常规控制求和器(
3.4.4 逻辑管理器
1.逻辑管理器构成
逻辑管理器由逻辑管理模件(LMM)、控制处理器、I/O 链路处理器及I/O模件等组成，结构如图3.12所示。
图3.12 逻辑管理器结构框图
2.逻辑管理器的功能
逻辑管理器以数据点为基础，实现顺序控制和紧急联锁等逻辑处理。数据点的类型和容量见表3.3。
表 3.3 LM 数据点类型和容量
3.4.5 故障安全控制器
1.故障安全控制器构成
结构如图3.13所示。
图3.13 故障安全控制器结构图
2.故障安全控制器的功能
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3.5 TPS系统的集中操作管理装置
3.5.1 全局用户操作站
1.全局用户操作站构成
全局用户操作站（GUS）应用环境效果如图3.14所示。
图3.14 全局用户操作站应用环境
2.全局用户操作站功能
(1)工厂过程显示画面如图3.15所示。
图3.15 工厂过程流程图显示画面
(2)系统显示画面
(3)相关信息显示画面
(4)系统智能报警管理功能
(5)全局性的数据库
(6)系统组态
(7)Windows 2000环境的特有功能
3.全局用户操作站的基本操作
4.全局用户操作站的各种组态画面
(1)组细目显示画面
(2)细目显示画面
(3)流程图画面
(4)含趋势子图的流程图画面
(5) 区域趋势画面
(6)组趋势画面
(7)小时平均值画面
(8)区域报警摘要画面
(9)报警信号器画面
(10)DCS系统状态画面
(11)系统菜单画面
(12)工程师主菜单画面
(13) DCS系统维护画面
3.5.2 应用模件
1.应用模件构成
2. 应用模件功能
(1)控制和计算功能
(2)通信功能
3.5.3 先进应用模件
先进应用模件(A X M)硬件主要由硬盘驱动器(HDDT)、工作站接口板(WSI2) 和LCN 节点处理器等组成。与U X S 相似，A X M 也采用双重的处理器。
A X M通过操作站或终端来完成组态。
3.5.4 应用处理平台
应用处理平台(APP)采用双处理器结构设计，其硬件平台的配置与GUS相同。
3.5.5 历史模件
1.历史模件构成
历史模件的硬件由LLCN LCN接口卡、HPK2-2带有2M内存的68020CPU、WDC/SPC温盘（Wren）控制器/灵活外设控制器和温盘构成。
2.历史模件的系统软件
历史模件的系统软件有两部分组成：初始化特性的系统软件和在线属性的系统软件。
3.历史模件的功能
(1)系统软件
(2)应用软件
(3)过程历史数据
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应用组态
3.6 应用组态
应用组态按图3.16所示的步骤进行。
图3.15 应用组态步骤3.6.1 常用操作命令
3.6.2 网络组态文件组态
1.定义用户系统的特性
2.操作范围（系统宽值）
3.HM存储分配
4.NCF组态描述
(1)单元名
(2)区域名
(3)操作台
图3.17操作台组态说明
(4)系统宽值
(5)卷组态
5.检查并安装NCF数据
(1)检查单元名、区域名。
(2)检查LCN节点组态
6.网络组态
网络组态有ON-LINE组态和OFF-LINE组态两种模式。
3.6.3 NIM组态
1.UCN节点组态
2.NIM组态操作
3.NIM组态数据的下装
3.6.4 控制功能组态
，并将它们组织起来，以构成所需的控制回路。
1.组态方式
控制功能组态方式可分为填表方式、语言方式和图形方式。
2.输入 / 输出模块组态
输入输出模块的组态内容大致包括定义输入输出数据点的位号和对点的描述、确定模块在系统中的位置和确定数据点的各项特性等三方面内容。
3.运算模块组态
常用的运算模块有代数运算、信号选择、数据选择、数值限制、报警检查、计算公式和传递函数模块等七类。
4.控制模块组态
控制模块分为反馈控制、逻辑控制和顺序控制三类。
(1)反馈控制模块组态
单回路PID 控制的组态如图 3.17 所示，它由输入模块、PID 模块和输出模块组成。
图3.17 单回路PID 控制的组态图
(2)逻辑控制模块组态逻辑控制模块组态常用的方式有梯形图、逻辑图和指令表三种。图3.18 是某HPM逻辑控制系统关系示意图。
图 3.18 逻辑控制关系
(3) 顺序控制模块组态
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TPS系统在工业生产装置上的应用
3.7 TPS系统在工业生产装置上的应用
3.7.1 工艺简介
线性低密度聚乙烯装置（LLDPE）采用低压气相法流化床聚合工艺，以聚合级乙烯为原料，丁烯-1为共聚单体，氢气为分子量调节剂，使用改进的Z-N催化剂，通过液相预聚合和气相流化床聚合，生产出颗粒状（或粉料）的聚乙烯产品。
线性低密度聚乙烯装置包括原料精制、催化剂制备、预聚合、聚合、溶剂回收、造粒及风送序、包装码垛等工序，其工艺流程如图3.19所示。
图3.19 线性低密度聚乙烯装置工艺流程简图
3.7.2 系统配置
1.系统构成
系统结构如图3.20所示。
图3.20 DCS硬件配置
2.卡件规模
LLDPE的I/O总数约1700多点，应用程序有15个，功能顺序表128个（LCP FST），
自动控制系统课程设计说明书
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书（论文） 课程名称：自动控制理论课程设计 设计题目：直线一级倒立摆控制器设计 院系：电气学院电气工程系 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 设计时间：2016.6.6-2016.6.19 手机： 工业大学教务处
*注：此任务书由课程设计指导教师填写。
