基于DCS的温度控制系统的设计与应用说明书.doc
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浙江机电职业技术学院毕业设计说明书
毕业设计说明书
课题名称：
基于DCS的温度控制系统的设计与应用
二级学院（系）
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起讫时间：
年月日～年月日（共周）
基于DCS的温度控制系统的设计与应用
摘要
温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关。
在科学研究和生产实践的诸多领域中温度控制占有着极为重要的地位特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足轻重的作用。
对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。
关键词：
温度，控制方式.
TemperaturecontrolsystembasedonDCSdesignandApplication
Abstract
Temperatureisthecommonindustrialproductionprocessparameter,anyphysicalchangeandchemicalreactionprocesscloselyisrelatedwiththetemperature.Inscientificresearchandproductionpracticeinmanyfieldsoftemperaturecontrolintheoccupiedanextremelyimportantpositionespeciallyinthemetallurgical,chemical,buildingmaterials,food,machinery,petroleumindustry,whichplayadecisiverolerole.Fordifferentproductionconditionsandtechnologicalrequirementsoftemperaturecontrol,thewayofheating,fuel,controlschemeisalsodifferent.
Keywords:
temperature,controlmode.
目录
摘要 I
第1章绪论 1
1.1引言 1
1.2DCS的总体概念 1
1.2.1DCS的基本概念 1
1.2.2DCS的主要特点 2
1.3DCS、PLC及FCS之间的差异 3
1.3.1PLC的基本概念 3
1.3.2DCS与PLC的差异 3
1.3.3FCS的基本概念 3
1.3.4DCS与FCS的差异 3
第2章项目设计要求 6
2.1工艺设计要求 6
2.1.1系统装置 6
2.1.2系统组成 6
2.1.3实验系列 7
2.2系统设计要求 8
2.2.1系统的主要技术概念 8
2.2.2PID控制原理 9
2.2.3现场总线系统的组成 10
第3章系统设计 12
3.1组态 12
3.1.1主机设置 12
3.1.2I/O设置 13
3.1.3I/O点设置 14
3.1.4常规回路设置 15
3.1.5操作小组配置 15
3.1.6模拟量输入配置 16
3.1.7操作画面设置 16
3.1.8流程图设置 17
3.2实时监控仿真调试 18
3.2.1系统简介 18
3.2.2故障诊断 18
3.2.3PID调节 19
3.2.4流程图 19
3.2.5趋势图 20
第4章DCS系统运行调试 21
4.1调试前准备工作 21
4.2控制站硬件安装检查 21
4.3操作站硬件安装检查 21
4.4DCS系统上电 21
4.5网络调试 21
4.6组态文件的编译、下载和传输 21
4.7登录监视 21
第5章结论 22
参考文献 23
致谢 24
24
第1章绪论
1.1引言
随着计算机技术、网络通信技术、测量控制技术、信息处理技术、显示技术、大规模集成电路技术、软件技术及其他高新技术的应用和发展，集散控制系统（ DCS）和现场总线控制系统（FCS）随之也得到了飞速发展。
各种DCS及现场总线技术相继推出或更新，其应用范围遍及工业控制领域的各个行业。
不同时期、不同厂家的DCS及现场总线产品各不相同，其应用的行业和规模也各不相同，相应的应用技术也有差异。
但是，DCS及现场总线的基本概念、构成方法、功能和应用技术具有一定的同一性。
1.2DCS的总体概念
集散计算机控制系统也称分布式计算机控制系统，简称集散控制系统（DCS）。
管理的集中性和控制的分散性这一实际需要是推动计算机集散控制系统发展的根本原因。
其实质是利用计算机技术、信号处理技术、测量控制技术、通信网络技术和人机接口技术等对生产过程进行分散控制，集中监视、操作和管理的一种流行控制概念及系统工程技术。
1.2.1DCS的基本概念
DCS是由多个以维处理器为核心的过程控制采集站，分别分散地对各部分工艺流程进行数据采集和控制，并通过数据通信系统与中央控制室各监控操作站联网，对生产过程进行集中监视和操作的控制系统。
DCS为4C技术相融合的产物。
