自动控制系统综合实验综 合 实 验 报 告

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1、综合实验报告实验名称自动控制系统综合实验题　目　　　　　　　　　　　　指导教师设计起止日期2013年1月7日～1月18日系别自动化学院控制工程系专业自动化学生姓名班级/学号成绩前言自动控制系统综合实验是在完成了自控理论，检测技术与仪表，过程控制系统等课程后的一次综合训练。要求同学在给定的时间内利用前期学过的知识和技术在过程控制实验室的现有设备上，基于mcgs组态软件或step7、wincc组态软件设计一个监控系统，完成相应参数的控制。在设计工作中，学会查阅资料、设计、调试、分析、撰写报告等，达到综合能力培养的目的。

2、目录前言2第一章、设计题目4第二章、系统概述5第一节、实验装置的组成5第二节、MCGS组态软件11第三章、系统软件设计14实时数据库14设备窗口16运行策略19用户窗口21主控窗口30第四章、系统在线仿真调试32第五章、课程设计总结38第六章、附录39附录一、宇光智能仪表通讯规则39第一章、设计题目题目1单容水箱液位定值控制系统选择上小水箱、上大水箱或下水箱作为被测对象，实现对其液位的定值控制。实验所需设备：THPCAT-2型现场总线控制系统实验装置（常规仪表侧），水箱装置，AT-1挂件，智能仪表，485通信线缆一

3、根（或者如果用数据采集卡做，AT-4挂件，AT-1挂件、PCL通讯线一根）。实验所需软件：MCGS组态软件要求：1.用MCGS软件设计开发，包括用户界面组态、设备组态、数据库组态、策略组态等，连接电路，实现单容水箱的液位定值控制；2.施加扰动后，经过一段调节时间，液位应仍稳定在原设定值；3.改变设定值，经过一段调节时间，液位应稳定在新的设定值。第二章、系统概述第一节、实验装置的组成一、被控对象1．水箱：包括上水箱、下水箱和储水箱。上、下水箱采用淡蓝色优质有机玻璃，不但坚实耐用，而且透明度高，便于学生直接观察液位的变

4、化和记录结果。有机玻璃水箱尺寸：长×宽×高=350×380×300（mm）。上水箱可以分为两个小水箱共五个槽组成，分别为小水箱缓冲槽、小水箱工作槽、大水箱缓冲槽、大水箱工作槽和溢流槽组成，进水时水管的水先流入缓冲槽，然后才流入工作槽，这样经过缓冲和线性化的处理，工作槽的液位较为稳定，便于观察。两个小水箱底部均设置有采压口、出水口以及并连水箱连通口。下水箱与上水箱不同，共有四个槽组成，分别为左进水缓冲槽、溢流槽、右进水缓冲槽和工作槽，水箱底部设置有采压口，出水口。储水箱由不锈钢板制成，尺寸为：长×宽×高=900m×5

5、20×430（mm），完全能满足有机玻璃水箱以及加热锅炉的实验供水需要。储水箱内部有两个椭圆形塑料过滤网罩，以防杂物进入水泵和管道。2．模拟锅炉：是利用电加热管加热的常压锅炉，包括加热层（锅炉内胆）和冷却层（锅炉夹套），均由不锈钢精制而成，可利用它进行温度实验。做温度实验时，冷却层的循环水可以使加热层的热量快速散发，使加热层的温度快速下降。冷却层和加热层都装有温度传感器检测其温度，可完成温度的定值控制、串级控制，前馈-反馈控制，解耦控制等实验。3．盘管：模拟工业现场的管道输送和滞后环节，长21米（24圈），在盘管上

6、有三个不同的温度检测点，它们的滞后时间常数不同，在实验过程中可根据不同的实验需要选择不同的温度检测点。盘管的出水通过软管连接既可以流入锅炉内胆，也可以经过涡轮流量计流回储水箱。它可用来完成温度的滞后和流量纯滞后控制实验。4．管道及阀门：整个系统固定不动的管道由敷塑不锈钢管连接而成，所有的手动阀门均采用优质球阀，彻底避免了管道系统生锈的可能性。有效提高了实验装置的使用年限。实验用管道采用软管连接，软管连接部分均采用快速软管接头，方便软管插拔，不同的实验需要连接不同的管路，完全开放，老师学生可以随意组合控制系统，培养学

7、生创新能力，使设备更具研究价值。二、检测装置1．压力传感器、变送器：五个DDZ-III型压力传感器，用来对上小、上大、下水箱的液位以及常规仪表侧管道压力进行检测，精度为0.5级。采用工业用的扩散硅压力变送器，带不锈钢隔离膜片，同时采用信号隔离技术，对传感器温度漂移跟随补偿。采用标准二线制传输方式，工作时需提供24V直流电源，输出：4～20mADC。其中检测管道压力的压力变送器量程为0-200KPa，其余用于检测液位的四个变送器量程均为0-5KPa。西门子压力变送器用来对现象总线侧下水箱液位进行检测，数量1套。测量偏

8、差小于0.1％。采用SIEMENS带PROFIBUS-PA通讯接口的压力传感器，SIEMENS带PROFIBUS-PA通讯协议的压力传感器通过总线供电，不需要另外接工作电源。2．温度传感器：装置中采用了五个Pt100铂热电阻温度传感器和一个K型热电偶传感器，五个热电阻传感器分别用来检测锅炉内胆、锅炉夹套、盘管（有3个测试点）的水温。Pt100测温范围：-20