直线一级倒立摆控制器设计 摘要：采用牛顿—欧拉方法建立了直线一级倒立摆系统的数学模型。采用MATLAB 分析了系统开环时倒立摆的不稳定性，运用根轨迹法设计了控制器，增加了系统的零极点以保证系统稳定。采用固高科技所提供的控制器程序在MATLAB中进行仿真分析，将电脑与倒立摆连接进行实时控制。在MATLAB中分析了系统的动态响应与稳态指标，检验了自动控制理论的正确性和实用性。 0.引言 摆是进行控制理论研究的典型实验平台，可以分为倒立摆和顺摆。许多抽象的控制理论概念如系统稳定性、可控性和系统抗干扰能力等，都可以通过倒立摆系统实验直观的表现出来，通过倒立摆系统实验来验证我们所学的控制理论和算法，非常的直观、简便，在轻松的实验中对所学课程加深了理解。由于倒立摆系统本身所具有的高阶次、不稳定、多变量、非线性和强耦合特性，许多现代控制理论的研究人员一直将它视为典型的研究对象，不断从中发掘出新的控制策略和控制方法。 本次课程设计中以一阶倒立摆为被控对象，了解了用古典控制理论设计控制器(如PID控制器)的设计方法和用现代控制理论设计控制器(极点配置)的设计方法，掌握MATLAB仿真软件的使用方法及控制系统的调试方法。 1.系统建模 一级倒立摆系统结构示意图和系统框图如下。其基本的工作过程是光电码盘1采集伺服小车的速度、位移信号并反馈给伺服和运动控制卡，光电码盘2采集摆杆的角度、角速度信号并反馈给运动控制卡，计算机从运动控制卡中读取实时数据，确定控制决策(小车运动方向、移动速度、加速度等)，并由运动控制卡来实现该控制决策，产生相应的控制量，使电机转动，通过皮带带动小车运动从而保持摆杆平衡。
过程控制系统实验报告
实验一过程控制系统的组成认识实验 过程控制及检测装置硬件结构组成认识，控制方案的组成及控制系统连接 一、过程控制实验装置简介 过程控制是指自动控制系统中被控量为温度、压力、流量、液位等变量在工业生产过程中的自动化控制。本系统设计本着培养工程化、参数化、现代化、开放性、综合性人才为出发点。实验对象采用当今工业现场常用的对象，如水箱、锅炉等。仪表采用具有人工智能算法及通讯接口的智能调节仪，上位机监控软件采用MCGS工控组态软件。对象系统还留有扩展连接口，扩展信号接口便于控制系统二次开发，如PLC控制、DCS控制开发等。学生通过对该系统的了解和使用，进入企业后能很快地适应环境并进入角色。同时该系统也为教师和研究生提供一个高水平的学习和研究开发的平台。 二、过程控制实验装置组成 本实验装置由过程控制实验对象、智能仪表控制台及上位机PC三部分组成。 1、被控对象 由上、下二个有机玻璃水箱和不锈钢储水箱串接，4.5千瓦电加热锅炉（由不锈钢锅炉内胆加温筒和封闭外循环不锈钢锅炉夹套构成），压力容器组成。 水箱：包括上、下水箱和储水箱。上、下水箱采用透明长方体有机玻璃，坚实耐用，透明度高，有利于学生直接观察液位的变化和记录结果。水箱结构新颖，内有三个槽，分别是缓冲槽、工作槽、出水槽，还设有溢流口。二个水箱可以组成一阶、二阶单回路液位控制实验和双闭环液位定值控制等实验。 模拟锅炉：锅炉采用不锈钢精致而成，由两层组成：加热层（内胆）和冷却层（夹套）。做温度定值实验时，可用冷却循环水帮助散热。加热层和冷却层都有温度传感器检测其温度，可做温度串级控制、前馈－反馈控制、比值控制、解耦控制等实验。 压力容器：采用不锈钢做成，一大一小两个连通的容器，可以组成一阶、二阶单回路压力控制实验和双闭环串级定值控制等实验。 管道：整个系统管道采用不锈钢管连接而成，彻底避免了管道生锈的可能性。为了提高实验装置的使用年限，储水箱换水可用箱底的出水阀进行。 2、检测装置 （液位）差压变送器：检测上、下二个水箱的液位。其型号：FB0803BAEIR，测量范围：0～1.6KPa，精度：0.5。输出信号：4～20mA DC。 涡轮流量传感器：测量电动调节阀支路的水流量。其型号：LWGY－6A，公称压力：6.3MPa，精度：1.0％，输出信号：4～20mA DC 温度传感器：本装置采用了两个铜电阻温度传感器，分别测量锅炉内胆、锅炉夹套的温度。经过温度传感器，可将温度信号转换为4～20mA DC电流信号。 （气体）扩散硅压力变送器：用来检测压力容器内气体的压力大小。其型号：DBYG-4000A/ST2X1，测量范围：0.6～3.5Mpa连续可调，精度：0.2，输出信号为4～20mA DC。 3、执行机构 电气转换器：型号为QZD-1000，输入信号为4～20mA DC，输出信号：20～100Ka气压信号，输出用来驱动气动调节阀。 气动薄膜小流量调节阀：用来控制压力回路流量的调节。型号为ZMAP－100，输入信号为4～20mA DC或0～5V DC，反馈信号为4～20mA DC。气源信号 压力：20~100Kpa，流通能力：0.0032。阀门控制精度：0.1％～0.3％，环境温度：－4～＋200℃。 SCR移相调压模块：采用可控硅移相触发装置，输入控制信号0～5V DC或4～20mA DC 或10K电位器，输出电压变化范围：0～220V AC，用来控制电加热管加热。 水泵：型号为UPA90，流量为30升／分，扬程为8米，功率为180W。
集散控制系统3
DCS（集散控制系统）模拟题 第一部分： 1、DCS产生于那个年代？是从哪两大控制系统发展而来？ 答:DCS产生于二十世纪70年代中期，由美国霍尼韦尔公司提出的。它是由直接数字控制DDC(Direct Digital Control)或监督计算机控制SCC(Supervisory Computer Control)发展来的。 2、DCS的概念如何描述？ 答: DCS(Distributed Control System)分散控制系统的简称,国内一般习惯称之为集散控制系统DCS是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统,综合了计算机、通信、显示和控制等4C技术,其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。 3、DCS的系统结构是什么？可图示。 4、何为全集成自动化（TIA）？ 答: TIA 是高度自动化的工业系统产品简称。TIA 的中文含义是，完全集成自动化。TIA 是一个由西门子公司从１９９６年开发和完善的策略构造和策略理念。这套策略定义了所有涉及到的个体部件，工具和相应的服务（替换部件服务，等）是如何构成一个整体的。这个整体承担着四个自动化层面的一致性。管理层面、策划层面、控制层面、工作层面。
