2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、<p><b>  畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</b></p><p>  課題名稱(chēng): 基于JX-300XP的液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用 </p><p>  學(xué)生姓名 </p><p>  學(xué) 號(hào)

2、 </p><p>  二級(jí)學(xué)院(系) 電氣電子工程學(xué)院 </p><p>  專(zhuān) 業(yè) 生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化 </p><p>  班 級(jí) 工自1011 </p><p>  指導(dǎo)

3、教師 </p><p>  起訖時(shí)間:2013 年2月13日~2012年4月6日</p><p>  基于JX-300XP的液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用</p><p><b>  摘 要</b></p><p>  液位是各種工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中最普遍、也是最重要的

4、參數(shù)之一。液位控制的精度對(duì)產(chǎn)品或者實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)產(chǎn)生重大的影響,液位控制的模式多樣,所以本文采用PID液位調(diào)節(jié),一種比較優(yōu)越的控制方法。以DCS和調(diào)節(jié)閥為核心,設(shè)計(jì)出基于DCS的液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用及JX_300軟件,并介紹了調(diào)試中的關(guān)鍵步驟及經(jīng)驗(yàn)。這種液位控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是能對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行后的液位平穩(wěn),而且較為精確,實(shí)施也比較方便。</p><p>  關(guān)鍵詞:DCS;功率調(diào)節(jié)模塊;液位; PID;穩(wěn)定</p&

5、gt;<p><b>  目 錄</b></p><p><b>  摘 要I</b></p><p><b>  第1章 緒論1</b></p><p><b>  1.1 引言1</b></p><p>  1.2 主要

6、機(jī)械結(jié)構(gòu)分析2</p><p>  1.2.1 DCS控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介2</p><p>  1.2.2 DCS的特點(diǎn)2</p><p>  1.2.3 DCS和其他系統(tǒng)的比較3</p><p>  1.2.4 JX-300 DCS系統(tǒng)介紹4</p><p>  1.2.5 DCS控制系統(tǒng)的硬件配置4<

7、;/p><p>  1.2.6 主控制卡——主控卡XP2436</p><p>  1.2.7 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡——XP2338</p><p>  1.2.8 電流信號(hào)輸入卡——XP3139</p><p>  1.2.9 模擬量輸出卡——XP32212</p><p>  1.3 控制站硬件14</p&g

8、t;<p>  1.4 通信網(wǎng)絡(luò)15</p><p>  第2章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)17</p><p><b>  2.1 總述17</b></p><p>  2.2 系統(tǒng)的主要特點(diǎn)17</p><p>  2.3簡(jiǎn)單、易用的組態(tài)手段和工具17</p><p>  2.4 系

9、統(tǒng)組態(tài)18</p><p>  2.4.1 組態(tài)基本操作21</p><p>  2.4.2 命令菜單21</p><p>  2.4.3 實(shí)時(shí)監(jiān)控22</p><p>  2.4.4 流程圖制作22</p><p>  第4章 結(jié)論27</p><p>  參 考 文

10、獻(xiàn)28</p><p><b>  致 謝29</b></p><p><b>  第1章 緒論</b></p><p><b>  1.1 引言</b></p><p>  液位是工業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)的工藝參數(shù)之一,任何物理變化都與液位密切相關(guān)。在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐的

11、諸多領(lǐng)域中, 液位控制占有著極為重要的地位, 特別是在冶金、化工、建材、食品、機(jī)械、石油等工業(yè)中,具有舉足輕重的作用。對(duì)于不同生產(chǎn)情況和工藝要求下的液位控制,所采用的加熱方式,燃料,控制方案也有所不同。例如冶金、機(jī)械、食品、化工等各類(lèi)工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等。液位控制系統(tǒng)的工藝過(guò)程復(fù)雜多變,具有不確定性,因此對(duì)系統(tǒng)要求更為先進(jìn)的控制技術(shù)和控制理論。且液位控制系統(tǒng)的出現(xiàn)迄今已有兩百余年的歷史。期間,從低級(jí)到高級(jí),

12、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜,隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和對(duì)液位控制精度的要求不斷提高,液位控制系統(tǒng)的控制技術(shù)得到迅速發(fā)展。本課題研究的就是集散型控制系統(tǒng)(DCS)。</p><p>  DCS系統(tǒng)的關(guān)鍵是通信。也可以說(shuō)數(shù)據(jù)公路是分散控制系統(tǒng)DCS的脊柱。由于它的任務(wù)是為系統(tǒng)所有部件之間提供通信網(wǎng)絡(luò),因此,數(shù)據(jù)公路自身的設(shè)計(jì)就決定了總體的靈活性和安全性。數(shù)據(jù)公路的媒體可以是:一對(duì)絞線(xiàn)、同軸電纜或光纖電纜?! ⊥ㄟ^(guò)數(shù)據(jù)公路的設(shè)計(jì)參數(shù),基本

13、上可以了解一個(gè)特定DCS系統(tǒng)的相對(duì)優(yōu)點(diǎn)與弱點(diǎn)?! ?#160;(1)系統(tǒng)能處理多少I(mǎi)/O信息?! ?#160;(2)系統(tǒng)能處理多少與控制有關(guān)的控制回路的信息?! ?#160;(3)能適應(yīng)多少用戶(hù)和裝置(CRT、控制站等)?! ?#160;(4)傳輸數(shù)據(jù)的完整性是怎樣徹底檢查的?! ?#160;(5)數(shù)據(jù)公路的最大允許長(zhǎng)度是多少。   (6)數(shù)據(jù)公路能支持多少支路。   (7)數(shù)據(jù)公路是否能支持由其它制造