4C技术是指控制（control）技术、计算机（computer）技术、通信（communication）技术、CRT（cathode-ray-tube）显示技术。
DCS是以大型工业生产过程及其相互关系日益复杂的控制对象为前提，从生产过程综合自动化的角度出发，按照系统工程中分解与协调的原则研制开发出来的。
它是一微处理机为核心，结合了控制技术、通信技术和CRT显示技术的新型控制系统。
DCS软件由实时多任务操作系统、数据库管理系统、数据通信软件、组态软件和各种应用软件组成。
通过使用组态软件这一软件工具，可生成用户所要求的实际应用系统。
DCS具有通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集中、人机界面友好、安装简单规范、调试方便、运行安全可靠的特点。
它能够适应工业生产过程的各种需要，进一步提高生产自动化水平和管理水平，提高劳动生产率，保证生产安全，从而使企业取得较好的经济效益和社会效益。
1.2.2DCS的主要特点
1.自治性
DCS的自治性是指DCS的组成部分均可独立地工作，各个控制站独立自主地完成分配给自己的规定任务。
它的控制功能齐全，控制算法丰富，可以完成连续控制、顺序控制和批量控制，还可实现预测、解耦和自适应等先进控制策略。
操作站能自主地实现监视和管理功能。
2.协调性
DCS各工作站间通过通信网络传送各种信息并协调工作，以完成控制系统的总体功能和优化处理。
采用实时性的、安全可靠的工业控制局部网络，提高了信息的畅通性，使整个系统信息共享。
采用OPC等通信技术，DCS可与上层的信息管理系统进行交互和协调。
3.灵活性
DCS硬件和软件均采用开放式、标准化和模块化设计。
系统为积木式结构，根据不同用户需要可以灵活配置系统。
当需要改变生产工艺及控制流程时，通过组态软件及操作可改变系统的控制结构。
DCS提供的组态软件包括组态、控制组态、画面组态、报表组态等。
组态设计是DCS关键的应用设计，使用组态软件可以生成相应的实用系统，易于用户设计系统，便于系统的灵活扩充。
4.分散性
DCS的分散含义是广义的，不单是分散控制，还有地域分散、设备分散、功能分散、电源分散和危险分散等含义。
分散的最终目的是为了将危险分散，进而提高系统的可靠性和安全性。
DCS硬件积木化和软件模块化是分散性的具体体现。
5.便捷性
DCS操作方便、显示直观。
其简洁的人机对话系统、CRT交互显示技术、复合窗口技术，使操作画面日趋丰富。
DCS提供的总貌、控制、调整、趋势、流程、回路、报警、报表、操作指导等画面都具有实用性和便捷性。
6.可靠性
高可靠性、高效率和高可用性是DCS的生命力所在。
DCS制造厂商采用了可靠性保证技术进行可靠性设计，其高可靠性体现以下6个方面。
（1）系统结构采用容错设计。
DCS在结构上是一个多处理机系统，分散的子系统自治性强，各个微处理机都可以自己的局部操作系统，使得系统在任一单元失效的情况下，仍能保持其完整性。
即使全局性通信或管理站失效，局部站仍能维持工作。
（2）系统的所有硬件采用冗余设计。
无论操作站、控制站、还是通信链路都可以采用双备份。
（3）软件的容错设计。
程序采用积木式结构、分段与模块化设计，以及程序卷回（即指令复执）措施，提高软件的容错能力。
（4）“电磁兼容性”设计。
所谓“电磁兼容性”指抗干扰能力与系统内外的干扰相适应，并留有充分的余地，以保证系统的可靠性。
（5）结构、组装工艺的可靠性设计。
严格挑选元器件，加强质量控制，尽可能地减少器件故障出现的概率。
DCS采用专用集成电路和表面安装技术，大大提高了硬件结构的紧凑性和可靠性。
（6）在线快速排除故障的设计。
采用硬件自诊断和故障部件的自动隔离、自动恢复与热机插拔的技术；系统内若发生异常，通过硬件自诊断发现后，汇总的操作站，将故障信息及时通知操作员；由于具有事故报警、双重化措施、在线故障处理、备份等手段，提高了系统的可靠性和安全性。
1.3DCS、PLC及FCS之间的差异
1.3.1PLC的基本概念
可编程逻辑控制器（programmablelogiccontroller，PLC）是一种执行数字运算操作的电子系统，是专为工业环境应用而设计的。
它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各类型的机械或生产过程。
1.3.2DCS与PLC的差异
PLC系统与DCS系统的结构差异不大，只是在功能的着重点上有所不同。
DCS着重与闭环控制及数据处理；PLC着重与逻辑控制及开关量的控制，但也可实现模拟量控制。
现对于PLC系统，DCS的明显特点如下。
（1）控制功能强。
可实现复杂的控制规律，如串级、前馈、解耦、自适应、最优和非线性控制等。
也可实现顺序控制。
（2）系统可靠性高。
（3）采用CRT操作站有良好的人机界面。
（4）软硬件采用模拟化积木式机构。
（5）系统容易开发，采用组态软件，编程简单、操作方便。
（6）有良好的性价比。
1.3.3FCS的基本概念
计数机和网络技术的飞速发展，引起了自动控制系统结构的变革，一种世界上最新型的控制系统即现场总线控制系统
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