TIA 的这个一致性提供给相应企业在创造价值环节（OEM，系统策划和客户终端）一个简便并且经济的过程。子定义：一个自动化系统必须要由拖动系统（变频器+ 马达）和可编程控制器来实现。 5、PROFIBUS-DP网络最多可连接多少个站点？其通讯率是多少？ 答: PROFIBUS-DP总线上最多站点（主-从设备）数为126。通讯波特率从9.6Kbit/s到12Mbit/s。 第二部分：综合应用题 制作方案书 某企业年产20万吨/年三元硫基复合肥的生产主要有以下4个工段完成：磷酸工段、氢钾工段、制氨工段、复合工段，各工段的I/O点如下表： 置1台ES、4台OS，报表、报警打印机各1台，每个工段配置1套AS，I/O可集中配置也可分布式配置，按15%余量。并选用合适的通讯网络。 请写出较合理的方案配置书（包含以下内容：1、配置方案说明2、系统配置图3、I/O 模板数量计算说明4、软硬件配置清单）。 附：可供选择的主要硬件 1、工控机 SIMATIC箱式PC
集散控制系统试卷及答案(2012)
昆明理工大学试卷（）B5-1 考试科目：集散控制系统考试日期：命题教师： 学院：信自专业班级：自动化07、测控07 学生姓名：学号： 任课教师：课序号：考试座位号： 一、填空题(共32 分，每空1分) 1、DCS 设计思想是分散________、集中________，设计原则是分而 ________、综合________。 2、一个典型的DCS应该包括四大部分组成：至少一台___________站，至少一台___________站，一台___________站（也可以兼做）和一条通信系统。 3、在DCS操作站的画面体系中有___________、____________及______________这三种类型的显示画面。 4、DCS 控制层软件的基本功能可以概括为__________________、____________、____________、及I/O 数据的输出。 5、现场总线是自动化领域的通信、网络技术, 也被称之为工厂的____________。 6、集散控制系统是___________、___________、___________、___________技术（简称四C技术）发展的产物。
B5-2 7、发送装置和接收装置之间的信息传输通路称为___________，它包括 ___________和有关的中间设备。 8、DCS中报警优先级由高到底依次是：___________、___________、___________、___________和___________。 9、集散控制系统中，各种在组态中定义的回路控制算法、顺序控制算法、计算功能均在____________中实现。 10请列出主要DCS 生产厂家及产品①厂家:____________产品:____________ ②厂家:____________产品:____________③厂家:____________产 品:____________。 二、名词解释(12分,每题3分) 1、实时 2、在线 3、集散控制系统
课程设计—材料分拣控制系统
材料分拣控制系统设计 自动化专业课程设计
一．设计要求 设计于东控制系统模拟自动化工业生产过程，通过传感器采集信号，利用PLC 控制器实现对电机和气缸的控制，完成对不同材料的分拣，系统的调速定位控制可进行PID控制 主要技术参数 1．电源：AC220V±10%（带保护地三芯插座） 2．气源：0.2Mpa~0.85Mpa洁净压缩空气 3．分拣容： （1）金属与非金属料块 （2）某一颜色料块 （3）金属中某一颜色料块 （4）非金属中某一颜色料块 （5）金属中某一颜色料块和非金属中某一颜色料块 建议分拣颜色为：红、黄、蓝；建议分拣材料为：铁、铝、塑料 4．外形尺寸：800X500X1100 mm 二．设计方案 实物图
图一材料分拣装置结构图(正面) 1-输送带；2-输送带驱动电机；3-料块仓库；4-分类储存滑道；5-料仓料块检测传感器；6-电感式识别传感器；7-电容式识别传感器；8-颜色识别传感器；；9-旋转编码器；10-手动操作盘 图二材料分拣装置结构图(后面)
12-气缸；13-气源过滤减压阀；14-电磁阀；15-控制器；16-端子板；17-继电器；18-功能转换开关。 材料分拣装置由料块仓库、电动输送带、自动分拣部件、控制器和手动操作盘组成，如图一和图二所示。 料块仓库是一个手动入库自动出库的部件。使用时可将料块放入仓库中，当光电传感器感测到料块时系统开始运行，即启动输送带并由出库气缸将库最底层料块推入输送带。 电动输送带是由交流减速电机驱动的皮带式水平输送装置。它将料块匀速平稳的送至自动分拣部件。 自动分拣部件由传感器、旋转编码器、微型直线气缸及滑道组成。当传感器检测到相应料块时，对应的气缸将其推入应去的滑道；当料块的材料或颜色为非分拣要求时，经旋转编码器计量后对应的气缸将其推入应去的滑道。 控制器采用PLC。它接受料仓传感器、各料块传感器、旋转编码器、气缸位置传感器的信号，根据要求分别控制输送带电机和各电磁换向阀。 手动操作盘可以通过按钮控制装置的各种动作，并实现自动运行的启动。 本装置还可以与其他装置联机运行（如本厂生产的机械手模型），构成连续性生产线模型。
集散实验报告
集散控制系统及应用实验报告 学院（部）： 专业：自动化 班级：姓名：学号： 2016年12月 实验一CENTUM VP系统的认识实验