14、廠(chǎng)生產(chǎn)的硬件(可編程序控制器、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)記錄裝置等)?! 楸WC通信的完整,大部分DCS廠(chǎng)家都能提供冗余數(shù)據(jù)公路。  為了保證系統(tǒng)的安全性,使用了復(fù)雜的通信規(guī)約和檢錯(cuò)技術(shù)。所謂通信規(guī)約就是一組規(guī)則,用以保證所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被接收,并且被理解得和發(fā)送的數(shù)據(jù)一樣?! ∧壳霸贒CS系統(tǒng)中一般使用兩類(lèi)通信手段,即同步的和異步的,同步通信依靠一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸和接收,異</p><p>  1.2 主要機(jī)械

15、結(jié)構(gòu)分析</p><p>  1.2.1 DCS控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介 </p><p>  DCS是分散控制系統(tǒng)(Distributed Control System)的簡(jiǎn)稱(chēng),國(guó)內(nèi)一般習(xí)慣稱(chēng)為集散控制系統(tǒng)。它是一個(gè)由過(guò)程控制級(jí)和過(guò)程監(jiān)控級(jí)組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng),綜合了計(jì)算機(jī)(Computer)、通訊(Communication)、顯示(CRT)和控制(Control)等4C技術(shù),其

16、基本思想是分散控制、集中操作、分級(jí)管理、配置靈活、組態(tài)方便</p><p>  DCS的過(guò)程控制站是一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),主要由電源、CPU(中央處理器)、網(wǎng)絡(luò)接口和I/O組成</p><p>  從結(jié)構(gòu)上劃分,DCS包括過(guò)程級(jí)、操作級(jí)和管理級(jí)。過(guò)程級(jí)主要由過(guò)程控制站、I/O單元和現(xiàn)場(chǎng)儀表組成,是系統(tǒng)控制功能 的主要實(shí)施部分。操作級(jí)包括:操作員站和工程師站,完成系統(tǒng)的操作和組態(tài)。管理級(jí)主要

17、是指工廠(chǎng)管理信息系統(tǒng)(MIS系統(tǒng)),作為DCS更高層次的應(yīng)用,目 前國(guó)內(nèi)紙行業(yè)應(yīng)用到這一層的系統(tǒng)較少。</p><p>  1.2.2 DCS的特點(diǎn)</p><p>  DCS是分散控制系統(tǒng)(Distributed Control System)的簡(jiǎn)稱(chēng),國(guó)內(nèi)一般習(xí)慣稱(chēng)為集散控制系統(tǒng)。它是一個(gè)由過(guò)程控制級(jí)和過(guò)程監(jiān)控級(jí)組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng),綜合了計(jì)算機(jī)(Computer)、通

18、訊(Communication)、顯示(CRT)和控制(Control)等4C技術(shù),其基本思想是分散控制、集中操作、分級(jí)管理、配置靈活、組態(tài)方便。DCS具有以下特點(diǎn):</p><p>  (1)高可靠性 由于DCS將系統(tǒng)控制功能分散在各臺(tái)計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用容錯(cuò)設(shè)計(jì),因此某一臺(tái)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)的故障不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)其它功能的喪失。此外,由于系統(tǒng)中各臺(tái)計(jì)算機(jī)所承擔(dān)的任務(wù)比較單一,可以針對(duì)需要實(shí)現(xiàn)的功能采用具有特定結(jié)構(gòu)和

19、軟件的專(zhuān)用計(jì)算機(jī),從而使系統(tǒng)中每臺(tái)計(jì)算機(jī)的可靠性也得到提高。</p><p>  (2)開(kāi)放性 DCS采用開(kāi)放式、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化設(shè)計(jì),系統(tǒng)中各臺(tái)計(jì)算機(jī)采用局域網(wǎng)方式通信,實(shí)現(xiàn)信息傳輸,當(dāng)需要改變或擴(kuò)充系統(tǒng)功能時(shí),可將新增計(jì)算機(jī)方便地連入系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)或從網(wǎng)絡(luò)中卸下,幾乎不影響系統(tǒng)其他計(jì)算機(jī)的工作。</p><p>  (3)靈活性 通過(guò)組態(tài)軟件根據(jù)不同的流程應(yīng)用對(duì)象進(jìn)行軟硬件組態(tài),即

20、確定測(cè)量與控制信號(hào)及相互間連接關(guān)系、從控制算法庫(kù)選擇適用的控制規(guī)律以及從圖形庫(kù)調(diào)用基本圖形組成所需的各種監(jiān)控和報(bào)警畫(huà)面,從而方便地構(gòu)成所需的控制系統(tǒng)。</p><p>  (4)易于維護(hù) 功能單一的小型或微型專(zhuān)用計(jì)算機(jī),具有維護(hù)簡(jiǎn)單、方便的特點(diǎn),當(dāng)某一局部或某個(gè)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí),可以在不影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的情況下在線(xiàn)更換,迅速排除故障。</p><p>  (5)協(xié)調(diào)性 各工作站之間通過(guò)通信

21、網(wǎng)絡(luò)傳送各種數(shù)據(jù),整個(gè)系統(tǒng)信息共享,協(xié)調(diào)工作,以完成控制系統(tǒng)的總體功能和優(yōu)化處理。</p><p>  (6)控制功能齊全 控制算法豐富,集連續(xù)控制、順序控制和批處理控制于一體,可實(shí)現(xiàn)串級(jí)、前饋、解耦、自適應(yīng)和預(yù)測(cè)控制等先進(jìn)控制,并可方便地加入所需的特殊控制算法。 DCS的構(gòu)成方式十分靈活,可由專(zhuān)用的管理計(jì)算機(jī)站、操作員站、工程師站、記錄站、現(xiàn)場(chǎng)控制站和數(shù)據(jù)采集站等組成,也可由通用的服務(wù)器、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和可編程

