基于dp总线的s7―300控制系统设计与实现

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1、基于DP总线的S7―300控制系统设计与实现　　摘要：针对自动化类过程控制系统课程设计与工业生产相脱离的问题，基于网络化过程控制模拟实验装置，对现行的课程设计实验进行了改革，使学生能从控制系统的整个设计、编程、投运过程中熟练掌握过程控制系统的知识和技能。应用DP总线更能适应现代工业控制需要，STEP7软件的应用也为学生掌握现代工业控制技术、工程应用能力打下坚实的基础。　　关键词：DP总线Step7过程控制　　过程控制系统是自动化类专业的主要专业课程之一，过程控制技术在石油、化工、冶金、电力、轻工和建材等工业生产中应用广泛，尤其对于提高产品质量以及节省能源等均起着十

2、分重要的作用。也正因此，这门课的实验过程以及课程设计变得比较重要。通过实验室或者模拟实习工厂的练习可使学生对过程控制这门课有较深层次的理解，能较好地掌握过程控制系统的设计过程、实施步骤、投运和参数整定方法，培养学生的实践能力，为以后工作打下坚实基础。鉴于此，我们在过程控制系统课程设计的教学环节，基于A3000过程控制实验系统平台，为学生设计了一套基于DP总线的S7-300控制系统，使学生能学习掌握整套系统的搭建及控制过程。5　　现场总线（Fieldbus）是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字

3、通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。现场总线系统（FCS）是开放系统，开放是指通信协议开放，它可以与任何遵守相同标准的其他设备或系统相连。实验中DP总线允许学生按自己的需要把来自不同供应商的产品组成大小随意的系统。由于现场设备本身可完成自动控制的基本功能，使得现场总线可构成一种新的全分布式控制系统的体系结构。从根本上改变了现有DCS集中与分散相结合的集散控制系统体系，简化了系统结构，提高了可靠性。　　1控制系统的总体架构　　以液位和进口流量串级控制为例，流程图如图1所示。　　图1液位和进口流量串级控制流程图　　水介质二路（II路）由泵P102

4、（工频）从水箱V104中加压获得压头，经流量计FT-102，电动阀FV-101，水箱V-103，手阀QV-116回流至水箱V104而形成水循环，负荷的大小通过手阀QV-116来调节；其中，水箱V103的液位由液位变送器LT-103测得，给水流量由流量计FT-102测得。本例为串级调节系统，调节阀FV-101为操纵变量，以FT-102为被控变量的流量控制系统作为副调节回路，其设定值来自主调节回路―以LT-103为被控变量的液位控制系统。　　以FT-102为被控变量的流量控制系统作为副调节回路―流量变动的时间常数小，时延小，控制通道短，从而可加快提高响应速度，缩短过渡

5、过程时间，符合副回路选择的超前、快速、反应灵敏等要求。　　下水箱V103为主对象，流量FT-102的改变需要经过一定时间才能反应到下水箱液位，时间常数比较大、时延大。　　由上分析知：副调节器选纯比例控制，反作用，自动。主调节器选用比例控制或比例积分控制，反作用，自动。5　　串级控制系统方框图如图2所示　　图2液位流量串级控制系统框图　　以串级控制系统来控制下水箱液位，以第二支路流量为副对象，右边水泵直接向下水箱注水，流量变动的时间常数小，时延小，控制通道短，从而可加快提高响应速度，缩短过渡过程时间，符合副回路选择的超前，快速、反应灵敏等要求。　　下水箱为主对象，流

6、量的改变需要经过一定时间才能反应到液位，时间常数比较大，时延大。将主调节器的输出送到副调节器的给定，而副调节器的输出控制执行器。由上分析副调节器选纯比例控制，反作用（要加大流量，须加大调节阀开度），自动。主调节器选用比例控制或比例积分控制，反作用（要提高液位，须加大调节阀开度），自动。　　2硬件配置　　本控制系统选用的下位机组态软件为西门子的Step7软件，西门子公司S7系列PLC产品在自动化系统中应用广泛，市场占有率高，在实验中学习该控制器的使用，对于学生的后续学习和工作大有裨益。部分S7系列PLC集成有PROFIBUS-DP接口，也可以通过通信处理器连接到总线

7、。Step7具有以下功能：硬件配置和参数设置、通信组态、编程、测试、启动和维护、文件建档、运行和诊断功能等。　　为了在个人计算机上使用Step7完成此控制系统，应配置PC/MPI通信适配器，将计算机连接到MPI或PROFIBUS网络下载和上载PLC的用户程序和组态数据，DP数据总线连接CPU与变频器。5　　新建工程，增加S7-300站点。打开硬件组态界面，插入机架，插入CPU，需要支持DP通讯。此处选择CPU313C-2DP，并设置通讯参数，插入电源PS3072A。将MICROMASTER4拖放到DP主站系统上，设置地址为12（与变频器地址对应）。在MICROMA

8、STER4