实验目的: 1.了解集散控制系统的组成和结构 2.熟悉系统规模和控制站规模 3.掌握控制站卡件型号，名称，性能以及输入输出点数 4.掌握控制站的地址设置 实验原理：集散系统实质上是一种分散型自动化系统，又称做以微处理机为基础的分散综合自动化系统。集散系统具有分散监控和集中综合管理两方面的特征，而更将"集"字放在首位，更注重于全系统信息的综合管理。80年代以来，集散系统逐渐取代常规仪表，成为工业自动化的主流。工业自动化不仅体现在工业现场，也体现在企业事务行政管理上。集散系统的发展及工业自动化的需求，导致了一个更庞大、更完善的计算机集成制造系统CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）的诞生。 集散系统一般分为三级：过程级、监控级和管理信息级。集散系统是将分散于现场的以微机为基础的过程监测单元、过程控制单元、图文操作站及主机（上位机）集成在一起的系统。它采用了局域网技术，将多个过程监控、操作站和上位机互连在一起，使通信功能增强，信息传输速度加快，吞吐量加大，为信息的综合管理提供了基础。因为CIMS具有提高生产率、缩短生产周期等一系列极具吸引力的优点，所以已经成为未来工厂自动化的方向。 实验内容：集散型控制(Distributed Control System)是解决现代大型系统控制的有效方法，它的实质是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种新型控制技术，具有通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集中、人机界面友好、安装简单规范化、调试方便、运行安全可靠等特点。在相关的工控组态软件下进行模拟设计多点传感器数据传输控制组态设计，要求界面设计合理规范，数据传输控制动作设计合理。 实验步骤：组态”的概念来自英文configuration。使用软件工具对计算机及软件的各种资源进行配置，达到使计算机或软件按照预先设置，自动执行待定任务，满足使用者要求的目的。通过软件采用非编程的操作方式，进行参数填写、图形连接和文件生成等，使得软件乃至整个系统具有某种指定的功能。 1.分布式控制系统的组态： 系统组态：组成系统的各设备间的连接 画面组态：操作站的各种画面、画面间连接 控制组态：完成各控制器、过程控制装置结构连接、参数设置等 功能块或算法 功能块或算法：控制系统结构中的基本单元。 （1）组成： 功能块是由分布式系统制造商提供的系统应用程序，由不同需功能的子程序组成，主要包括结构参数、设置参数和可调整参数。 从可组态性的要求出发，功能块的参数应具有易设置、易调整的特点。 结构参数： 功能参数——子功能、不同数据类型、多输入信号；充分利用内存、减少消耗。连接参数——功能参数与外部的连接；软连接 设置参数：系统设置参数和用户设置参数 可调整参数：运行元可调参数和工程师可调参数
控制系统课程设计
控制系统（1）课程设计指导书1 2012-2013学年第一学期 班级：电气定单2009级一班 指导教师：张开如 一、课程设计任务书 1.课程设计题目：双闭环直流调速系统的设计 2.课程设计主要参考资料 （1）电力拖动自动控制系统-运动控制系统，陈伯时主编，第3、4版，机械工业出版社 （2）电力电子技术（教材），王兆安，黄俊主编，机械工业出版社 （3）电力电子技术，孙树朴等编著，2000.7，中国矿业大学出版社 3.课程设计应解决主要问题 （1）推导双闭环调速系统的静特性方程式：工作段和下垂段静特性方程式； （2）计算系统的稳态参数； （3）用工程设计方法进行动态设计，确定ASR和ACR结构并选择参数（注：应考虑给定和反馈滤波）； （4）画出三相全控桥式晶闸管整流电路图，计算晶闸管定额参数（电压、电流等）。 4.课程设计相关附件 这一项不填（所有相关图纸画在设计过程中的相关位置）。 5.时间安排 共四周：2012.8.27～2012.9.21。 第一、二周：2012.8.27～2012.9.7理论设计。要求：根据指导书进行设计。 第三、四周：2012.9.10～2012.9.21实验室调试（根据实验室情况，可以延期到四周后的周六或周日做实验）。 二、已知条件及控制对象的基本参数 （1）已知电动机参数为：额定功率P N=3kW，额定电压U N=220V，额定电流I N=17.5A，额定转速n N=1500r/min，电枢绕组电阻R a=1.25Ω，GD2=3.53N·m2。 （2）采用三相全控桥式晶闸管整流，整流装置内阻R rec =1.3Ω。平波电抗器电阻R L=0.3Ω。整流回路总电感L=200mH（考虑了变压器漏感等）。 （3）采用速度、电流双闭环调节。这里暂不考虑稳定性问题，设ASR和ACR均采用PI调节器，ASR 限幅输出U im*=-10V，ACR限幅输出U ctm=10V，ASR和ACR的输入电阻R o=20KΩ，最大给定U nm*=10V，调速范围D=20，静差率s=10%，堵转电流I dbl=2.1I N，临界截止电流I dcr=2I N。 （4）设计指标：电流超调量σi %≤5%，空载起动到额定转速时的转速超调量σn≤10%，空载起动到额定转速的过渡过程时间 t S≤1.5s。 三、设计要求 （1）画出双闭环调速系统的电路原理图和系统的稳态结构图（设ASR和ACR均采用PI调节器）； （2）推导系统的静特性方程式：工作段和下垂段静特性方程式； （3）计算系统的稳态参数，包括：推导计算K ASR公式、推导计算K ACR公式；计算C e、n cr(临界截止电流I dcr对应的电动机转速)、电流反馈系数β、K ASR、K S和K ACR； （4）用工程设计方法进行动态设计，决定ASR和ACR结构并选择参数（注：应考虑给定和反馈滤波）； （5）动态设计过程中画出双闭环调速系统的电路原理图及动态结构图； （6）画出三相全控桥式晶闸管整流电路图，计算晶闸管定额参数； （7）（此小题为选做）若选用锯齿波垂直移相相控触发电路，试画出与电流调节器输出信号和各晶闸管的连接线路图，并选择触发电路同步电压（画出晶闸管主电路及同步变压器）。 四、设计方法及步骤 1.稳态设计 （1）画系统的稳态结构图时，应先画出电路原理图，而此时的PI调节器只有两种状态：饱和-输出达到限幅植，不饱和-输出未达到限幅植。参考教材。 （2）在推导系统的静特性方程式时，注意所谓工作段是指调节器的输出未达到限幅植，此时的稳态结构图参考教材。下垂段静特性方程式是指速度调节器的输出达到限幅植，此时只有电流环起
自动控制系统实验报告
自动控制系统实验报告 学号： 班级： 姓名: 老师：