22、控制器構(gòu)成。 處于底層的過(guò)程控制級(jí)一般由分散的現(xiàn)場(chǎng)控制站、數(shù)據(jù)采集站等就地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制,并通過(guò)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)傳送到生產(chǎn)監(jiān)控級(jí)計(jì)算機(jī)。生產(chǎn)監(jiān)控級(jí)對(duì)來(lái)自過(guò)程控制級(jí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中操作管理。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,DCS可以按照需要與更高性能的計(jì)算機(jī)設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接來(lái)實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的集中管理功能,如計(jì)劃調(diào)度、倉(cāng)儲(chǔ)管理、能源管理等</p><p>  1.2.3 DCS和其他系統(tǒng)的比較</p><p>

23、;  單片機(jī)的發(fā)展歷史雖不長(zhǎng),但它憑著體積小,成本低,功能強(qiáng)大和可靠性高等特點(diǎn),已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)已經(jīng)由開(kāi)始的4位機(jī)發(fā)展到32位機(jī),其性能進(jìn)一步得到改善[5]?;趩纹瑱C(jī)的溫度控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,工作精度高。但相對(duì)其他溫度系統(tǒng)而言,單片機(jī)響應(yīng)速度慢、中斷源少,不利于在復(fù)雜的,高要求的系統(tǒng)中使用。 PLC是一種數(shù)字控制專(zhuān)用電子計(jì)算機(jī),它使用了可編程序存儲(chǔ)器儲(chǔ)存指令,執(zhí)行諸如邏輯、順序、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)與演算等功能,并

24、通過(guò)模擬和數(shù)字輸入、輸出等組件,控制各種機(jī)械或工作程序。PLC可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單,易于被工程人員掌握和使用,目前在工業(yè)領(lǐng)域上被廣泛應(yīng)用[6]。相對(duì)于 IPC,DCS,F(xiàn)SC等系統(tǒng)而言,PLC是具有成本上的優(yōu)勢(shì)。因此,PLC占領(lǐng)著很大的市場(chǎng)份額,其前景也很有前途。 </p><p>  工控機(jī)(IPC)即工業(yè)用個(gè)人計(jì)算機(jī)。IPC的性能可靠、軟件豐富、價(jià)格低廉,應(yīng)用日趨廣泛。它能夠適應(yīng)多種工業(yè)惡劣環(huán)境,

25、抗振動(dòng)、抗高溫、防灰塵,防電磁輻射。過(guò)去工業(yè)鍋爐大多用人工結(jié)合常規(guī)儀表監(jiān)控,一般較難達(dá)到滿(mǎn)意的結(jié)果,原因是工業(yè)鍋爐的燃燒系統(tǒng)是一個(gè)多變量輸入的復(fù)雜系統(tǒng)。影響燃燒的因素十分復(fù)雜,較正確的數(shù)學(xué)模型不易建立,以經(jīng)典的PID為基礎(chǔ)的常規(guī)儀表控制,已很難達(dá)到最佳狀態(tài)。而計(jì)算機(jī)提供了諸如數(shù)字濾波,積分分離PID,選擇性PID。參數(shù)自整定等各種靈活算法,以及“模糊判斷”功能,是常規(guī)儀表和人力難以實(shí)現(xiàn)或無(wú)法實(shí)現(xiàn)的[7]。在工業(yè)鍋爐溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)中采用

26、控機(jī)工可大大改善了對(duì)鍋爐的監(jiān)控品質(zhì),提高了平均熱效率[7]。但如果單獨(dú)采用工控機(jī)作為控制系統(tǒng),又有易干擾和可靠性差的缺點(diǎn)。 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)(FCS)綜合了數(shù)字通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能儀表等多種技術(shù)手段的系統(tǒng)。其優(yōu)勢(shì)在于網(wǎng)絡(luò)化、分散化控制?;诳偩€(xiàn)控制系統(tǒng)(FCS)的溫度控制系統(tǒng)具有高精度,高智能,便于管理等特點(diǎn),F(xiàn)CS系統(tǒng)由于信息處理現(xiàn)場(chǎng)化,能直接執(zhí)行傳感、控制、報(bào)警和計(jì)算功能。而且它可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝置

27、(含</p><p>  集散型溫度控制系統(tǒng)(DCS)是一種功能上分散,管理上集中上集中的新型控制系統(tǒng)。與常規(guī)儀表相比具有豐富的監(jiān)控、協(xié)調(diào)管理功能等特點(diǎn)。DCS的關(guān)鍵是通信。也可以說(shuō)數(shù)據(jù)公路是分散控制系統(tǒng)DCS的脊柱。由于它的任務(wù)是為系統(tǒng)所有部件之間提供通信網(wǎng)絡(luò),因此,數(shù)據(jù)公路自身的設(shè)計(jì)就決定了總體的靈活性和安全性?;綝CS的溫度控制系統(tǒng)提供了生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和管理水平,能減少操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,有助于提高系統(tǒng)

