一、系統(tǒng)結構
“THFCS-1型現場總線過程控制系統(tǒng)”為工業(yè)現場控制柜結構,它是“THFCS-1型現場總線高級過程控制對象系統(tǒng)實驗裝置”的控制部分,其控制網絡的控制流程圖如下:
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(1) 電氣部分給各種工作部件提供電源
(2) SIEMENS 315-2DP CPU一個(含MMC卡)
(3) CP343-1以太網通訊模塊一個
(4) DP LINK 鏈路器一個
(5) DP/PA Coupler 耦合器一個
(6) 遠程分布式I/O模塊ET200M一個
(7) 模擬量輸入模塊SM331模塊兩個
(8) 模擬量輸出模塊SM332模塊一個
(9) SIEMENS MICROMASTER 420變頻器一個
(10) SIEMENS 變頻器DP通訊模塊一個
(11) SIEMENS SITRNS PA 溫度變送器一個
(12) 普通網卡一個
(13) DP通訊線和DP接頭若干
(14) 10/100M交換機一只
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軟件介紹
本套控制系統(tǒng)下位機編程軟件采用SIEMENS公司的下位機編程軟件STEP 7。STEP 7是用于SIMATIC S7-300/400站創(chuàng)建可編程邏輯控制程序的標準軟件,可使用梯形邏輯圖、功能塊圖和語句表。它是SIEMENS SIMATIC工業(yè)軟件的組成部分。STEP 7以其強大的功能和靈活的編程方式廣泛應用于工業(yè)控制系統(tǒng),總體說來,它有如下的功能特性:
(1) 可通過選擇SIMATIC工業(yè)軟件中的軟件產品進行擴展
(2) 為功能摸板和通訊處理器賦參數值
(3) 強制和多處理器模式
(4) 全局數據通訊
(5) 使用通訊功能塊的事件驅動數據傳送
(6) 組態(tài)連接
本套控制系統(tǒng)上位機監(jiān)控軟件采用SIEMENS公司的上位機監(jiān)控組態(tài)軟件SIMATIC Wincc。
Wincc指的是Windows Control Center,它是在生產過程自動化中解決可視化和控制任務的監(jiān)控系統(tǒng),它提供了適用于工業(yè)的圖形顯示、消息、歸檔以及報表的功能模板。高性能的功能耦合、快速的畫面更新以及可靠的數據交換使其具有高度的實用性。
Wincc 是基于Windows NT 32位操作系統(tǒng)的,在Windows NT或Windows 2000標準環(huán)境中,Wincc具有控制自動化過程的強大功能,它是基于個人計算機,同時具有極高性價比的操作監(jiān)視系統(tǒng)。Wincc的顯著特性就是全面開放,它很容易結合用戶的下位機程序建立人機界面,精確地滿足控制系統(tǒng)的要求。不僅如此,Wincc還建立了像DDE、OLE等在Windonws程序間交換數據的標準接口,因此能毫無困難的集成ActiveX控制和OPC服務器、客戶端功能。
Wincc軟件是基于多語言設計的,這意味著可以在中文、德語、英語等眾多語言之間進行選擇。
二、系統(tǒng)特點
THFCS-1型現場總線過程控制系統(tǒng)從上位機控制系統(tǒng)到現場儀表之間清晰的分為三層,其中操作員站和服務器之間,服務器和主控制器之間采用工業(yè)以太網通訊,構成了整個控制系統(tǒng)的管理級;主控制器、遠程分布式I/O模塊、變頻器、DP/PA耦合器之間通過PROFIBUS-DP協(xié)議進行通信,構成了控制系統(tǒng)的控制級;控制級通過DP/PA鏈路延伸出下一級PROFIBUS-PA網絡,壓力傳感器、電磁流量計、溫度變送器和閥門定位器直接掛接在同一條PROFIBUS-PA總線上,這樣就實現了現場儀表通過DP/PA鏈路和主控制器之間的數據交換。
三、實驗內容
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現場總線控制系統(tǒng)(FCS)的組成與認識實驗
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下位機軟件中的硬件組態(tài)和程序編寫
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上位機軟件中的通信建立和界面組態(tài)
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一階單容上水箱對象特性測試實驗
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二階雙容水箱對象特性測試實驗
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上水箱液位PID整定實驗
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串接雙容下水箱液位PID整定實驗
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三容液位定值控制實驗
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鍋爐內膽水溫PID控制實驗
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鍋爐夾套水溫PID控制實驗
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單閉環(huán)流量PID控制實驗
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鍋爐內膽水溫位式控制實驗
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水箱液位串級控制實驗
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三閉環(huán)液位控制實驗
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鍋爐夾套與內膽水溫串級控制實驗
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鍋爐內膽水溫與水流量串級控制實驗
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上水箱液位與進水流量串級控制實驗
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單閉環(huán)流量比值控制實驗
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下水箱液位前饋-反饋控制實驗
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鍋爐內膽水溫前饋-反饋控制實驗
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溫度純滯后控制實驗
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流量純滯后控制實驗
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鍋爐夾套與內膽水溫解耦控制實驗
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上水箱液位與出口水溫解耦控制實驗