一．运动控制系统实验 实验一.硬件电路的熟悉和控制原理复习巩固 实验目的：综合了解运动控制实验仪器机械结构、各部分硬件电路以及控制原理，复习巩固以前课堂知识，为下阶段实习打好基础。 实验内容：了解运动控制实验仪的几个基本电路： 单片机控制电路（键盘显示电路最小应用系统、步进电机控制电路、光槽位置检测电路） ISA运动接口卡原理（搞清楚译码电路原理和ISA总线原理） 步进电机驱动检测电路原理（高低压恒流斩波驱动电路原理、光槽位置检测电路）两轴运动十字工作台结构 步进电机驱动技术（掌握步进电机三相六拍、三相三拍驱动方法。） 微机接口技术、单片机原理及接口技术，数控轮廓插补原理，计算机高级语言硬件编程等知识。 实验结果： 步进电机驱动技术： 控制信号接口： （1）PUL：单脉冲控制方式时为脉冲控制信号，每当脉冲由低变高是电机走一步；双 脉冲控制方式时为正转脉冲信号。 （2）DIR：单脉冲控制方式时为方向控制信号，用于改变电机转向；双脉冲控制方式 时为反转脉冲信号。
（3）OPTO ：为PUL 、DIR 、ENA 的共阳极端口。 （4）ENA ：使能/禁止信号，高电平使能，低电平时驱动器不能工作，电机处于自由状 态。 电流设定： （1）工作电流设定： （2）静止电流设定： 静态电流可用SW4 拨码开关设定，off 表示静态电流设为动态电流的一半，on 表示静态电流与动态电流相同。一般用途中应将SW4 设成off ，使得电机和驱动器的发热减少，可靠性提高。脉冲串停止后约0.4 秒左右电流自动减至一半左右（实际值的60％），发热量理论上减至36％。 （3）细分设定： （4）步进电机的转速与脉冲频率的关系 电机转速v = 脉冲频率P * 电机固有步进角e / (360 * 细分数m) 逐点比较法的直线插补和圆弧插补： 一．直线插补原理： 如图所示的平面斜线AB ，以斜线起点A 的坐标为x0，y0，斜线AB 的终点坐标为(xe ，ye)，则此直线方程为： 00 00Y Ye X Xe Y Y X X --= -- 取判别函数F ＝(Y —Y0)(Xe —Xo)—(X-X0)(Ye —Y0)
集散控制系统学习心得
集散控制系统课程学习报告 学院名称：电气学院 专业班级： 1 学生姓名： 学生学号： 2013年12 月
集散控制系统学习心得 通过本课程的学习，让我对集散控制系统有了初步的了解下面就本学期的学习对本课程做介绍。 一、集散控制系统(DCS)简介 DCS，即所谓的分布式控制系统，或在有些资料中称之为集散系统，是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。在系统功能方面，DCS和集中式控制系统的区别不大，但在系统功能的实现方法上却完全不同。 首先，DCS的骨架——系统网络，它是DCS的基础和核心。由于网络对于DCS整个系统的实时性、可靠性和扩充性，起着决定性的作用，因此各厂家都在这方面进行了精心的设计。对于DCS的系统网络来说，它必须满足实时性的要求，即在确定的时间限度内完成信息的传送。这里所说的“确定”的时间限度，是指在无论何种情况下，信息传送都能在这个时间限度内完成，而这个时间限度则是根据被控制过程的实时性要求确定的。因此，衡量系统网络性能的指标并不是网络的速率，即通常所说的每秒比特数（bps），而是系统网络的实时性，即能在多长的时间内确保所需信息的传输完成。系统网络还必须非常可靠，无论在任何情况下，网络通信都不能中断，因此多数厂家的DCS均采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。为了满足系统扩充性的要求，系统网络上可接入的最大节点数量应比实际使用的节点数量大若干倍。这样，一方面可以随时增加新的节点，另一方面也可以使系统网络运行于较轻的通信负荷状态，以确保系统的实时性和可靠性。在系统实际运行过程中，各个节点的上网和下网是随时可能发生的，特别是操作员站，这样，网络重构会经常进行，而这种操作绝对不能影响系统的正常运行，因此，系统网络应该具有很强在线网络重构功能。 其次，这是一种完全对现场I/O处理并实现直接数字控制（DOS）功能的网络节点。一般一套DCS中要设置现场I/O控制站，用以分担整个系统的I/O和控制功能。这样既可以避免由于一个站点失效造成整个系统的失效，提高系统可靠性，也可以使各站点分担数据采集和控制功能，有利于提高整个系统的性能。DCS的操作员站是处理一切与运行操作有关的人机界面（HMI-Human Machine Interface或operator interface）功能的网络节点。系统网络是DCS的工程师站，它是对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络节点，其主要功能是提供对DCS进行组态，配置工作的工具软件（即组态软件），并在DCS在线运行时实时地监视DCS网络上各个节点的运行情况，使系统工程师可以通过工程师站及时调整系统配置及一些系统参数的设定，使DCS随时处在最佳的工作状态之下。与集中式控制系统不同，所有的DCS都要求有系统组态功能，可以说，没有系统组态功能的系统就不能称其为DCS。 DCS自1975年问世以来，已经经历了二十多年的发展历程。在这二十多年中，DCS虽然在系统的体系结构上没有发生重大改变，但是经过不断的发展和完善，其功能和性能都得到了巨大的提高。总的来说，DCS正在向着更加开放，更加标准化，更加产品化的方向发展。作为生产过程自动化领域的计算机控制系统，传统的DCS仅仅是一个狭义的概念。如果以为DCS只是生产过程的自动化系统，那就会引出错误的结论，因为现在的计算机控制系统的含义已被大大扩展了，它不仅包括过去DCS中所包含的各种内容，还向下深入到了现场的每台测量设备、执行机构，向上发展到了生产管理，企业经营的方方面面。传统意义上的DCS现在仅仅是指生产过程控制这一部分的自动化，而工业自动化系统的概念，则应定位到企业全面解决方案，即total solution 的层次。只有从这个角度上提出问题并解决问题，才能使计算机自动化真正起到其应有的作用。 进入九十年代以后，计算机技术突飞猛进，更多新的技术被应用到了DCS之中。PLC是一种针对顺序逻辑控制发展起来的电子设备，它主要用于代替不灵活而且笨重的继电器逻