28、的效率[8]。但DCS在設(shè)備配置上要求網(wǎng)絡(luò)、控制器、電源甚至模件等都為冗余結(jié)構(gòu),支持無(wú)擾切換和帶電插拔,由于設(shè)計(jì)上的高要求,導(dǎo)致DCS成本太高。</p><p>  1.2.4 JX-300 DCS系統(tǒng)介紹</p><p>  JX-300XP系統(tǒng)由工程師站、操作員站、控制站、過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)等組成。</p><p>  1.工程師站是為專(zhuān)業(yè)工程技術(shù)人員設(shè)計(jì)的,內(nèi)裝有

29、相應(yīng)的組態(tài)平臺(tái)和系統(tǒng)維護(hù)工具。</p><p>  2.操作員站是由工業(yè)PC機(jī)、顯示器(CRT或LCD)、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、打印機(jī)等組成,是操作人員完成過(guò)程監(jiān)控管理任務(wù)的環(huán)境。</p><p>  3.控制站是系統(tǒng)中的I/O處理單元,完成整個(gè)工業(yè)過(guò)程的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集及控制。</p><p>  4.過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)工程師站、操作員站、控制站的連接,完成信息、控制命令等傳輸,

30、雙重化冗余設(shè)計(jì),使得信息傳輸安全、高速。</p><p>  1.2.5 DCS控制系統(tǒng)的硬件配置</p><p>  JX-300XP系統(tǒng)硬件由控制站、工程師站/操作員站、過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)三部分組成</p><p>  控制站硬件:機(jī)柜、機(jī)籠、電源,控制站卡件,主控制卡,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡,各類(lèi)I/O卡件,如下圖所示:</p><p><b&g

31、t;  圖1.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)</b></p><p><b>  圖1.2 硬件</b></p><p><b>  圖1.3 硬件</b></p><p>  1.2.6 主控制卡——主控卡XP243</p><p><b>  1)概述</b></p&g

32、t;<p>  主控卡XP243是JX-300XP系統(tǒng)的核心單元,協(xié)調(diào)控制站內(nèi)部所有的軟硬件關(guān)系和執(zhí)行各項(xiàng)控制任務(wù)。主要包括(I/O處理、控制運(yùn)算、上下網(wǎng)絡(luò)通信控制等功能)</p><p><b>  2)功能特點(diǎn)</b></p><p>  XP243具備以下功能特點(diǎn):</p><p>  1、采用三個(gè)32位嵌入式微處理器協(xié)同處

33、理控制站的任務(wù)、功能強(qiáng)、速度快、單站容量大;</p><p>  2、運(yùn)算周期從50ms到5s可選,典型運(yùn)算周期為100ms;</p><p>  3、具有雙重冗余的10M以太網(wǎng)通信接口,和上位機(jī)通信;同時(shí)通過(guò)1M的SBUS總線(xiàn)管理I/O卡件</p><p>  4、控制軟件和運(yùn)算模塊采用模塊化設(shè)計(jì),核心程序固化在FLASH存儲(chǔ)器中;</p><

34、p>  5、具有雙重冗余的10M以太網(wǎng)通信接口,和上位機(jī)通信;同時(shí)通過(guò)1M的SBUS總線(xiàn)管理I/O卡件</p><p>  6、運(yùn)算周期從50ms到5s可選,典型運(yùn)算周期為100ms;</p><p>  7、靈活支持冗余(1:1熱備用)和不冗余的工作模式</p><p>  8、128個(gè)控制回路(64的常規(guī)+64個(gè)自定義),采樣控制速率100ms_5s可選&

35、lt;/p><p>  9、綜合診斷I/O卡件和I/O通道,具有靈活的報(bào)警處理和信號(hào)質(zhì)量功能</p><p>  10、后背鋰電池,斷電情況下,保證卡件內(nèi)SRAM的數(shù)據(jù)最長(zhǎng)3年不丟失</p><p><b>  3)網(wǎng)絡(luò)安裝示意</b></p><p>  圖1.4 網(wǎng)絡(luò)安裝示意圖</p><p>&

36、lt;b>  4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖</b></p><p>  XP243主控制卡由底板和背板組成。底板上裝有主處理器和SBUS通信處理器。面板結(jié)構(gòu)如下圖所示</p><p>  圖1.5 XP243X主控制卡底板結(jié)構(gòu)</p><p>  XP243背板上裝有SCnet通信處理器。其結(jié)構(gòu)如下圖所示</p><p>  圖1.6 X

37、P243X背板結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>  1.2.7 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡——XP233</p><p><b>  1)概述</b></p><p>  XP233是JX-300XP系統(tǒng)卡件機(jī)籠的核心單元,是控制卡聯(lián)接I/O卡件的中間環(huán)節(jié),它一方面驅(qū)動(dòng)SBUS總線(xiàn),另一方面管理本機(jī)籠的I/O卡件。通過(guò)XP233。,一塊控制卡(XP243/XP24

38、3X)可擴(kuò)展1到8個(gè)卡件機(jī)籠,即可擴(kuò)展1到128塊不同功能的I/O卡件。下圖為SBUS的結(jié)構(gòu)圖。</p><p><b>  2)主要功能</b></p><p>  I/O機(jī)籠的核心單元,管理I/O卡件,驅(qū)動(dòng)SBUS總線(xiàn),連接主控卡和I/O卡件;冷端溫度采集(用于遠(yuǎn)程溫度集中采集);負(fù)責(zé)整個(gè)I/O單元的冷端溫度采集,冷端溫度測(cè)量元件采用專(zhuān)用的電流環(huán)回路溫度傳感器,可

39、以通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)將冷端溫度測(cè)量元件延伸到任意位置處(如現(xiàn)場(chǎng)的中間端子柜),節(jié)約熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)。</p><p><b>  3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖</b></p><p>  XP233結(jié)構(gòu)如下圖所示</p><p><b>  圖1.7 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖</b></p><p>  1.2.8 電流信號(hào)輸入卡——XP31

