DCS设计水箱液位串级控制绪论.doc

目 录 1 题目背景与意义 1 1.1 题目背景 1 1.2 课题意义 1 2 设计题目介绍 1 2.1设计内容和要求 1 2.2 集散控制系统基本组成 2 2.3 设计原理及分析 3 3 系统设计方案 6 3.1双容水箱控制 6 3.2串级控制 7 4 系统硬件设计 8 4.1数据采集模块 8 4.1.1 模拟量输入模块 8 4.1.2 模拟量输出模块 9 4.2仪表和执行机构选型 11 4.3系统连线 11 4.3.1 模拟量输入模块FM148A接线 11 4.3.2模拟量输出模块FM151A接线 12 5 系统软件设计 12 5.1组态画面的设计 13 5.2通讯设置 13 6 系统仿真调试 14 7 结论 16 参考文献 17 1 题目背景与意义 1.1 题目背景 集散控制系统（Distributed?control?system），是以多个微处理机为基础利用现代网络技术、现代控制技术、图形显示技术和冗余技术等实现对分散控制对象的调节、监视管理的控制技术。其特点是以分散的控制适应分散的控制对象，以集中的监视和操作达到掌握全局的目的。系统具有较高的稳定性、可靠性和可扩展性。该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人-机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。 DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。随着工业自动化水平的不断提高，计算机的广泛运用，人们对工业自动化的要求也越来越高。而DCS又有延续性和可扩充性，易学易用性和通用性，使得DCS得到长足的发展。DCS，分散控制系统，采用控制功能分散，显示操作集中，兼顾分散而自治的集散控制系统。并随着科学技术发展迅猛，在工控自动化领域发展中也得到很快的提高。 1.2 课题意义 集散控制系统是当前先进工业控制系统主要的结构形式，在高校，集散控制系统是最接近实际生产过程的一门专业课。通过此方向的课程设计，能够联系学生几年来学习的网络知识，计算机知识，仪表传感器知识，控制系统知识，培养学生的控制工程设计能力。主要要求锻炼学生以下两种能力： 1.通过工业数据通信与控制网络课程设计的学习，了解工业数据通信与控制网络的技术貌。? 2.从介绍的基础知识入手，较深入的了解多种现场总线各自的技术特点、规范、通信控制芯片、接口电路以及控制网络的设计与应用，熟悉工控组态软件下的组态设计，并能进行较复杂的工业控制系统设计分析。 2 设计题目介绍 2.1设计内容和要求 根据所提供的工艺对象，通过分析其对象动态特性，设计和实施完整的控制方案基础控制系统的设计，包括控制、、被控变量、操纵变量、控制规律、阀门特性等的选择并说明理由； ，； 仪表选型与仪表连接，包括控制器、测量变送装置、执行机构的选择，并表达出各单元之间的信号连接； 在上完成DCS应用组态，包括控制算法组态和监控画面组态； 图1 集散控制系统分布图 2.3 设计原理及分析 集散系统实质上是一种分散型自动化系统，又称做以微处理机为基础的分散综合自动化系统。集散系统具有分散监控和集中综合管理两方面的特征，而更将集?字放在首位，更注重于全系统信息的综合管理。工业自动化不仅体现在工业现场，也体现在?企业事务行政管理上。集散系统的发展及工业自动化的需求，导致了一个更庞大、更完善的计算机集成制造系统CIMS的诞生。 集散系统一般分为三级：过程级、监控级和管理信息级。集散系统是将分散于现场的以微机为基础的过程监测单元、过程控制单元、图文操作站及主机（上位?机）集成在一起的系统。它采用了局域网技术，将多个过程监控、操作站和上位机互连在一起，使通信功能增强，信息传输速度加快，吞吐量加大，为信息的综合管?理提供了基础。因为CIMS具有提高生产率、缩短生产周期等一系列极具吸引力的优点，所以已经成为未来工厂自动化的方向。? 而集散控制系统的组成主要分为：? 分散过程控制级(DDC)? 计算机监督控制级(SCC)? 生产管理机 如下图，分散过程控制级是DCS的基础，用于直接控制生产过程。它由各工作站组成，每一个工作站分别完成数据采集、顺序控制或某一被控制量的闭环控制等。分散过程控制级收集的数据供监控级调用，各工作站接受监控级发送的信息，并依次而工作，因此局部的故障不会影响整个系统的工作，从而避免了集中控制系统中“危险集中”缺点。? 监控级的任务是对生产过程进行监视与操作。监控级根据生产管理机的技术要求，确定分散过程控制级的最优给定量。监控级能全面地反映各工作站的情况，提供充分的信息，因管理机则是整个系统的中枢，它根据