控制系统课程设计大纲
控制系统课程设计大纲 课程名称：《运动控制系统》课程设计 授课单位：电气工程学院 课程类型：专业课 授课学时及学分：讲课24学时 适用对象：自动化及相近专业 先修课程：电力拖动自动控制系统、电力电子技术、自动控制原理、电子技术 一、课程设计的目的 课程设计是本课程教学中极为重要的实践性教学环节，它不但起着提高本课程教学质量、水平和检验学生对课程内容掌握程度的作用，而且还将起到从理论过渡到实践的桥梁作用。因此，必须认真组织，周密布置，积极实施，以达到下述教学目的。 （1）通过课程设计，使学生进一步巩固、深化和扩充在交直流调速及相关课程方面的基本知识、基本理论和基本技能，达到培养学生独立思考、分析和解决实际问题的能力。 （2）通过课程设计，使学生养成严谨科学、严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风，达到提高学生基本素质的目的。 （3）通过课程设计，让学生独立完成一项直流或交流调速系统课题的基本设计工作，达到培养学生综合应用所学知识和实际查阅相关设计资料的能力的目的。 （4）通过课程设计，使学生熟悉设计过程，了解设计步骤，掌握设计内容，达到培养学生工程绘图和编写设计说明书能力的目的，为学生今后从事相关方面的实际工作打下良好基础。 二、课程设计的要求 （1）根据设计课题的技术指标和给定条件，在教师指导下，能够独立而正确地进行方案论证和设计计算，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整。（2）要求学生掌握直流调速系统的设计内容、方法和步骤。 （3）要求会查阅有关参考资料和手册等。 （4）要求学会选择有关元件和参数。 （5）要求学会绘制有关电气系统图和编制元件明细表。 （6）要求学会编写设计说明书。 三课程设计的选题原则 本课程设计的选题要坚持难易适度、繁简适量的原则，避免选题过于简易或过于繁难，以防学生无事可做或无力完成。 四、课程题目及设计内容 题目一：不可逆V-M双闭环直流调速系统设计 (一) 性能指标要求： 稳态指标：系统无静差
控制系统的典型环节的模拟实验报告修订版
控制系统的典型环节的 模拟实验报告修订版 IBMT standardization office【IBMT5AB-IBMT08-IBMT2C-ZZT18】
课程名称：控制理论乙指导老师：成绩：实验名称：控制系统典型环节的模拟实验类型：同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1．熟悉超低频扫描示波器的使用方法 2．掌握用运放组成控制系统典型环节的电子电路 3．测量典型环节的阶跃响应曲线 4．铜鼓哦是暗夜男了解典型环节中参数的变化对输出动态性能的影响 二、实验内容和原理 以运算放大器为核心元件，由其不同的RC输入网络和反馈网络组成的各种典型环节，如下图所示。
右图中可以得到： 由上式可求得有下列模拟电路组成的典型环节的传递函数及其单位阶跃响应 1．积分环节 连接电路图如下图所示 和第一个实验相同，电源为峰峰值为30V 的阶跃函数电源，运放为LM358型号运放。在这次实验中，R2并不出现在电路中，所以我们可以同时调节R1的值和C 的值来改变该传递函数的其他参量值。具体表达式为： 式中：RC T = 由表达式可以画出在阶跃函数的激励下，电路所出现的阶跃响应图像 实验要求积分环节的传递函数需要达到（1）s s G 1)(1=（2）s s G 5.01)(2= 2．比例微分环节 连接电路图如下图所示 在该电路中，实验器材和第一次实验与第二次实验不变，R2仍然固定为1M 不改变。R1与C 并联之后与运算放大器的负端相连，R2接在运放的输出端和负输入端两端，起到了负反馈调节作用。具体表达式为： 式中，12R R K = ，C R T 1= 由表达式可以画出在阶跃函数的激励下，电路所出现的阶跃响应图像
仪表DCS集散控制系统介绍
仪表DCS集散控制系统介绍 集散控制系统（Distributed control system）是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称DCS系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人-机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。 集散控制系统一般有以下四部分组成： 现场控制级:又称数据采集装置，主要是将过程非控变量进行数据采集和预处理，而且对实时数据进一步加工处理，供CRT操作站显示和打印，从而实现开环监视，并将采集到的数据传输到监控计算机。输出装置在有上位机的情况下，能以开关量或者模拟量信号的方式，向终端元件输出计算机控制命令。这一个级别直接面对现场，跟现场过程相连。比如阀门、电机、各类传感器、变送器、执行机构等等。它们都是工业现场的基础设备、同样也是DCS的基础。在DCS系统中，这一级别的功能就是服从上位机发来的命令，同时向上位机反馈执行的情况。拿军队来举例的话，可以形容为最底层的士兵。它们只要能准确地服从命令，并且准确地向上级汇报情况即完成使命。至于它与上位机交流，就是通过模拟信号或者现场总
线的数字信号。由于模拟信号在传递的过程或多或少存在一些失真或者受到干扰，所以目前流行的是通过现场总线来进行DCS信号的传递。 过程控制级:又称现场控制单元或基本控制器，是DCS系统中的核心部分。生产工艺的调节都是靠它来实现。比如阀门的开闭调节、顺序控制、连续控制等等。 上面说到现场控制级是“士兵”，那么给它发号施令的就是过程控制级了。它接受现场控制级传来的信号，按照工艺要求进行控制规律运算，然后将结果作为控制信号发给现场控制级的设备。所以，过程控制级要具备聪明的大脑，能将“士兵”反馈的军情进行分析，然后做出命令，以使“士兵”能打赢“战争”。这个级别不是最高的，相当于军队里的“中尉”。它也一样必须将现场的情况反馈给更高级别的“上校”也就是下面讲的过程管理级。 过程管理级:DCS的人机接口装置，普遍配有高分辨率、大屏幕的色彩CRT、操作者键盘、打印机、大容量存储器等。操作员通过操作站选择各种操作和监视生产情况、这个级别是操作人员跟DCS交换信息的平台。是DCS 的核心显示、操作跟管理装置。操作人员通过操作站来监视和控制生产过程，可以通过屏幕了解到生产运行情况，了解每个过程变量的数字跟状态。这一级别在军队中算是很高的“上校”了。它所掌握的“大权”可以根据需要随时进行手动自动切换、修改设定值，调整控制信号、操纵现场设备，以实现对生产过程的控制。