40、3</p><p><b>  1)概述</b></p><p>  電流信號(hào)輸入卡是一塊智能型的、帶有模擬量信號(hào)調(diào)理,組租隔離的六路信號(hào)采集卡,并可為六路變送器提供24V隔離電源。可處理0—10mA和4—20mA電流信號(hào)。當(dāng)卡件被拔出時(shí),卡件余中控卡通信中斷,系統(tǒng)監(jiān)控軟件顯示此卡通信故障。XP313卡的每一路可分別接受II型活I(lǐng)II型標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào),當(dāng)需XP313卡向

41、變送器配電時(shí)可通過(guò)DC/DC對(duì)外提供6路+24V的隔離電源,每一路都可以通過(guò)選擇是否需要配電功能。</p><p><b>  圖1.8 指示</b></p><p><b>  2)與變送器的連接</b></p><p>  對(duì)組組隔離卡件,同組內(nèi)建議信號(hào)模式一致(都對(duì)外配電、都對(duì)外不配電)</p><

42、;p>  接負(fù)載后,卡件輸出電壓會(huì)下降。一般變送器工作電壓16—26VDC</p><p>  卡件配電電壓為24V是指卡件不接負(fù)載的電壓 </p><p><b>  3)接口特性</b></p><p>  圖1.9 XP313接線(xiàn)原理示意圖</p><p>  圖1.10 XP313結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖</p>

43、;<p><b>  4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖</b></p><p>  XP313卡件的外觀(guān)如下圖所示</p><p>  圖1.11 XP322結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖</p><p>  圖1.12 XP313冗余跳線(xiàn)</p><p>  圖1.13 XP313配電跳線(xiàn)</p><p>  圖1.14

44、 XP313端子接線(xiàn)</p><p>  1.2.9 模擬量輸出卡——XP322</p><p><b>  1)概述</b></p><p>  XP322卡為4路點(diǎn)點(diǎn)隔離型電流(Ⅱ型Ⅲ型)信號(hào)輸出卡。通過(guò)跳線(xiàn)設(shè)置,可改變卡件的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力。作為CPU的高精度智能型卡件,XP322具有自檢和實(shí)時(shí)檢測(cè)輸出狀況功能,它允許主控制卡監(jiān)控正常的輸出電

45、流。XP322可單卡工作,也可冗余配置。</p><p><b>  2)輸出信號(hào)特點(diǎn)</b></p><p>  正輸出:4—20mA,10%開(kāi)度,5.6mA</p><p>  反輸出:20—4mA,10%開(kāi)度,18.4mA</p><p>  圖1.15 輸出圖示</p><p><b

46、>  3)接口特性</b></p><p>  XP322的接口特性如圖2-13所示</p><p>  圖1.16 XP322接口電路示意圖</p><p><b>  4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖</b></p><p>  XP322卡件的外觀(guān)如下圖2-14所示</p><p>  圖1

47、.17 XP322結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖</p><p><b>  1.3 控制站硬件</b></p><p>  控制站是系統(tǒng)中的 I/O信號(hào)處理單元,完成整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。 </p><p>  控制站主要由機(jī)柜、機(jī)籠、供電單元和各類(lèi)卡件(包括主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡和各種信號(hào)輸入/輸出卡)組成,其核心是主控制卡。主控制卡通常插在過(guò)程控制站最上

48、部的機(jī)籠內(nèi),通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)——SBUS 擴(kuò)充各種功能,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的輸入輸出處理,同時(shí)完成過(guò)程控制中的數(shù)據(jù)采集、回路控制、順序控制、以及包括優(yōu)化控制等各種控制算法??刂普緳C(jī)柜的外形如圖 2-15所示</p><p>  圖1.18 控制站機(jī)柜結(jié)構(gòu)圖</p><p>  控制站硬件的部件號(hào)和對(duì)應(yīng)的名稱(chēng)如下表所列。</p><p>  型號(hào) 部件名

49、稱(chēng) 型號(hào) 部件名稱(chēng)</p><p>  SP202 機(jī)柜(800W*600D*2100H) SP209 小機(jī)柜(650W*600D*1200H) </p><p>  SP211 一體化機(jī)籠(含母板端子) XP243 主控制卡 </p><p>  XP233 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡 SP244

50、 RS-232/RS-485通信接口卡 </p><p>  SP221 電源指示卡 SP251 電源箱機(jī)籠 </p><p>  SP251-1 電源(5V,24V),110W SP251-2 電源(24V)單體,110W </p><p>  SP291 SBUS總線(xiàn)擴(kuò)展電纜(米) </p><

51、p><b>  1.4 通信網(wǎng)絡(luò)</b></p><p>  JX-300XP系統(tǒng)采用了成熟的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù),構(gòu)成高速的冗余數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)的及時(shí)傳送。</p><p>  JX-300XP控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)分三層,如圖 2-17所示: </p><p>  第一層網(wǎng)絡(luò)是信息管理網(wǎng)(用戶(hù)可選); <

52、/p><p>  第二層網(wǎng)絡(luò)是過(guò)程信息網(wǎng);</p><p>  第三層網(wǎng)絡(luò)是過(guò)程控制網(wǎng),稱(chēng)為 SCnet Ⅱ;</p><p>  第四層網(wǎng)絡(luò)是控制站內(nèi)部 I/O 控制總線(xiàn),稱(chēng)為 SBUS。</p><p>  系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示:</p><p>  圖1.19 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖</p><p&

