DCS实验报告

基于DCS 实验平台实现得

水箱液位控制系统综合设计

一． 实验目得

通过使用LN2000分散控制系统对水箱水位进行控制，熟悉掌握ＤC Ｓ控制系统基本设计过程。

二． 实验设备

PCS 过程控制实验装置；

ＬN200０ ＤCS 系统；

上位机(操作员站)

三． 系统控制原理

采用DCS 控制,将上水箱液位控制在设定高度。将液位信号输出给DCS,根据PID 参数进行运算,输出信号给电动调节阀,由DDF 电动阀来控制水泵得进水流量,从而达到控制设定液位基本恒定得目得。系统控制框图如下: 四． 控制方案改进 可考虑在现有控制方案基础上,将给水增压泵流量信号引入作为导前微分或控制器输出前馈补偿信号。

PID 控制器M/A 手操器+-SP e -液位变送器执行器PV 上水箱液位

五．操作员站监控画面组态

本设计要求设计关于上水箱水位得简单流程图画面（包含参数显示)、操作画面,并把有关得动态点同控制算法连接起来。

１.工艺流程画面组态

在LN2000上设计简单形象得流程图,并在图中能够显示需要监视得数据。

要求:界面上显示所有得测点数值(共4个),例如水位、开度、流量等；执行机构运行时为红色,停止时为绿色;阀门手动时为绿色,自动时为红色。

２．操作器画面组态

与SAMA图对应,需要设计得操作器包括增压泵及水箱水位控制DDＦ阀手操器：

A.设备驱动器得组态过程：

添加启动、停止、确认按钮(启动时为红色,停止与确认时为绿色)

添加启停状态开关量显示(已启时为红色,已停时为绿色)

B.M／A手操器得组态过程:

PV(测量值)、ＳP（设定值)、OUＴ(输出值)得动态数据显示，标明单位,以上三个量得棒状图动态显示，设好最大填充值与最大值;手、自动按钮(手动时为1,显示绿色;自动时为0，显示红色),以及SP、OUT得增减按钮;SＰ（设定值）、OUＴ(输出值)得直接给值（用数字键盘)

3.趋势画面组态

趋势显示--新建实时趋势—添加三个观察数据点：上水箱水位、上水箱水位设定值与ＤDF电动阀开度电动阀投自动后设给定值SＰ，上水箱水位ＰV应逐渐逼近设定值SＰ

对于趋势画面组态来说,我们可以瞧见图中有很多如“加长”“缩短”“放大”“缩小”等按钮,可以在我们需要得时候对我们所观察得图像曲线进行一定得加工,以期能够得到更好得观察结果。

4.SAMA图组态

本图为本次实验得上水箱水位控制SＡＭA图组态模块介绍:主要就是AＩ、DI、AＯ、DO、AM、DM、PID控制器、M／Ａ手操器、设备驱动器,RＳ触发器、比较器模块,包括模块实现得功能及其输入输出中间参数。(详见算法手册说明）

本实验需要组态得有:

（1)设备驱动器:电动门、增压泵

(2)M/A手操器:水箱水位控制DDF阀手操器

SＡMA图功能说明:

实现手自动无扰切换（利用跟踪),偏差大得时候切手动,

增压泵流量只有在DDF电动阀有一定开度得时候才允许启动。在给水流量为零得时候跳闸。

SAMA图设计思路说明:

首先对上水箱水位进行测量,然后通过滤波环节处理后输入到ＰIＤ得PV(过程变量)口。同时对上水箱水位进行报警监测,当上水箱水位高于20cｍ得时候进行高水位报警。

PＩD控制器得输出输入到M／A站。M/A输出上水箱水位设定值,一就是提供给PIＤ控制器作为SP得输入,二就是将此设定值与上水箱水位实际值进行比较,如果两者偏差得绝对值大于5,则进行强制切手动动作。

ＰID控制器得TR口对Ｍ/Ａ站得输出进行跟踪,同时Ｍ/A 站得SPT口也对实际得上水箱水位值进行跟踪(为了满足无扰动切换得要求）。

在操作员站发出手自动切换指令得时候,M/Ａ站得S输出口发出指令，发到PＩD控制器得STR口进行手自动切换得动作(在发出M/Ａ站进行手动控制得指令时,S输出开关量1，PID控制器SＴR口收到指令后停止动作,满足手动操作得要求；在操作员发出自动操作得指令得时候，S=０,ＰID控制器此时进行自动调节动作,M/A停止手动动作）。

同时,通过Ｍ/A站得输出，电动调节阀只有在电动调节阀开度大于一定程度（5%)得时候,会启动电源;也会在电动调节阀开度为零得时候,关闭电动调节阀得电源。

对增压泵控制得系统来说,只有当电动调节阀开度大于一定程度(5%）得时候，对泵发出启动指令得时候，可以启动增压泵。如果当增压泵流量为零得时候增压泵得DEVICE模块得TOTＰ口得到1得开关量输入，会发发出停止增压泵得指令（即增压泵流量为零时跳闸)。

ﻩ5．系统数据库

数据库得组态一般分为两部分:数据采集测点得配置组态与中间计算点得组态。中间计算点就是为了图形数据显示所形成得统计计算点。Ｉ/O测点清单如下:

六．组态逻辑下装步骤(2号站):

过程站操作——选择需要下装得站——下装备站——执行操作——切换主备站——执行操作——从主站复制到备站——执行操作——关闭。

１号站直接下装主站-执行操作。

七.系统运行调试实验

系统调试实验主要包括以下内容:

(1)观察过程参数显示就是否正常、执行机构操作就是否正常,就是

否按要求变化;

（2）检查控制系统逻辑就是否正确,并在适当时候投入自动运行；

(３）系统扰动实验(水位给定值扰动、给水(上水/下水）阀门扰动);

(4)增压泵流量信号:导前微分、前馈补偿扰动实验;

(4)控制回路参数在线整定,ＰＩD参数可在线整定;

（５）当系统存在较大问题时,如需进行控制结构修改、增加测点等，不能在线修改,应重新离线组态、编译、下装。

八.实际实验进程内容与所遇问题得解决办法及解释

1．在对实际得水箱水位控制系统进行准确而仔细得分析后,先进行SAMA组态图得设计。

在设计SAMA图得过程中,需要对AI、DI、ＡO、DO、AM、DＭ、PID控制器、Ｍ/Ａ手操器、设备驱动器,RS触发器、比较器模块,包括模块实现得功能及其输入输出中间参数有充分得理解与认识,并且在实验室中也通过对ＬN2000算法手册得阅读进行了相关得学习。

同时,本阶段需要完成得任务就是对电动门,增压泵等设备驱动器环节与水箱水位控制DＤF阀手操器得M／A环节进行组态。

在连线得过程中,一定要注意得就是逻辑得合理性与连线得准确性。逻辑得错误会导致控制效果得失败或错误。而连线得时候需要对实线与虚线得连线给予充分得注意。要对表示模拟量得实线与表示开关量得虚线拥有清晰得认知。如AI模块得输出，AO 模块得输入一定就是实线(模拟量);DＩ模块得输出,DO模块得输入一定就是虚线（开关量）;比较器模块得输入一定就是一个或者两个实线(模拟量）,而其输出必然就是能够表征其比较结果得开关量-虚线；同样得,针对ＰID控制器模块,M/A手操器模块与Ｄ