自动控制系统课程设计
黑龙江科技大学 自动控制系统课程设计 课程名称自动控制系统课程设计 班级 学号 姓名
第一章系统工作原理 直流电机调速控制系统的原理框图如图1-1所示： 图1-1 原理框图 1.1 结构与调速原理 直流电机由定子和转子两部分组成，其间有一定的气隙。其构造的主要特点是具有一个带换向器的电枢。直流电机的定子由机座、主磁极、换向磁极、前后端盖和刷架等部件组成。其中主磁极是产生直流电机气隙磁场的主要部件，由永磁体或带有直流励磁绕组的叠片铁心构成。直流电机的转子则由电枢、换向器（又称整流子）和转轴等部件构成。其中电枢由电枢铁心和电枢绕组两部分组成。电枢铁心由硅钢片叠成，在其外圆处均匀分布着齿槽，电枢绕组则嵌置于这些槽中。换向器是一种机械整流部件。由换向片叠成圆筒形后，以金属夹件或塑料成型为一个整体。各换向片间互相绝缘。换向器质量对运行可靠性有很大影响。 直流电机斩波调速原理是利用可控硅整流调压来达直流电机调速的目的，利用交流电相位延迟一定时间发出触发信号使可控硅导通即为斩波，斩波后的交流电经电机滤波后其平均电压随斩波相位变化而变化。为了达到控制直流电机目的，在控制回路加入了速度、电压、电流反馈环路和PID调节器来防止电机由于负载变化而引起的波动和对电机速度、电压、电流超常保护。
第二章主电路的设计与分析 2.1 主电路的各个部分电路 主电路主要环节是：整流电路、斩波电路。 图2-1 调速系统 直流脉宽调速系统的组成如图2-1所示，由主电路、控制及保护电路、信号检测电路三大部分组成。二极管整流桥把输入的交流电变为直流电，电阻R1为起动限流电阻，C1为滤波电容。可逆PWM变换器主电路系采用MOSFET所构成的H型结构形式，它是由四个功率IGBT管（VT1、VT2、VT3、VT4）和四个续流二极管（VD1、VD2、VD3、VD4）组成的双极式PWM可逆变换器，根据脉冲占空比的不同，在直流电机M上可得到正或负的直流电压。 2.1.1 整流电路 晶体二极管桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。这种电路，只要增加两只二极管口连接成"桥"式结构，便具有全波整流电路的优点，而同时在一定程度上克服了它的缺点。
过程控制系统实验报告
《过程控制系统实验报告》 院－系： 专业： 年级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 2015 年6 月
过程控制系统实验报告 部门：工学院电气工程实验教学中心实验日期：年月日 姓名学号班级成绩 实验名称实验一单容水箱液位定值控制实验学时 课程名称过程控制系统实验及课程设计教材过程控制系统 一、实验仪器与设备 A3000现场系统，任何一个控制系统，万用表 二、实验要求 1、使用比例控制进行单溶液位进行控制，要求能够得到稳定曲线，以及震荡曲线。 2、使用比例积分控制进行流量控制，能够得到稳定曲线。设定不同的积分参数，进行 比较。 3、使用比例积分微分控制进行流量控制，要求能够得到稳定曲线。设定不同的积分参数，进行比较。 三、实验原理 (1)控制系统结构 单容水箱液位定值(随动)控制实验，定性分析P, PI，PD控制器特性。 水流入量Qi由调节阀u控制，流出量Qo则由用户通过负载阀R来改变。被调量为水位H。使用P,PI , PID控制，看控制效果，进行比较。 控制策略使用PI、PD、PID调节。 (2)控制系统接线表 使用ADAM端口测量或控制量测量或控制量标号使用PLC端 口 锅炉液位LT101 AI0 AI0 调节阀FV101 AO0 AO0 四、实验内容与步骤 1、编写控制器算法程序，下装调试；编写测试组态工程，连接控制器，进行联合调试。这些步骤不详细介绍。
2、在现场系统上，打开手阀QV-115、QV-106，电磁阀XV101（直接加24V到DOCOM，GND到XV102控制端），调节QV-116闸板开度(可以稍微大一些)，其余阀门关闭。 3、在控制系统上，将液位变送器LT-103输出连接到AI0，AO0输出连到变频器U-101控制端上。 注意：具体哪个通道连接指定的传感器和执行器依赖于控制器编程。对于全连好线的系统，例如DCS，则必须安装已经接线的通道来编程。 4、打开设备电源。包括变频器电源，设置变频器4-20mA的工作模式，变频器直接驱动水泵P101。 5、连接好控制系统和监控计算机之间的通讯电缆，启动控制系统。 6、启动计算机，启动组态软件，进入测试项目界面。启动调节器，设置各项参数，将调节器的手动控制切换到自动控制。 7、设置PID控制器参数，可以使用各种经验法来整定参数。这里不限制使用的方法。 五、实验结果记录及处理 六、实验心得体会： 比例控制特性：能较快克服扰动的影响，使系统稳定下来，但有余差。 比例积分特性：能消除余差，它能适用于控制通道时滞较小、负荷变化不大、被控量不允许由余差的场合。 比例微分特性：对于改善系统的动态性能指标，有显著的效果。
集散控制系统必备知识