53、gt;  第2章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p><b>  2.1 總述</b></p><p>  JX—300的基本組成包括工程師站(ES)、操作站(OS)、控制站(CS)和通訊網(wǎng)絡(luò)SCnetII.通過(guò)在JX—300X的通訊網(wǎng)絡(luò)上掛接總線(xiàn)變換單元(BCU)可實(shí)現(xiàn)與JX_100、JX_200、JX300系統(tǒng)的互聯(lián);在通訊網(wǎng)絡(luò)上掛接通訊單元(CIU)可實(shí)現(xiàn)JX—

54、300X與PLC等數(shù)字設(shè)備的連接;通過(guò)多功能計(jì)算機(jī)站(MFS)和相應(yīng)的應(yīng)用軟件Advantrol_PIMS可實(shí)現(xiàn)與企業(yè)管理計(jì)算機(jī)網(wǎng)的信息交換,實(shí)現(xiàn)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)流量查看、實(shí)時(shí)趨勢(shì)瀏覽、報(bào)警記錄和查看、開(kāi)關(guān)量變位紀(jì)律與查看、報(bào)表數(shù)據(jù)存貯、歷史趨勢(shì)存貯與查看、生產(chǎn)過(guò)程報(bào)表生成與輸出等功能,從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的管理、控制全集成綜合自動(dòng)化</p><p>  2.2 系統(tǒng)的主要特點(diǎn)</p&

55、gt;<p>  JX—300覆蓋了大型集散型控制系統(tǒng)的安全性、冗余功能、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展功能、集成的用戶(hù)界面及信息存取功能,除了具有模擬量信號(hào)輸入輸出、數(shù)字量信號(hào)輸入輸出、回路控制等常規(guī)DCS的功能,還具有高速數(shù)字量處理、高速順序事件記錄、可編程邏輯控制等特殊功能;它不僅提供功能模塊圖、梯形圖等直觀(guān)的圖形組態(tài)工具,還提供開(kāi)發(fā)復(fù)雜高級(jí)控制算法(如模糊控制)的類(lèi)C語(yǔ)言編程環(huán)境SCX。系統(tǒng)規(guī)模變化靈活,可以實(shí)現(xiàn)從一個(gè)單元的過(guò)程控制,到

56、全廠(chǎng)范圍的自動(dòng)化集成。</p><p>  2.3簡(jiǎn)單、易用的組態(tài)手段和工具</p><p>  JX—300的組態(tài)工作是通過(guò)組態(tài)軟件SCKey來(lái)完成的。該軟件用戶(hù)界面友好、功能強(qiáng)大、操作方便,充分支持各種控制方案,SCKey組態(tài)軟件是基于中文WINDOWS2000操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的,全面支持系統(tǒng)各種控制方案的組態(tài)。</p><p>  軟件體系運(yùn)用了面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)

57、(OOP)技術(shù)和對(duì)象鏈接與嵌入技術(shù),可以幫助工程師們系統(tǒng)有序地完成信號(hào)類(lèi)型、控制方案、操作手段等的設(shè)置。同時(shí)系統(tǒng)好增加和擴(kuò)充了上位機(jī)的使用和管理軟件Advantrol_PIMS,開(kāi)發(fā)了SCX控制語(yǔ)言,完善了諸如流程圖設(shè)計(jì)操作、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)接口、報(bào)表、打印管理等附屬軟件。</p><p>  軟件支持的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下所示:</p><p>  圖2.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D</p>&

58、lt;p><b>  2.4 系統(tǒng)組態(tài)</b></p><p>  系統(tǒng)組態(tài)是指對(duì)集散控制系統(tǒng)(DCS)的軟、硬件構(gòu)成進(jìn)行配置。</p><p>  I/O組點(diǎn)步驟如下所示:</p><p>  圖2.2 I/0點(diǎn)設(shè)置</p><p>  圖2.3 I/O卡件設(shè)置</p><p>  圖

59、2.4 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡設(shè)置</p><p>  圖2.5 操作站設(shè)置</p><p>  圖2.6 常規(guī)回路設(shè)置</p><p>  工具欄:將常用的菜單命令和功能圖形化為工具圖標(biāo)集中為工具欄。工具欄圖標(biāo)基本上包括了組態(tài)的大部分操作,結(jié)合菜單和右鍵使用,將給用戶(hù)帶來(lái)很大的方便。</p><p>  狀態(tài)欄:顯示當(dāng)前的操作信息。當(dāng)鼠標(biāo)光標(biāo)置于界面

60、中任意處時(shí),狀態(tài)欄將提示系統(tǒng)處于何種操作狀態(tài)。</p><p>  組態(tài)樹(shù)窗口:顯示了當(dāng)前組態(tài)的控制站、操作站、和操作小組的總體情況。</p><p>  節(jié)點(diǎn)信息區(qū):詳細(xì)顯示了某個(gè)節(jié)點(diǎn)(包括左邊組態(tài)樹(shù)中任意一個(gè)項(xiàng)目)具體信息。單擊任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)名稱(chēng),可以在此看到與其相關(guān)的詳細(xì)信息。</p><p>  編譯信息區(qū):顯示了組態(tài)編譯的詳細(xì)信息,當(dāng)錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)方便用戶(hù)修改。

