单容水箱液位过程控制工程试训 2.docx

1、单容水箱液位过程控制工程试训 2湖南工程学院系统综合训练报告课题名称 过程控制系统 专业班级 姓 名 学 号 指导教师 2007年 3 月 19 日目 录1试训任务22、过程控制概述.33试训内容.124试训心得.151试训任务本课题要求针对单容水箱液位控制的特点，采用组态软件MCGS，设计一个液位过程控制系统，该系统能对水箱液位进行恒高度控制，并能采用组态软件对液位实时监控。针对锅炉燃烧温度控制的特点，采用组态软件MCGS，设计一个温度过程控制系统，该系统能对锅炉温度进行恒值控制，并能采用组态软件对温度实时监控。2、过程控制概述本次过程控制系统工程实践的主题是液位控制。在生产过程中我们经常用

2、到液位控制系统。例如，锅炉系统汽包的液位控制，自流水生产系统过滤池、澄清池水位的控制等等。液位控制系统主要由执行器、控制器和检测机构组成， 在自动化控制手段越来越发展的今天, 智能数字仪表控制系统、智能仪表加计算机组态软件控制系统、计算机DDC控制系统、PLC控制系统、DCS分布式集散控制系统、FCS现场总线控制系统等在工业领域有着广泛应用.在实践的第一天,沈老师给我们介绍了智能仪表控制系统、计算机DDC控制系统、PLC控制系统和DCS分布式集散控制系统几种液位控制方案。直接数字控制（DDC）系统是用一台工业计算机配以适当的输入输出设备，从生产过程中经输入通道获取信息，按照预先规定的控制算法（

3、如PID、内回流等）计算出控制量，并通过输出通道，直接作用在执行机构上，实现对整个生产、实验过程的闭环控制，通常它有几十个控制回路。PLC控制系统是以具有很强逻辑控制和数据处理能力的可编程序控制器为核心，配以适当的输入、输出部分所组成。它具有变化灵活，编程简单、故障少、噪音低、维修保养方便、节能省工、抗干扰能力强的功能。集散控制系统是由集中管理部分、分散控制监测部分和通信部分组成,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、调试方便、运行安全可靠的特点. 从图可看出：实验过程中的各种物理量（如温度、压力、流量、液位等），由一次仪表（如温度变送器、压力变送

4、器等）测量放大，统一变换为420mA（或1-5V）信号，通过ICP7017模数转换，作为DDC的输入， 计算机按照预定的控制程序，对被测量进行必要的处理、分析和比较，并按一定的规律（如PID控制规律）进行运算，从而得出控制量的改变值，输出到ICP7024数模转换直接控制执行机构。ICP7017是带通讯功能的AD采集卡，ICP7024是带通讯功能的DA输出卡。作为工控机AD采集卡的延伸产品在工控领域得到了广泛的应用下面我介绍一下远程数据采集模块ICP-7017、ICP-7024面板ICP-7017是8通道模拟量输入模块面板，由24V电源供电，提供了4通道的电流输入端口和4通通电压输入端口。每一通

5、道根据功能表可输入允许范围的电压或电流。支持485通讯。面板如图所示： ICP-7017面板ICP-7024是4通道模拟量输出模块路，也是由24V电源供电，提供了4通道的电压输出端口和电流输出端口。每一通道根据功能表可输入允许范围的电压或电流。支持485通讯。面板如图所示： 图4 ICP-7024面板 AE2000B2型过程控制实验装置是在AE2000B1型的基础上研发出来的，分别由左右两个独立的系统组成，两个系统共用一个水箱和电源，能同时工作，让更多的学生参与实验。其对象系统包含有：不锈钢储水箱（长宽高：850450400mm）、圆筒形有机玻璃上水箱（200330mm）、中水箱（200330

6、mm）、下水箱（200180mm）、单相1.5KW电加热锅炉（由不锈钢锅炉内胆加温筒和封闭式外循环不锈钢冷却锅炉夹套组成）。右边系统动力支路分为两路组成：一路由西山增压水泵、电动调节阀、涡轮流量计、自锁紧不锈钢水管及手动切换阀组成；另一路单相丹麦格兰富循环水泵、变频调速器、自锁紧不锈钢水管及手动切换阀组成。左边系统动力支路也分为两路组成：一路由西山增压水泵、电动调节阀、电磁流量计、自锁紧不锈钢水管及手动切换阀组成；另一路单相丹麦格兰富循环水泵、变频调速器、自锁紧不锈钢水管及手动切换阀组成。如图5的系统结构图所示。图中的检测变送和执行元件有：液位传感器、温度传感器、涡轮流量计、电磁流量计、压力表

7、、电动调节阀等。 系统结构图 通过第一天的实践我们基本上了解了液位控制系统的原理与控制过程，然后我们开始学习如何使用MCGS组态软件。MCGS系统分为组态环境和运行环境两个部分。ICP7000通过RS485转232通讯硬件和组态软件进行设备通讯组态，可采集到ICP7017输入模块送来的（如：液位、温度、流量）检测信号，在组态软件里编写（液位、温度、流量）PID控制算法，由计算机送出输出控制信号到ICP7024再经由他们送出到执行机构的控制端，即可组成闭环控制。通过画面组态，动画组态和策略组态等，可以良好的完成计算机动态实时监控对象的运行情况，并做出丰富的动态实时、历史图形曲线。进入组态软件的界

