过程控制课程设计--自动化综合实验装置计算机监控系统设计文档格式.doc
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附件1：
P&
ID图
附件2：
自控设备表1
附件3：
自控设备表2
附件4：
控制箱面板布置图
附件5：
控制箱内部布置图
附录6：
控制箱面板背面接线图
附录7：
控制箱内部接线图
过程控制课程设计
1项目名称
2设计依据及范围
2.1设计依据
（1）过程检测和控制流程图用图形符号和文字代号（GB2625）；
（2）过程检测和控制系统用文字代号和图形符号（HG20505）；
（3）仪表符号（JISZ8204）；
（4）工业自动化仪表电源、电压（GB3368）；
（5）流量测量节流装置用孔板、喷嘴和文丘里测量充满圆管的流体流量（GB/T2624=ISA5167）；
（6）自动化仪表选型规定（HG20507）；
（7）控制室设计规定（HG20508）；
（8）仪表供电设计规定（HG20509）；
（9）仪表系统接地设计规定（HG20513）；
（10）仪表回路接线图册（TC50B1）。
2.2设计范围
（1）现场控制箱设计
（2）现场PLC控制程序设计
（3）上位计算机监控系统设计
3控制系统说明
3.1工艺流程简述
如图，上图给出整个系统的现场和PLC部分原理图（上位机及显示仪表未画出，完整图见附件1）。
其中，水泵将储水槽中的水送入水槽L1，L1中的水经管道流入L2，调节L1的入水阀，可控制L1进水量的大小，从而控制L1液位的高低，L1液位的高低又影响其底部压强的大小，从而影响L1到L2的入水流量。
L1和L2中的水通过水槽底部的管道流回储水槽，实现整个系统的循环。
3.2系统构成
3.3主要控制回路说明
此系统采用单回路控制，控制流程图如下：
4PLC程序设计说明
4.1I/O分配表
PLC程序设计所使用的I/O分配表。
输入
输出
启动按钮开关
I0.0
启动指示灯
Q0.0
停止按钮开关
I0.1
停止指示灯
Q0.1
泵出口压力信号+
0A
报警器
Q0.2
泵出口压力信号-
0B
继电器
Q0.3
L1液位信号+
1A
电动调节阀+
AQ0+
L1液位信号-
1B
电动调节阀-
AQ0-
L2液位信号+
2A
L2液位信号-
2B
流量信号+
3A
流量信号-
3B
4.2主要程序说明
（1）数据转换关系。
PLC的AI输入为1~5VDC，对应的内部转换数据为0.0~8000.0，再转百分数。
PLC输出为百分数，内部转换数据为1000.0~5000.0，对应的AO输出为4~20mADC。
内部数据与工程量的转换关系公式为。
（2）程序共分为以下几个部分
开关：
用来控制整个系统的启动和停止。
L2输入：
水槽2液位的输入和转换。
手自动切换：
改变操作模式
正反作用切换：
改变控制器正反作用方式，默认为反作用。
PID调节器：
控制器的主要部分
L2输出：
PID调节器输出及转换。
上下限报警：
设置L1、L2的液位上下限为80%和20%，若超限则进行报警。
压力和流量输入：
水泵口压力及管道流量的输入和转换。
5监控计算机系统设计说明
5.1I/O设备组态说明
序号
绝对地址
MODBUS寄存器地址
符号
数据类型
1
VD4300
7180
P1
四字节浮点数
2
VD4302
7182
L1
3
VD4304
7184
L2
4
VD4306
7186
F1
5
VD4308
7188
L2_PV0
6
VD4310
7190
LC2_SP0
7
VD4312
7192
8
VD4314
7194
LC2_PB
9
VD4316
7196
LC2_TI
10
VD4318
7198
LC2_TD
11
VD4320
7200
LC2_SP
12
VD4322
7202
LC2_PV
13
VD4324
7204
LC2_MV
14
VD4326
7206
无符号双字节
15