61、</p><p>  2.4.1 組態(tài)基本操作</p><p>  組態(tài)以分層展開(kāi)的形式,直觀(guān)地展示了組態(tài)信息的樹(shù)型結(jié)構(gòu)。用戶(hù)從中可清晰地看到從控制站直至信號(hào)點(diǎn)的各層硬件結(jié)構(gòu)及其相互關(guān)系,也可以看到操作站上各種操作畫(huà)面的組織方式。</p><p>  選擇組態(tài)上某一節(jié)點(diǎn)后按回車(chē),如果此節(jié)點(diǎn)下還有子節(jié)點(diǎn),則會(huì)將節(jié)點(diǎn)展開(kāi);再次按回車(chē)則會(huì)將已經(jīng)展開(kāi)的節(jié)點(diǎn)重新收回。以上操

62、作等同于點(diǎn)擊節(jié)點(diǎn)前的“”、“”,進(jìn)行組態(tài)樹(shù)層層展開(kāi)和收回操作。</p><p>  無(wú)論是系統(tǒng)單元、I/O卡件還是控制方案,或是某頁(yè)操作界面,只要展開(kāi)組態(tài)樹(shù),在其中找到相應(yīng)節(jié)點(diǎn)標(biāo)題,用鼠標(biāo)雙擊,就能直接進(jìn)入該單元的組態(tài)窗口,使組態(tài)操作更加快捷準(zhǔn)確。</p><p>  若想查看某組態(tài)單元內(nèi)容,而不做任何修改時(shí),只要對(duì)組態(tài)樹(shù)層層展開(kāi),找到要查看單元節(jié)點(diǎn),用鼠標(biāo)單擊,相關(guān)內(nèi)容將在右邊的節(jié)點(diǎn)信息

63、顯示區(qū)詳細(xì)列出。</p><p>  選中一節(jié)點(diǎn)后,點(diǎn)擊小鍵盤(pán)中的‘+’鍵,如果次節(jié)點(diǎn)下還有子節(jié)點(diǎn),可將此節(jié)點(diǎn)展開(kāi)。此操作等同于點(diǎn)擊節(jié)點(diǎn)前的“”操作。</p><p>  選中一已被展開(kāi)的節(jié)點(diǎn),點(diǎn)擊小鍵盤(pán)中的‘-’鍵,可將已展開(kāi)的節(jié)點(diǎn)收回。此操作等同于點(diǎn)擊接點(diǎn)前的“”操作。</p><p>  選中一節(jié)點(diǎn),點(diǎn)擊小鍵盤(pán)中的‘*’鍵,如果此節(jié)點(diǎn)下還有子節(jié)點(diǎn),可將此節(jié)點(diǎn)層

64、層展開(kāi)直到不可再擴(kuò)展。用‘*’鍵與用‘+’鍵的區(qū)別在于:前者將選中節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展到無(wú)法擴(kuò)展為止,后者只往下擴(kuò)展一層。</p><p>  選中一已被展開(kāi)的節(jié)點(diǎn),點(diǎn)擊小鍵盤(pán)中的‘/’鍵,可將已展開(kāi)的節(jié)點(diǎn)層層收回。用“/”后,再點(diǎn)擊展開(kāi)時(shí),只將選中節(jié)點(diǎn)往下展開(kāi)一層。</p><p>  選中一節(jié)點(diǎn),點(diǎn)擊鍵盤(pán)中的‘Delete’鍵,將把這一卡件及掛接在此卡件上的所有信息全部刪除。</p>

65、<p>  2.4.2 命令菜單</p><p>  菜單欄列出了組態(tài)的主菜單,包括文件、編輯、總體信息、控制站、操作站、查看、位號(hào)和幫助八項(xiàng)。單擊某一項(xiàng)將自動(dòng)打開(kāi)其下拉式菜單。菜單項(xiàng)旁邊所帶的字母,表示同時(shí)按下鍵盤(pán)中的Alt和該字母鍵也可打開(kāi)該菜單項(xiàng),如:欲打開(kāi)查看菜單項(xiàng),只要同時(shí)按下Alt和V字母鍵即可。若要關(guān)閉某個(gè)菜單,只要單擊菜單外任意處或按鍵盤(pán)中的Esc鍵即可。</p>&l

66、t;p>  若要打開(kāi)某菜單項(xiàng)下拉菜單中的命令,分兩種情況:(1)若已打開(kāi)此下拉菜單,則單擊該命令或在鍵盤(pán)中按其后綴字母(在英文輸入狀態(tài)下)即可;(2)若在該命令及其字母后附有快捷鍵設(shè)置,也可直接在鍵盤(pán)中使用快捷鍵引用該命令。</p><p>  下拉式菜單中的一些命令帶省略號(hào)“…”,表示在執(zhí)行該命令時(shí)組態(tài)界面內(nèi)將彈出對(duì)話(huà)框。</p><p>  2.4.3 實(shí)時(shí)監(jiān)控</p>

67、;<p>  實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件(AdvanTrol)是 AdvanTrol-Pro 軟件包的重要組成部分,是基于 Windows 中文版開(kāi)發(fā)的控制系統(tǒng)的上位機(jī)監(jiān)控軟件,用戶(hù)界面友好。其基本功能為:數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)管理。它可以從控制系統(tǒng)或其他智能設(shè)備采集數(shù)據(jù)以及管理數(shù)據(jù),進(jìn)行過(guò)程監(jiān)視(圖形顯示)、控制、報(bào)警、報(bào)表、數(shù)據(jù)存檔等等。</p><p>  下拉式菜單中的一些命令帶省略號(hào)“…”,表示在執(zhí)行該命令時(shí)組

