基于DCS技术的串级控制系统仿真的设计与实现

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1、上海电力学院计算机测控系统课程设计课题：基于DCS技术的串级控制系统仿真专业：自动化班级：姓名：学号：双容水箱水箱水位串级控制系统设计一、课程设计目的1、熟悉掌握P3DCS的分散控制系统组态的步骤和流程。2、学会参照P3DCS和使用说明，进行DCS组态。3、通过对计算机监控系统的设计、配置和实现，掌握计算机测控技术在过程控制领域的应用。4、学会设计简单的系统组态。二、课程设计内容采用P3DCS系统设计完成水箱水位串级控制系统并进行参数整定和调试，包括数据库组态、SAMA图组态、流程图组态、操作器组态，设计手动和单回路自动控制、串级

2、自动控制等控制方案，并实现手自动无扰切换和报警，设计相应的模拟量控制和逻辑控制方案并实现，进行仿真、参数整定与系统调试。其中上水箱水位的对象传递函数为上水箱水位对下水箱水位传递函数为其它执行器和测量电路的传递函数简化为K=1三、系统概述设计串级回路控制的目的就是在控制系统中加入副回路，从而加快系统的调节速度和增强系统的动态性能。主副回路控制系统的PID参数采用两步整定法，先整定副回路上水箱的PID参数使之达到稳定，然后再整定主回路的参数使之达到稳定的状态。并通过P3DCS组态软件对系统的曲线进行实时监控，调出最优PID参数。系统的

3、工艺流程如下图（图1）所示：图1系统连接图根据水箱系统的结构，我们设置一个串级控制回路，把下水箱作为串级控制系统的主控制回路，上水箱作为串级的副控制回路。从而得出串级控制系统的方框图如（图2）所示：图2系统方框图四、实验设计及步骤1、打开主程序到登陆界面。2、登入后进入系统主界面点击系统数据库图标，进行各参数的设置与说明。图3进行各参数的设置与说明3、进行sama图制作，对其中元件进行设定。对被控对象进行定值，然后对PID参数进行设置，主回路的K1设为2，K2为0.25，副回路的K1为2；然后再进行M/A模块的设置。图4图5模拟手

4、动站功能块M/A的参数设置4.调节PID参数5.将SAMA图进行编译并保存。图64、操作员站显示画面组态用矩形、棒状图和折线绘制双容水箱、进出水管，阀门等，实时曲线绘制黑色表格。将水箱与对应的数据点连接起来，PV1对应下水箱，PV2对应上水箱，并设定上下限与填充色。实时曲线也同样与数据点对应，设置上下限与颜色，保存文件。图75、在图形界面中，新建操作器.wnd文件并保存。同样用矩形和棒状图绘制操作器数值显示条，并将其与各模拟数据点一一对应，设置上下限并填充颜色。指示灯用于指示控制器工作状态，6个按钮用于自动控制时增减设定值，手动控

5、制时增减控制器输出。将SAMA图中模块号对应到按钮上，就能实现SP值的便捷修改，方便操作员在发现情况后直接修改参数。手动/自动按钮用于切换控制状态，SP增/减按钮用于自动状态下设定值的增减，AO增/减按钮用于手动状态下控制器输出增减，然后再增加报警点。图86、进入虚拟DPU，点击绿色箭头运行，从左边变为右边图9过程站巡行图7、将操作显示界面与监控界面连接起来，如此一来在操作员站的监控画面下，可以直接点击控制阀来调处操作显示界面，进行参数的调节。图102、系统调试PID参数整定主PID参数如图所示图11主PID参数副PID参数如图所

6、示图12主PID参数五、课题设计实验结果1.编译SAMA图。2.开始运行与系统诊断3.运行调试结果如上图图9超调量为10%，系统稳定时间在2分钟左右，上水箱液位超调也很小.可见控制的效果还是不错的.4.手自动切换图13五、实验心得小结P3-DCS这个软件对我们来说是第一次操作，听老师说电厂的控制系统都是由这个软件制作，而且做一套要卖几千万，顿时感到这款软件的强大。不过我们这次学的是最简单的，根据老师给出的PDF教学软件后我很快就能上手了，我做了一个双容水箱的DCS系统，在图书馆找了一些指导书后画出了系统的sama图。后面一切都还顺

7、利，就是在参数整定的时候遇到了不少困难，PID参数怎么也弄不对，最后在同学的帮助下艰难搞定。这次实验使我P3DCS这款软件得到了初步的熟悉。很好的与理论的知识相结合，知道了P3-DCS这款软件的强大之处。过热蒸汽温度DCS控制系统一、实验目的1、熟悉掌握P3DCS的分散控制系统组态的步骤和流程。2、学会参照P3DCS和使用说明，进行DCS组态。3、通过对计算机监控系统的设计、配置和实现，掌握计算机测控技术在过程控制领域的应用。4、学会设计简单的系统组态。二、实验内容本次课程设计主要有两个方面的工作：即是组态设计和系统调试：（1）组

8、态设计1.实时数据库组态数据库组态是系统组态中应尽早完成的工作，因为只有有了数据库，其他的组态工作（控制回路组态、画面组态等）才可以调试。数据库组态一般通过专用软件进行，数据录入时一定要认真仔细，数据库中一个小的错误就会给运行带来极大的麻烦，如造成