VD4328
7208
16
VD4330
7210
17
VD4332
7212
18
MW100
2948
LC2_MODE
19
MW101
2949
LC2_P/N
20
AIW0
P
21
AIW1
22
AIW2
23
AIW3
F
5.2数据库组态说明
数据库组态列表如下：
点名
说明
I/O连接
历史记录间隔
初值
工程单位
量程上限
量程下限
裸数据上限
裸数据下限
LC2_PY
LC2测量值
PY=lC_2:
HR7189F
1s
%
100
8000
LC2设定值
HR7191F
比例值
HR7195F
1000
积分时间
HR7197F
99999
s
微分时间
HR7199F
9999
LC2_MY
L2输出值
HR7205F
PTl
水泵口压力
HR1U
Ll
水槽l液位
PY=lC2:
HR2U
FTl
管道流量
HR4U
MODE
手动自动切换
HR2949/0
ACT
正反作用
HR2950/0
5.3操作说明
下图为现场监控界面和各个变量的趋势曲线：
参数整定时，具体操作步骤如下：
（1）按照接线图连接线路。
（2）经老师检查确认后，给控制仪表通电。
（3）选择模式13，将差压变送器单位设为mmH2O，再选择模式5，将下限设为0，上限设为1500。
（4）观察现场显示仪表的显示是否与所选择上位机显示一致。
（5）根据所选择的电动调节阀，通过操作站（上位监控计算机）将控制器设置为反作用。
将控制器切换到手动控制方式（M方式,即Manual方式），使L2调节器输出为20%，启动水泵6。
（6）调节水槽1液位稳定（注意应该选择调节的水槽1的出水阀）：
调节水槽1至水槽2的手动阀，使其液位稳定在全程的40%-60%之间的任意一个值。
当上位机显示液位变化为一条直线时，可认为此时水槽1液位稳定。
（7）使用类似调节水槽1液位稳定的方法调节水槽2的液位稳定在量程的40%-60%之间的任意一个值。
（8）当水槽2液位稳定不变时，比较水槽2液位变化过程中其设定值与当前过程值的大小，水槽2液位稳定不变时，立即将调节器无扰动切换到自动控制方式。
（9）将控制器的微分时间置为0（即bAtd=0），积分时间置为1000，并将比例度设置为100%，将给定值增加10%，观察过渡过程曲线。
（10）设置新的控制器参数，将给定值减少10%，等待过渡过程曲线。
（11）拷贝实验曲线，记录实验结果。
（12）将电动调节阀开度设为20%，控制器方式设为手动，关闭电源，整理接线。
6其它需要说明的问题
在安装过程中一定要检查无误后最后才能上电。
导线在安装接线端头前应先将线号管穿入。
注意螺丝刀使用选择（端子压线用一字小螺丝刀，空气开关、接触器、继电器、按钮、转换开关、显示表等用十字大螺丝刀），且不要压接的过紧。
剪线使用桃形钳或剥线钳，压接导线端头使用大钳子，剪刀只用于剪线号。
对于有多层端子的部件，应先接下层端子，再接上层端子。
在投运前一定要调试通过。
投运过程中，务必要注意现场引线与控制柜部件端子的对应。
检查三阀组是否打开正常，确认出（入）水阀门都已处于开放位置。
打开水泵开始供水，在手动状态下运行，调节阀门使L1、L2液位保持稳定，然后切换到自动状态，设置比例度、积分时间、微分时间控制器参数，观察过渡过程曲线。
控制系统改进意见：
为提高系统的控制质量，可以将单回路控制系统改为串级控制系统。
实验体会：
通过本次课程设计，不仅接触了过程控制在实验系统中的调试、应用，也亲自进行了近于工业现场的过程控制设计。
从确定系统的控制方式，然后画出P&
ID图，再画出控制柜的布置图、接线图，最后组装起整个控制柜，再到与PLC程序和上位机组态相结合，小组成员相互配合完成了整个过程控制设计流程。
通过这次过程控制课程设计，使我对过程控制的实现方法、应用领域都有了较深的体会。
附件列表：
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