8、面后，可以看到界面一共有主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库、运行策略5大块内容，完成这五项，即完成的组态的全过程。在用户窗口选项菜单里，所有的计算机监控界面组态窗口都在用户窗口菜单项里建立。如下图所示：ICP7017和ICP7024数据采集是通过下图所示的设备窗口组态来完成的。根据不同的实验需要采集的数据不同，设置不同的通道，本装置同时提供4路电压输入通道。若实验中只要用到一个通道，则不同的实验可以共用一个通道。比如:通道AD0上的数据对象为pv1,那么流量、温度、液位等都可以通过这个通道采集上来，只是需要在用户窗口里的控制脚本中把pv1转化为流量、温度、液位的对应值即可。下图所示的是实

9、时数据库选项：在实时数据库里建立数据对象名称，组态里需要用到的变量（如液位、温度、流量、中间变量、比例、积分、微分等）均在此定义，且一个变量对应一个点。 在组态环境运行组态好的程序可以直接按F5或点击按钮即可进入运行环境。 打开电源开关,启动计算机MCGS组态软件, 进入单容水箱液位控制系统实验.按F5后进入运行环境, 双击设定给定按钮，进行设定给定值的大小；在分别设置比例系数和积分系数的大小，观察实时曲线的变化。若没得到理想的实时曲线，继续调整比例和积分系数的大小。通过多次调整、观察与思考，最终调得了比较理想的实时曲线。3 实训内容 实训任务一，了解过程控制系统的有关知识。在老师的讲解下，我

10、们了解了这次实训的操纵界面是天皇过程控制实验平台，输入量由键盘输入控制信号经7024转化成模拟信号，经航空接口连线将信号输入到控制对象中。控制对象的状态由传感器传送到控制平台，经7033模块变为数字信号传回计算机。 实训任务二，搜集资料。根据我们对控制对象的了解搜集了大量资料，为接下来的实验奠定了良好的基础。 实训任务三，单容水箱液位控制调试。首先我们按实验指导书将控制面板上连线正确接出，然后进入MCGS单容水箱液位控制系统操作界面，打开水阀检查通路连通，开启控制面板电源打开电动阀电源，这时就有水进入水箱。将操作软件中水箱的输出值设定为20。先将控制参数值P设定为100。观察曲线走向调节P、I

11、绿色曲线无限接近红色曲线说明系统稳定。控制曲线如下图：单容水箱液位控制曲线 实训任务四，锅炉内胆温度控制系统调试。将三相电源的输出端U、V、W对应接到SCR移相调压器的输入端U、V、W ，三相SCR移相调压器的输出端U0、V0、W0接到三相电加热管输入端U0、V0、W0，变频器输出端A、B、C对应接到三相磁力泵（220V）的A、B、C端。内胆温度TT1铂电阻的1a、1b、1c端对应接到7033输入模块的第一通道的E1、S1、C1端，7024模块第一输出通道A/O的正端接到24V开关电源的正端，将7024模块第一输出通道A/O的负端接到三相电加热管420mA输入正端，三相电加热管420mA输入负

12、端接到24V开关电源的负端。用通信电缆连接到7033、7024的485通讯接口，再通过485/232转换器连接到计算机的COM2口上。锅炉控制系统控制界面 然后进入MCGS单容水箱液位控制系统操作界面，打开水阀检查通路连通，开启控制面板电源打开电动阀电源，这时就有水进入水箱。将输出值设定为50。调整P、I、D值，观察曲线走向绿色曲线无限接近红色曲线说明系统稳定。控制曲线如下图：锅炉内胆温度控制曲线 4试训心得为期一个星期的单容水箱液位控制系统工程训练实习生活就这样结束了，虽然只有短短的几天，但对我而言有着十分重要的意义。作为一个即将踏入社会的年轻人来说，实践知识基本不懂，没有任何社会经验。不过

13、，在老师和组员的帮助下，我很快融入了这个新的氛围，这对我今后踏入新的工作岗位是非常有益的。除此以外，我还学会了如何更好地与别人沟通与协作，相信这些宝贵的经验会成为我今后成功的最重要的基石。实习是每一个大学毕业生必须拥有的一段经历，它使我们在实践中了解社会，让我们学到了很多在课堂上根本就学不到的知识，也打开了视野，增长了见识，理解了团队合作的重要性，为我们以后更好地服务社会打下了基础，也为自己今后快速融入社会为即将到来的职业生涯迈出坚实的一步。 这次的实训不仅使我在理论上对控制技术这个领域有了全新的认识，而且在实践能力上也得到了提高，真正地做到了学以致用。在这次理论与实践相结合的过程中，在沈老师的悉心指导下，我不但了解了液位控制系统的控制过程，并在老师的指导下，初步的了解了MCGS组态软件设计的步骤。这次实习对我来说已不再是完成学分、完成毕业实习的任务，而是在步入职业大门的过程中迈出了第一步。所以，我一直很珍惜这个训练机会，并结合专业知识发挥自己的聪明才智，为今后积累一些经验