基于PLC的過程自動化

仿真系統鄭勇PLC實踐教學團隊基于PLC的過程自動化

仿真系統鄭勇1本實驗室鍋爐仿真控制系統是以工業過程控制系統仿真，擁有工業級的工業過程控制監控與組態軟件、工業過程控制的DCS仿真控制系統。能夠提供實現工業過程控制生產流程組態、控制方案組態及控制對象建模的軟件環境，而且能夠提供實現DCS控制仿真的硬件環境。

本實驗室鍋爐仿真控制系統是以工業過程控制系統仿真，擁有工業級2系統結構：

系統結構：3系統由操作站、控制站、鍋爐對象模型機和RS-232通信線路構成。操作站由教師機擔任，系統運行時執行Citect用戶組態程序（同時也是工程師站，可以對Citect監控軟件組態和控制器程序編制、下裝）。

系統由操作站、控制站、鍋爐對象模型機和RS-232通信線路構4控制站包括SCADAPack控制器、彩色無紙記錄儀、操作按鈕和報警指示燈等其作用是接受操作站或按鈕的指令對模型機上的鍋爐對象進行控制，并輸出鍋爐對象的一些狀態（過程值記錄和報警指示）。控制站包括SCADAPack控制器、彩色無紙記錄儀、操作按鈕5

模型機由某一個學生機擔任，系統運行時執行鍋爐對象仿真模型程序，來代替真實的工業運行鍋爐。該模型程序仿真的是燃油燃氣、自然水循環、雙汽包、蒸發量為65t/h（3.9Mpa）蒸汽的WGZ65-39-6型工業鍋爐工作過程。模型機由某一個學生機擔任，系統運行時執行鍋爐對象仿真模型程6RS-232通信線路完成操作站PC機、鍋爐模型PC機與控制器之間的數據傳輸通信協議使用的是工業界普遍采用的MODBUS協議

通信參數設置為波特率9600、數據位8、停止位1、無校驗位。RS-232通信線路完成操作站PC機、鍋爐模型PC機與控制器7軟件配置一、操作站PC機配置的軟件1.澳大利亞CiT公司的Citect5.21上位監控軟件。該軟件離線組態及實時運行均基于Windows9x（或NT）平臺，用于完成現場數據庫采集，圖形顯示，設備操作，報警趨勢記錄，報表管理及其打印功能。2.還可以與其他Windows軟件（如：EXCEL）進行動態數據交換，實現數據分析、報表顯示等(詳見Citect用戶手冊)。軟件配置83.控制器編程軟件TelePACE，是加拿大CONTROLMICROSYSTEMS公司為其6000系列、Micro16系列及SCADAPack系列控制器共同開發的編程軟件，運行在Windows9x平臺4.采用梯形圖編程方式，功能比較強，支持浮點數運算和在線幫助功能，學習和使用起來非常方便。(詳見TelePACELadderLogic參考和用戶手冊)。3.控制器編程軟件TelePACE，是加拿大CONTROL9TDC3000仿真系統DCS仿真操作環境為美國HoneywellTDC-3000美國Honeywell公司的TDC3000系統是目前我國應用最廣泛的DCS，覆蓋石油、化工、鋼鐵、硅酸鹽工業、電力等行業。該系統也是最標準的DCS之一，在我國的大學、職業教育的教材中獲得廣泛應用。TDC3000仿真系統DCS仿真操作環境為美10DCS仿真操作環境實現的教學內容對流程圖畫面、控制組畫面、點細目畫面、趨勢畫面、報警畫面等主要操作界面的操作和調整。DCS仿真操作環境實現的教學內容11基于PLC的過程自動化仿真系統-自動化仿真實驗室介紹課件12基于PLC的過程自動化仿真系統-自動化仿真實驗室介紹課件13實驗軟件介紹實驗軟件介紹14操作界面示例操作界面示例15關于實驗的趨勢圖的數據讀取

