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串级双容水箱仿真P3DCS.docx


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串级双容水箱仿真P3DCS.docx上海电力曇浣计算机测控系统课程设计课题:基于DCS技术的水箱水位串级控制系统设计与仿真实现专业: 班级: 姓名: 学号: 指导教师:一、课程设计目的采用P3DCS系统设计完成水箱水位串级控制系统并进行参数整定和调试,包括数据库组态,SAMA图组态,流程图组态,操作器组态,设计手动和单回路口动控制,串级口动控制等控制方案,并实现手自动无扰切换和报警,设计相应的模拟量控制和逻辑控制方案并实现,进行仿真,参数整定与系统调试。二、课程设计内容采川P3DCS系统设计完成水箱水位串级控制系统并进行参数整定和调试,包括数据库纽态、SAMA图组态、流程图组态、操作器组态,设计手动和单回路口动控制、串级自动控制等控制方案,并实现手自动无扰切换和报警,设计相应的模拟虽控制和逻辑控制方案并实现,进行仿真、参数幣定与系统调试。其中上水箱水位的对象传递函数为G2(s)=上水箱水位对下水箱水位传递函数为G其它执行器和测量电路的传递函数简化为K二1三、系统概述两个水箱的串联在工业中运用的非常广泛,上下水箱组成一个串联,这样的一个串联系统跟单容水箱在控制时间上对比冇了一定的迟延,这是由于容积迟延造成的,通过在P3DCS纽态软件的使川卜设计一个串级控制系统。设计串级回路控制的目的就是在控制系统中加入副回路,从而加快系统的调节速度和增强系统的动态性能。主副回路控制系统的PID参数采用两步整定法,先整定副回路上水箱的PID参数使Z达到稳定,然后再整定主回路的参数使之达到稳定的状态。并通过P3DCS组态软件对系统的曲线进行实时监控,调出最优PTD参数。系统的工艺流程如卜•图(图1)所示:E-2根据水箱系统的结构,我们设置一个串级控制回路,把下水箱作为串级控制系统的主控制回路,上水箱作为串级的副控制回路。从而得出串级控制系统的方框图如(图2)所示:图2四、课题设计及其步骤第一部分硬件设计1、CPU板及打印机、CRT板及CRT、键盘及H诊断板及键盘、内存板、电源、构成了STD工业控制基木系统;2、 口诊断板:使用了WDT看门狗技术,无论何种原因引起死机,口诊断系统能在ls-2s内测出并恢复正常运行,整个计算机系统工作可靠;3、 上、下水箱水位板由计数电路组成,检测检测主、副冋路管道送来的水位信号;4、 D/A转换板是水箱水位的鞭动口板,计算机系统检测两水箱水位与设定值进行比较,并对其偏差进行P1D运算,其运算结果通过D/A转换器III数字量转换为模拟电压信号量输岀至伺服放大板,从Ifij控制主调节阀;5、 伺服放大板:相当于电动单元组合仪表中的伺服放大器,接收來自D/A转换板输出的阀位信号,检测阀的实际位置,若实际位置与D/A转换板输出的阀位启偏羌,则阀动作,达到与D/A输出一•致的位置后停止,实现计算机系统对调节阀的控制;6、 滤波板:对STD总线有关信号进行滤波处理,提髙整个系统的可靠性。第二部分软件设计木次课程设计主要冇两个方面的工作:即是组态设计和系统调试:1、组态设计1)系统配置纽态主要是指DCS屮工程师站、操作员站、控制站的主机系统配置信息及外设类型,I/O—卡件信息,电源布査,控制柜内安装接线等。2)实吋数据库组态数据库组态是系统组态中应尽早完成的工作,因为只冇冇了数据库,其他的组态工作(控制回路组态、画面组态等)才可以调试。运行P3DCS软件,首先进行I/O配置:点击系统数据库图标,进行各参数的点名与说明。由于本次设计要求是双容水箱串级控制系统,所以数值量有上水箱水位PV2、下水箱水位PV1、设定值SP、,逻辑量有控制器状态DO等。保存后关闭窗口,进行SAMA图纽•态的制作。如图4所示:模垸号丨壬位当前怕文件(B輯弔(£)站的neaics)欖块妃・(m)bs(y)sx件切群肋<h)Q0卞验IB与<—石xtM*4觀7点名 !模入呈AI■■加距偶TC㈢■模出僵AOIKffi^4ME横块6■幵入・OIIT■幵ta«DO医欖块5E3XSfflSAMEDa?5gfiDM田时ifflfiTM下亦10水位上ZM8水位下水diSSffl图43)控制算法组态控制算法组态指的是将系统设计时规定的模拟量控制、开关量控制等功能丿IJDCS算法予以实现。点击SAMA图纽态图标,打开SAMA图制作窗口。SAMA图纽态川于将系统内部定义的功能算法模块按照逻辑组合起來,编译下装到过程控制站中进行调用和执行。山于本次课程设计是串级回路控制系统,所以我采用系统自带的2个PID功能块、1个M/A手操器功能块和若干线性功能块来构成SAMA图的基木框架。PTD1(左)用于控制下水箱水位,PTD2(右)用于控制上水箱水位,M/A用于设定下水箱的目标值,线性功能块用于代表被控对象的特性。根据串级回路的结构特点,绘制SAMA

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  • 时间2020-08-07