DCS自动控制系统组态

中国石油大学

自动控制系统组态

实验报告

学生姓名：

学号：

系别：

专业年级：

2015年07月14 日一、设计任务与要求

设计任务：利用实验室的多容水箱及其辅助检测设备，并采用浙大中控作为控制器的硬件，设计一个液位控制系统，使液位能够保持在设定的范围内。

设计要求：

1、熟悉工艺流程。

2、熟悉使用浙大中控设计控制系统的过程。

3、熟悉设计、运行的基本原理。

4、熟悉控制系统的参数调整过程。

5、利用实验室现有装置设计一个水箱液位自动控制系统。

1.1 概述：

，全称：，定义：是分散控制系统（）的简称，国内一般习惯称为集散控制系统。它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（）、通讯（）、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、组态方便。

二、串级水箱控制系统原理

被控系统原理图：型过程控制系统实验装置原理图

上图为三容水箱液位控制系统，该装置由三容水箱主体、电动调节阀、变频泵、工频泵、储水水箱组成。

该装置包含的上水箱、中水箱、下水箱的液位构成被控对象，对每个水箱可以通过电动调节阀和改变变频泵的转速来控制其流量特性，其进入每个水箱前的阀阻和每个水箱下边的挡板阀也可以通过人工调节改变水箱液位，故可以构成不同阶次的被控对象。

通过组态可以得知上水箱、中水箱、下水箱的液位和左右两边的流量，通过综合调节来时这个液位系统达到理想的预定值。

三、液位串级控制系统组成结构

3.1硬件部分

被控对象

水箱：包括上水箱、中水箱、下水箱和储水箱。上、中、下

水箱采用淡蓝色优质有机玻璃，便于学生直接观察液位的变化和记录结果。水箱底部均接有扩散硅压力传感器与变送器可对水箱的压力和液位进行检测和变送。上、中、下水箱可以组合成一阶、二阶、三阶单回路液位控制系统和双闭环、三闭环液位串级控制系统。储水箱由不锈钢板制成，满足上、中、下水箱的供水需要。

检测装置压力传感器、变送器：三个压力传感器分别用来对上、中、下三个水箱的液位进行检测，其量程为0～5，精度为0.5级。输出：4～20。流量传感器、变送器：三个涡轮流量计分别用来对由电动调节阀控制的动力支路、由变频器控制的动力支路及盘管出口处的流量进行检测。输出：4～20。执行结构电动调节阀：采用智能直行程电动调节阀，用来对控制回路的流量进行调节。电源为单相220V，控制信号为4～20或1～5，输出为4～20的阀位信号；水泵：本装置采用两只磁力驱动泵,一只为三相380V恒压驱动，另一只为三相变频220V输出驱动：电磁阀：在本装置中作为电动调节阀的旁路，起到阶跃干扰

的作用。

3.2软件部分

300控制系统由工程师站、操作员站、控制站、过程控制网络等组成。

其中控制站和操作站在整个系统中作用有，控制站组态主要对、自定义变量、常规控制方案、自定义控制方案和折线表定义等在控制站组态中，对液位设定值（）、控制系统中右上水箱液位测

量值、右下水箱液位测量值及调节阀开度等模拟量进行组态，对系统控制程序中占用到的部分中间变量进行自定义变量组态，在自定义控制方案中确定控制站中使用语言或图形化环境进行控制站编程。

3.2.1操作站硬件

1、操作站组成：

操作站的硬件基本组成包括：工控机（）、彩色显示器、鼠标、键盘、Ⅱ网卡、操作台、专用操作员键盘、打印机等，工程师站硬件配置与操作站硬件配置基本一致，无特殊要求，它们的区别仅在于系统软件的配置不同，工程师站除了安装有操作、见识等基本功能的软件外，还装有相应的系统组态、系统维护等应用工具软件。

2.机柜

3.2.2 控制站硬件

1. 243主控卡

主控卡（又称主控制卡）是控制站软硬件的核心，协调控制站内软硬件关系和各项控制任务。他是一个智能化的独立运行的计算机系统，可以自动完成数据采集、信息处理、控制运算等各项功能。通过过程控制的网络与过程控制级（操作站、工程师站）相连，接受上层的管理信息，并向上传递工艺装置的特性数据和采集到的实时数据；向下通过和数据转发卡的程控交换与智能卡件实时通信，实现与卡件的信息交换（现场信号的输入采样和输出控制）。243采用双微处理器结构，协同处理控制站的任务，功能更强，速度更快。如图3.1为本次实验用的主控卡。

表3.1

2. 233数据转发卡

233是机笼的核心单元，是主控卡联接卡件的中间环节，它一方面驱动总线，另一方面管理本机笼的卡件。通过数据转发卡，

一块中控卡（243）可扩展1到8个机笼，即可以扩展1到128块不同功能的卡件。

表3.2 为数据转发卡参数表

表3.2

3. 313电流信号输入卡

313电流信号输入卡可测量6路电流信号（Ⅱ型或Ⅲ型），并可为6路变送器提供+24V 隔离配电电源，它是一块带的智能型卡件，对模拟量电流输入信号进行调理、测量的同时，还具备卡件自检及主控制卡通讯的功能。

313卡的6路信号调理分为二组，其中

1,2,3通道为第一组，4,5,6通道为第二组，同一组内的信号调理采用同一个隔离电源供电，两组间的电源及信号互相隔离，并且都与控制站的电源隔离。

表3.3电流信号输入卡说明

表3.3

4322电流信号输出卡

322模拟信号输出卡为4路点点隔离型电流（Ⅱ型或Ⅲ型）信号输出卡。作为带的高精度智能化卡件，具有实时检测输出信号的功能，它允许主控卡检测输出电流。

表3.4电流信号输出卡说明

表3.4

5211机笼母板

211是300系统的机笼母板，提供20个卡件插槽：2个主控卡插槽、2个转发卡插槽和16个卡插槽，以及8个系统扩展端子、4个9针型插座盒1个电源接线端子，9针型插座用于互连，即机笼之间的互连；电源端子给机笼中所有的卡件提供5V和24V 直流电源；端子接口配合可插拔端子吧信号引至相应的卡件上。6卡件

卡件是和现场直接相连的设备，现场信号通过电缆到达卡件，卡件处理后将数据送给数据转发卡，数据转发卡再送到主控制站进行运算。而主控制卡就算出来的控制结果则通过数据转发