關于實驗的趨勢圖的數據讀取16實驗內容介紹實驗一對象特性實驗測定目的及要求掌握對象靜態特性的測試方法。掌握對象動態特性的測試方法。掌握階躍干擾法測試對象特性的數據處理方法。通過實驗了解對象的非線性情況。實驗內容介紹實驗一對象特性實17實驗二調節器參數對調節質量的影響目的及要求熟悉一個簡單調節系統的組成。掌握調節器參數的變化對調節質量的影響。了解調節通道的對象特性對調節質量的影響。了解干擾位置的變化對調節質量的影響。

實驗二調節器參數對調節質量的影響18實驗三簡單調節系統的投運和參數整定目的及要求掌握簡單調節系統的投運方法；掌握用4：1衰減法整定調節器參數。實驗三簡單調節系統的投運和參數整定19實驗四串級調節系統實驗目的及要求熟悉串級調節系統的結構組成，連接方法。掌握串級調節系統的投運方法。掌握運用兩步法整定主、副調節器參數。比較在干擾作用下串級調節與簡單調節質量的不同。研究選用不同的副參數構成串級調節系統時，調節質量的變化。研究干擾加于系統不同位置（主環和副環）時，串級調節質量的變化。實驗四串級調節系統實驗20實驗五化工自動化基礎綜合實驗目的及要求掌握簡單調節系統的構成、系統投運方法和步驟、調節器參數的整定及其對調節質量的影響。鞏固已學過的測量儀器和調節儀表的調試、安裝、投運及使用方法。學習并掌握儀表的選用、系統安裝的初步知識，進一步培養學生實際動手的能力。實驗五化工自動化基礎綜合實驗21實驗六比值調節系統實驗目的及要求熟悉比值調節系統的結構組成和連接方法。掌握比值調節系統的投運方法。掌握運用兩步法整定主、副調節器參數。比較在干擾作用下比值調節與簡單調節質量的不同。研究選用不同的副參數構成比值調節系統時，調節質量的變化。研究干擾加于系統不同位置時，比值調節質量的變化實驗六比值調節系統實驗22實驗七前饋調節系統實驗目的及要求掌握前饋調節系統的構成和控制原理。理解前饋調節比反饋調節的優點。了解干擾加于不同位置時（干擾通道不同），前饋控制器的控制參數的變化。實驗七前饋調節系統實驗23基于PLC的過程自動化

仿真系統鄭勇PLC實踐教學團隊基于PLC的過程自動化

仿真系統鄭勇24本實驗室鍋爐仿真控制系統是以工業過程控制系統仿真，擁有工業級的工業過程控制監控與組態軟件、工業過程控制的DCS仿真控制系統。能夠提供實現工業過程控制生產流程組態、控制方案組態及控制對象建模的軟件環境，而且能夠提供實現DCS控制仿真的硬件環境。

本實驗室鍋爐仿真控制系統是以工業過程控制系統仿真，擁有工業級25系統結構：

系統結構：26系統由操作站、控制站、鍋爐對象模型機和RS-232通信線路構成。操作站由教師機擔任，系統運行時執行Citect用戶組態程序（同時也是工程師站，可以對Citect監控軟件組態和控制器程序編制、下裝）。

系統由操作站、控制站、鍋爐對象模型機和RS-232通信線路構27控制站包括SCADAPack控制器、彩色無紙記錄儀、操作按鈕和報警指示燈等其作用是接受操作站或按鈕的指令對模型機上的鍋爐對象進行控制，并輸出鍋爐對象的一些狀態（過程值記錄和報警指示）。控制站包括SCADAPack控制器、彩色無紙記錄儀、操作按鈕28

模型機由某一個學生機擔任，系統運行時執行鍋爐對象仿真模型程序，來代替真實的工業運行鍋爐。該模型程序仿真的是燃油燃氣、自然水循環、雙汽包、蒸發量為65t/h（3.9Mpa）蒸汽的WGZ65-39-6型工業鍋爐工作過程。模型機由某一個學生機擔任，系統運行時執行鍋爐對象仿真模型程29RS-232通信線路完成操作站PC機、鍋爐模型PC機與控制器之間的數據傳輸通信協議使用的是工業界普遍采用的MODBUS協議