模块一集散控制系统必备知识 【任务目标】 1、通过与模拟控制系统比较，认识计算机控制系统及其组成。 2、了解计算机控制系统的应用类型、发展史。 3、了解计算机通信网络的概念和通信协议。 4、掌握集散控制系统的硬件结构。 5、了解集散控制系统的软件体系。 6、提高查阅资料和信息处理的能力、交流表达能力及团队合作能力。 【任务内容】 阅读能力训练环节 任务内容：了解本课程的性质、内容、任务及学习方法，对目前市场上所常用的计算机控制系统的使用情况进行了解和比较，掌握计算机控制系统的组成原理、信号处理原理；了解计算机通信基本知识，掌握通信网络基础知识及网络控制方法，了解集散控制系统的设计思想及其发展过程，掌握集散控制系统的基本概念、体系结构及各层次的主要功能，了解集散控制系统的软件体系，了解集散系统的组态软件。具体要求如下： 一、一般了解（表面了解） 1、会说目前市场上所常用的计算机控制系统的组成、类型及应用？ 2、会讲集散控制系统的设计思想及其发展过程？（背景、发展） 3、会说市场上常见的应用数据通信的例子。 4、会说常见通信网络的拓扑结构。 5、会讲集散控制系统是什么？（定义、特点、应用场合） 6、会说市场上起主导地位的集散控制系统有哪些？（品牌、分类、系列、型号、图片） 7、能说出三种以上市场上常用DCS的性价比。 8、能说出三种以上常用的集散控制系统的组态软件。 二、核心理解（内在理解） 1、能表述计算机控制系统的组成原理、信号处理原理。（结构、原理、特点）。 2、能正确表述集散控制系统的基本概念、体系结构及各层次的主要功能。 3、能够识别现有实训装置中集散控制系统的各个组成部分及相互联系。 三、根据上述要求，独立咨询相关信息，通过收集、整理、提炼完成表1-2～表1-5的填写训练，重点研究表1-3的相关内容，填写结果的参考评分标准见表1-7。 四、配分：本项目工时180分钟，满分为100分，比重70%。 综合能力训练环节 以小组为单位，总结上面任务的实施经验，并回答教师提出的问题。回答问题要求包含以下要素： 1）小组成员。 2）各成员的身份（以分工不同划分）。 3）经验总结报告主题及内涵。 4）小组共性经验（共性优点，共性缺点）。 5）小组个性经验（个性优点，个性缺点）。 6）存在的问题。 7）将如何改进或解决存在的问题。 8）给同学的建议。 9）回答核心问题： 10）回答限时：每小组5分钟，共60分钟。 11）配分：本项目工时90分钟，本项目满分100分，比重30%。
集散控制系统与现场总线技术实验指导书2利用Profibus组网
实验二利用Profibus组网 一、实验目的 （1）了解I501过程控制及工控系统实验室Profibus-DP现场总线控制网络的构成； （2）初步掌握Profibus网络的组态方法； （3）在西门子人机界面上熟练进行对各个站点的监视和控制。 二、实验设备 A3000高级过程控制实验系统（6套，含西门子S7-200PLC6台，带EM277模块）、西门子人机界面1套、S7-300PLC一台。 三、实验步骤 1、了解I501过程控制及工控系统实验室Profibus-DP网络的构成 过程控制及工控系统实验室Profibus-DP网络由以下站点构成： 1）靠窗边从左到右依次为：西门子人机界面（站地址10）、5号S7-200站（站地址5）、6号S7-200站（站地址6）； 2）靠左墙为11号S7-200站（站地址11）； 3）靠走廊从作到右依次为12号S7-200站（站地址12）、13号S7-200站（站地址13）和14号站（站地址14）。 2、了解S7-200站点的模块构成以及Profibus-DP网的连接方法 1）每个S7-200站点由CPU222CN AC/DC/RLY 模块、EM235 CN AI4/AQ1 ×12bit和EM277 Profibus DP 构成。 2）观察Profibus-DP电缆的结构和与EM277模块的链接，以及终端电阻的接入与否。 3）观察EM277模块上站地址设置开关的位置与站地址的关系。 3、利用西门子人机界面（Siematic Panel）对S7-200站点进行监视和控制 1）开启各个A3000高级过程控制系统实验台上的S7-200站点，将下水箱液位输出信号接入PLC的AI0，PLC的AO0接变频器控制信号输入，构成利用变频器进行控制的单回路水位定值控制系统，相关管路阀门也应设置为相应的开关状态； 2）开启西门子人机界面（Siematic Panel），首先出现的是“系统”画面； 3）按F19进入“主画面”，它显示出了系统的结构。 4）按F4（下一步），则进入站点选择画面，它显示了5、6、11、12、13、14号站点，以及进入每个站点的“远程监视”和“远程控制”功能的按键。 5）按F4（进入），则进入11号站的“远程控制”功能。 6）画面上显示了“实验一单容水箱特性测试”、“实验二双容水箱特性测试”、“实验三锅炉水温特性测试”、“实验四调节阀支路流量特性”、“实验五水泵压力特性测试”、“实验六单容水箱定值控制”、“实验七双容水箱定值控制”、“实验八三容水箱定值控制”、“实
控制系统仿真实验报告
哈尔滨理工大学实验报告 控制系统仿真 专业：自动化12-1 学号：1230130101 姓名：
一．分析系统性能 课程名称控制系统仿真实验名称分析系统性能时间8.29 地点3# 姓名蔡庆刚学号1230130101 班级自动化12-1 一．实验目的及内容： 1. 熟悉MATLAB软件的操作过程； 2. 熟悉闭环系统稳定性的判断方法； 3. 熟悉闭环系统阶跃响应性能指标的求取。 二．实验用设备仪器及材料： PC, Matlab 软件平台 三、实验步骤 1. 编写MATLAB程序代码； 2. 在MATLAT中输入程序代码，运行程序； 3.分析结果。 四．实验结果分析： 1.程序截图
得到阶跃响应曲线 得到响应指标截图如下
2.求取零极点程序截图 得到零极点分布图 3.分析系统稳定性 根据稳定的充分必要条件判别线性系统的稳定性最简单的方法是求出系统所有极点,并观察是否含有实部大于0的极点，如果有系统不稳定。有零极点分布图可知系统稳定。
二．单容过程的阶跃响应 一、实验目的 1. 熟悉MATLAB软件的操作过程 2. 了解自衡单容过程的阶跃响应过程 3. 得出自衡单容过程的单位阶跃响应曲线 二、实验内容 已知两个单容过程的模型分别为 1 () 0.5 G s s =和5 1 () 51 s G s e s - = + ，试在 Simulink中建立模型，并求单位阶跃响应曲线。 三、实验步骤 1. 在Simulink中建立模型，得出实验原理图。 2. 运行模型后，双击Scope，得到的单位阶跃响应曲线。 四、实验结果 1．建立系统Simulink仿真模型图，其仿真模型为