68、態(tài)界面內(nèi)將彈出對(duì)話(huà)框。</p><p>  2.4.4 流程圖制作</p><p>  流程圖畫(huà)面是工藝過(guò)程在實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面上的仿真,是主要監(jiān)控畫(huà)面之一,由用戶(hù)在組態(tài)軟件中產(chǎn)生。在工具欄中點(diǎn)擊圖標(biāo)將在實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面中顯示流程圖畫(huà)面。流程圖畫(huà)面根據(jù)組態(tài)信息和工藝運(yùn)行情況,在實(shí)時(shí)監(jiān)控過(guò)程中動(dòng)態(tài)更新各個(gè)動(dòng)態(tài)對(duì)象(如數(shù)據(jù)點(diǎn)、圖形、趨勢(shì)圖等),因此,大部分的過(guò)程監(jiān)視和控制操作都可以在流程圖畫(huà)面上完成。流

69、程圖畫(huà)面如下圖所示:</p><p><b>  圖2.7 流程圖</b></p><p>  下拉式菜單中的一些命令帶省略號(hào)“…”,表示在執(zhí)行該命令時(shí)組態(tài)界面內(nèi)將彈出對(duì)話(huà)框。</p><p>  第3章 液位的PID調(diào)節(jié)</p><p>  系統(tǒng)組態(tài),系統(tǒng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行組態(tài)(其中包括,I/O位號(hào)、scx語(yǔ)言、流程圖

70、、記錄表等),組態(tài)完成后進(jìn)行編譯,編譯正確后將組態(tài)下載到上位機(jī),然后進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。</p><p>  進(jìn)入單回路控制模式設(shè)定給定值SV=13,然后設(shè)置PID參數(shù),當(dāng)P=60,I=0.2,D=0時(shí),曲線(xiàn)圖如下所示:</p><p>  圖3.1 不穩(wěn)定時(shí)的曲線(xiàn)控制圖</p><p>  圖3.2 快趨于穩(wěn)定的曲線(xiàn)圖</p><p>  圖3

71、.3 穩(wěn)定后的曲線(xiàn)圖</p><p><b>  圖3.4 故障診斷</b></p><p><b>  第4章 結(jié)論</b></p><p>  畢業(yè)設(shè)計(jì)終于快要結(jié)束了,這次設(shè)計(jì)成功利用了JX-300XP建立了一個(gè)人機(jī)監(jiān)控的液位控制系統(tǒng),系統(tǒng)采用PID控制,得到了一個(gè)控制精度高、穩(wěn)定可靠的液位控制系統(tǒng)。</p&g

72、t;<p>  剛開(kāi)始拿到這個(gè)題目,有種無(wú)法下手的感覺(jué)。實(shí)在沒(méi)有辦法,只有先在實(shí)驗(yàn)室中操作了,通過(guò)向同學(xué)了解,還有上網(wǎng)查資料,通過(guò)一些書(shū)籍,慢慢的了解了一些方向,于是開(kāi)始慢慢的做了起來(lái)。經(jīng)過(guò)不斷努力,雖然在操作的過(guò)程中遇到了一些困難,但通過(guò)老師同學(xué)的幫助,終于成功完成了。在這個(gè)過(guò)程中感覺(jué)到收獲很多。</p><p>  在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中,通過(guò)不斷的實(shí)驗(yàn) 加深了對(duì)課本原有知識(shí)的理解,在更深的掌握了理論

73、知識(shí)以后,通過(guò)看書(shū)和上網(wǎng)查資料使我學(xué)到了很多,了解了很多控制領(lǐng)域的最新成果,這些都為我將來(lái)的工作積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。</p><p>  這次設(shè)計(jì)提高了我的基礎(chǔ)實(shí)踐,為我找工作前的準(zhǔn)備打了一些基礎(chǔ)。同時(shí)使我明白了理論與基礎(chǔ)之間結(jié)合的重要性。在未來(lái),我還需要不斷的強(qiáng)化學(xué)習(xí),努力提升自己,使自己更適合自己的工作。</p><p>  參 考 文 獻(xiàn)</p><p>

74、  [1] 中控科技集團(tuán).DCS應(yīng)用技術(shù)組態(tài)技術(shù)應(yīng)用.2006年</p><p>  [2] 中控科技集團(tuán).DCS應(yīng)用技術(shù)系統(tǒng)硬件.2006年</p><p>  [3] 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系.工業(yè)網(wǎng)絡(luò)(DCS、FCS)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū).2008-8</p><p>  [4] 陶永華. 模糊PID控制. 工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置[M]. 1998(1)</p

75、><p>  [5] 王常力,羅安.分布式控制系統(tǒng)(DCS)設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例.北京:電子工業(yè)出版社2004.8</p><p>  [6] 厲玉鳴,潘立登等.化工儀表及自動(dòng)化[M].出版時(shí)間:1998-10</p><p><b>  致 謝</b></p><p>  時(shí)間過(guò)的好快,不知不覺(jué)三年就已經(jīng)過(guò)去了,這篇論文是

76、在學(xué)校的最后一個(gè)任務(wù),很戀戀不舍。</p><p>  首先衷心的感謝的是我的指導(dǎo)老師***老師!感謝他在三年來(lái)一直默默陪伴著我們,尤其是他的課,不時(shí)的充滿(mǎn)了風(fēng)趣色彩,使我們很輕松的接受課本上的只是,而這些,正是我們以后賺錢(qián)的資本。在這里,由衷的感謝**老師。</p><p>  然后感謝在大學(xué)三年中所有教導(dǎo)過(guò)我們的老師,正因?yàn)樗麄儯覀儾庞辛爽F(xiàn)在的成績(jī)。感謝他們默默的付出與指導(dǎo)。<

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