通信參數設置為波特率9600、數據位8、停止位1、無校驗位。RS-232通信線路完成操作站PC機、鍋爐模型PC機與控制器30軟件配置一、操作站PC機配置的軟件1.澳大利亞CiT公司的Citect5.21上位監控軟件。該軟件離線組態及實時運行均基于Windows9x（或NT）平臺，用于完成現場數據庫采集，圖形顯示，設備操作，報警趨勢記錄，報表管理及其打印功能。2.還可以與其他Windows軟件（如：EXCEL）進行動態數據交換，實現數據分析、報表顯示等(詳見Citect用戶手冊)。軟件配置313.控制器編程軟件TelePACE，是加拿大CONTROLMICROSYSTEMS公司為其6000系列、Micro16系列及SCADAPack系列控制器共同開發的編程軟件，運行在Windows9x平臺4.采用梯形圖編程方式，功能比較強，支持浮點數運算和在線幫助功能，學習和使用起來非常方便。(詳見TelePACELadderLogic參考和用戶手冊)。3.控制器編程軟件TelePACE，是加拿大CONTROL32TDC3000仿真系統DCS仿真操作環境為美國HoneywellTDC-3000美國Honeywell公司的TDC3000系統是目前我國應用最廣泛的DCS，覆蓋石油、化工、鋼鐵、硅酸鹽工業、電力等行業。該系統也是最標準的DCS之一，在我國的大學、職業教育的教材中獲得廣泛應用。TDC3000仿真系統DCS仿真操作環境為美33DCS仿真操作環境實現的教學內容對流程圖畫面、控制組畫面、點細目畫面、趨勢畫面、報警畫面等主要操作界面的操作和調整。DCS仿真操作環境實現的教學內容34基于PLC的過程自動化仿真系統-自動化仿真實驗室介紹課件35基于PLC的過程自動化仿真系統-自動化仿真實驗室介紹課件36實驗軟件介紹實驗軟件介紹37操作界面示例操作界面示例38關于實驗的趨勢圖的數據讀取

關于實驗的趨勢圖的數據讀取39實驗內容介紹實驗一對象特性實驗測定目的及要求掌握對象靜態特性的測試方法。掌握對象動態特性的測試方法。掌握階躍干擾法測試對象特性的數據處理方法。通過實驗了解對象的非線性情況。實驗內容介紹實驗一對象特性實40實驗二調節器參數對調節質量的影響目的及要求熟悉一個簡單調節系統的組成。掌握調節器參數的變化對調節質量的影響。了解調節通道的對象特性對調節質量的影響。了解干擾位置的變化對調節質量的影響。

實驗二調節器參數對調節質量的影響41實驗三簡單調節系統的投運和參數整定目的及要求掌握簡單調節系統的投運方法；掌握用4：1衰減法整定調節器參數。實驗三簡單調節系統的投運和參數整定42實驗四串級調節系統實驗目的及要求熟悉串級調節系統的結構組成，連接方法。掌握串級調節系統的投運方法。掌握運用兩步法整定主、副調節器參數。比較在干擾作用下串級調節與簡單調節質量的不同。研究選用不同的副參數構成串級調節系統時，調節質量的變化。研究干擾加于系統不同位置（主環和副環）時，串級調節質量的變化。實驗四串級調節系統實驗43實驗五化工自動化基礎綜合實驗目的及要求掌握簡單調節系統的構成、系統投運方法和步驟、調節器參數的整定及其對調節質量的影響。鞏固已學過的測量儀器和調節儀表的調試、安裝、投運及使用方法。學習并掌握儀表的選用、系統安裝的初步知識，進一步培養學生實際動手的能力。實驗五化工自動化基礎綜合實驗44實驗六比值調節系統實驗