1、大連理工大學本科課程設計自動化綜合實驗裝置計算機監控系統設計學 院（系）：電子信息與電氣工程學部專 業： 自動化 學 生 姓 名： 學 號： 設計小組號 ： 完 成 日 期： 大連理工大學Dalian University of Technology 目 錄1 項目名稱12 設計依據及范圍12.1 設計依據12.2 設計范圍13 控制系統說明13.1 工藝流程簡述13.2 系統構成13.3 主要控制回路說明14 PLC程序設計說明14.1 I/O分配表14.2 主要程序說明25 監控計算機系統設計說明25.1 I/O設備組態說明25.2 數據庫組態說明25.3 操作說明26 其它需要說明的問題

2、2附件1：P&ID圖附件2：自控設備表1附件3：自控設備表2附件4：控制箱面板布置圖附件5：控制箱內部布置圖附錄6：控制箱面板背面接線圖附錄7：控制箱內部接線圖過 程 控 制 課 程 設 計1 項目名稱自動化綜合實驗裝置計算機監控系統設計2 設計依據及范圍2.1 設計依據（1） 過程檢測和控制流程圖用圖形符號和文字代號（GB 2625）；（2） 過程檢測和控制系統用文字代號和圖形符號（HG 20505）；（3） 儀表符號（JIS Z8204）；（4） 工業自動化儀表電源、電壓（GB 3368）；（5） 流量測量節流裝置用孔板、噴嘴和文丘里測量充滿圓管的流體流量（GB/T 2624=ISA 51

3、67）；（6） 自動化儀表選型規定（HG 20507）；（7） 控制室設計規定（HG 20508）；（8） 儀表供電設計規定（HG 20509）；（9） 儀表系統接地設計規定（HG 20513）；（10） 儀表回路接線圖冊（TC 50B1）。2.2 設計范圍（1） 現場控制箱設計（2） 現場PLC控制程序設計（3） 上位計算機監控系統設計3 控制系統說明3.1 工藝流程簡述如圖，上圖給出整個系統的現場和PLC部分原理圖（上位機及顯示儀表未畫出，完整圖見附件1）。其中，水泵將儲水槽中的水送入水槽L1，L1中的水經管道流入L2，調節L1的入水閥，可控制L1進水量的大小，從而控制L1液位的高低，L1

4、液位的高低又影響其底部壓強的大小，從而影響L1到L2的入水流量。L1和L2中的水通過水槽底部的管道流回儲水槽，實現整個系統的循環。3.2 系統構成3.3 主要控制回路說明此系統采用單回路控制，控制流程圖如下：4 PLC程序設計說明4.1 I/O分配表PLC程序設計所使用的I/O分配表。輸入輸出啟動按鈕開關I0.0啟動指示燈Q0.0停止按鈕開關I0.1停止指示燈Q0.1泵出口壓力信號+0A報警器Q0.2泵出口壓力信號-0B繼電器Q0.3L1液位信號+1A電動調節閥+AQ0+L1液位信號-1B電動調節閥-AQ0-L2液位信號+2AL2液位信號-2B流量信號+3A流量信號-3B4.2 主要程序說明（

5、1） 數據轉換關系。PLC的AI輸入為15VDC，對應的內部轉換數據為0.08000.0，再轉百分數。PLC輸出為百分數，內部轉換數據為1000.05000.0，對應的AO輸出為420mADC。內部數據與工程量的轉換關系公式為。（2） 程序共分為以下幾個部分開關：用來控制整個系統的啟動和停止。L2輸入：水槽2液位的輸入和轉換。手自動切換：改變操作模式正反作用切換：改變控制器正反作用方式，默認為反作用。PID調節器：控制器的主要部分L2輸出：PID調節器輸出及轉換。上下限報警：設置L1、L2的液位上下限為80%和20%，若超限則進行報警。壓力和流量輸入：水泵口壓力及管道流量的輸入和轉換。5 監控

6、計算機系統設計說明5.1 I/O設備組態說明序號絕對地址MODBUS寄存器地址符號數據類型1VD43007180P1四字節浮點數2VD43027182L1四字節浮點數3VD43047184L2四字節浮點數4VD43067186F1四字節浮點數5VD43087188L2_PV0四字節浮點數6VD43107190LC2_SP0四字節浮點數7VD43127192四字節浮點數8VD43147194LC2_PB四字節浮點數9VD43167196LC2_TI四字節浮點數10VD43187198LC2_TD四字節浮點數11VD43207200LC2_SP四字節浮點數12VD43227202LC2_PV四字節

7、浮點數13VD43247204LC2_MV四字節浮點數14VD43267206P1無符號雙字節15VD43287208F1無符號雙字節16VD43307210L1無符號雙字節17VD43327212四字節浮點數18MW1002948LC2_MODE無符號雙字節19MW1012949LC2_P/N無符號雙字節20AIW00P無符號雙字節21AIW11L1無符號雙字節22AIW22L2無符號雙字節23AIW33F無符號雙字節5.2 數據庫組態說明數據庫組態列表如下：序號點名說明I/O連接歷史記錄間隔初值工程單位量程上限量程下限裸數據上限裸數據下限1LC2_PYLC2測量值PY=lC_2: HR71

8、89F1s%0100080002LC2_SPLC2設定值PY=lC_2: HR7191F1s%0100080003LC2_PB比例值PY=lC_2: HR7195F100%010004LC2_TI積分時間PY=lC_2: HR7197F99999s100999995LC2_TD微分時間PY=lC_2: HR7199F0s099996LC2_MYL2輸出值PY=lC_2: HR7205F1s%0100080007PTl水泵口壓力PY=lC_2: HR1U1s%0100080008Ll水槽l液位PY=lC 2: HR2U1s%0100080009FTl管道流量PY=lC_2: HR4U1s%010

9、00800010MODE手動自動切換PY=lC_2: HR2949/0011ACT正反作用PY=lC_2: HR2950/005.3 操作說明下圖為現場監控界面和各個變量的趨勢曲線：參數整定時，具體操作步驟如下：（1） 按照接線圖連接線路。（2） 經老師檢查確認后，給控制儀表通電。（3） 選擇模式13，將差壓變送器單位設為mmH2O，再選擇模式5，將下限設為0，上限設為1500。（4） 觀察現場顯示儀表的顯示是否與所選擇上位機顯示一致。（5） 根據所選擇的電動調節閥，通過操作站（上位監控計算機）將控制器設置為反作用。將控制器切換到手動控制方式（M方式, 即Manual方式），使L2調節器輸出為

10、20%，啟動水泵6。（6） 調節水槽1液位穩定（注意應該選擇調節的水槽1的出水閥）： 調節水槽1至水槽2的手動閥，使其液位穩定在全程的40%-60%之間的任意一個值。當上位機顯示液位變化為一條直線時，可認為此時水槽1液位穩定。（7） 使用類似調節水槽1液位穩定的方法調節水槽2的液位穩定在量程的40%-60%之間的任意一個值。（8） 當水槽2液位穩定不變時，比較水槽2液位變化過程中其設定值與當前過程值的大小，水槽2液位穩定不變時，立即將調節器無擾動切換到自動控制方式。（9） 將控制器的微分時間置為0（即bAtd=0），積分時間置為1000，并將比例度設置為100%，將給定值增加10%，觀察過渡過

11、程曲線。（10） 設置新的控制器參數，將給定值減少10%，等待過渡過程曲線。（11） 拷貝實驗曲線，記錄實驗結果。（12） 將電動調節閥開度設為20%，控制器方式設為手動，關閉電源，整理接線。6 其它需要說明的問題在安裝過程中一定要檢查無誤后最后才能上電。導線在安裝接線端頭前應先將線號管穿入。注意螺絲刀使用選擇（端子壓線用一字小螺絲刀，空氣開關、接觸器、繼電器、按鈕、轉換開關、顯示表等用十字大螺絲刀），且不要壓接的過緊。剪線使用桃形鉗或剝線鉗，壓接導線端頭使用大鉗子，剪刀只用于剪線號。對于有多層端子的部件，應先接下層端子，再接上層端子。在投運前一定要調試通過。投運過程中，務必要注意現場引線與控制柜部件端子的對應。檢查三閥組是否打開正常，確認出（入）水閥門都已處于開放位置。打開水泵開始供水，在手動狀態下運行，調節閥門使L1、L2液位保持穩定，然后切換到自動狀態，設置比例度、積分時間、微分時間控制器參數，觀察過渡過程曲線。控制系統改進意見：為提高系統的控制質量，可以將單回路控制系統改為串級控制系統。實驗體會：通過本次課程設計，不僅接觸了過程控制在實驗系統中的調試、應用，也親自進行了近于工業現場的過程控制設計。從確定系統的控制方式，然后畫出P&ID圖，再畫出控制