集散控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、集散控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告單容水箱液位控制仿真 2013年12月一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解集散控制系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)；熟悉系統(tǒng)規(guī)模、控制站規(guī)模；掌握控制站卡件型號(hào)、名稱、性能及輸入/輸出點(diǎn)數(shù)；掌握控制站卡的地址設(shè)置；具體學(xué)習(xí)集西門子的集散控制系統(tǒng)PCS7組態(tài)軟件；能夠用組態(tài)軟件建立工程，學(xué)習(xí)系統(tǒng)，設(shè)備組態(tài)以及數(shù)據(jù)和圖形組態(tài)，最后能夠?qū)φ麄€(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行整體的系統(tǒng)調(diào)試；通過仿真，對(duì)單容對(duì)象特性能夠進(jìn)一步了解和掌握。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在西門子PCS7集散控制系統(tǒng)環(huán)境下，完成如下內(nèi)容：根據(jù)單容對(duì)象的特性，建立單容對(duì)象的仿真模型；實(shí)現(xiàn)液位控制，并通過PLCSIM進(jìn)行仿真，建立OS連接，實(shí)現(xiàn)OS界面。三、實(shí)驗(yàn)原理3.1、單

2、容對(duì)象的數(shù)學(xué)模型以單容水槽水位調(diào)節(jié)對(duì)象為例，分析其動(dòng)態(tài)特性和數(shù)學(xué)模型。典型的單容水槽水位調(diào)節(jié)對(duì)象如下圖所示 各個(gè)變量定義：Q1：輸入水流量（米3/秒） Q10：輸入穩(wěn)態(tài)水流量（米3/秒）。根據(jù)物料平衡關(guān)系，在正常工作狀態(tài)下的穩(wěn)態(tài)方程式為：Q10 Q200動(dòng)態(tài)方程式是： dV/dt 是流體儲(chǔ)存量的變化率。它與被調(diào)水位h 間的關(guān)系是：dVFdh整理以上式子，可得 化成以增量表示的微分方程式最終得到單容對(duì)象特性的拉氏變換為：3.2、模式實(shí)現(xiàn)原理 有模型圖可知，當(dāng)模型沒有滯后時(shí)單容對(duì)象特性的拉氏變換為：INT-P: 當(dāng)模型有滯后時(shí)單容對(duì)象特性的拉氏變換為：PT1-P：如果TM_LAG=0，表示沒滯后，

3、即V(S)=U(S)。四、仿真實(shí)現(xiàn)過程根據(jù)教學(xué)視頻，可完成以下步驟：4.1、在PCS7中創(chuàng)建模型1、打開SIMATIC MANAGER軟件；在菜單“選項(xiàng)-自定義”下，設(shè)定存放項(xiàng)目的目錄；用向?qū)?chuàng)建項(xiàng)目。2、在組件視圖的“圖表”中，新建CFC對(duì)象，改名為L(zhǎng)EVEL，打開，進(jìn)行編輯。編輯時(shí)，用到CFC庫(kù)中的原件INT-P,PT1-P,SUB-R等。3、連線并定義管腳名稱。4、將圖表生成塊類型：圖表-編譯-圖表生成塊類型。至此，對(duì)象仿真模型就生成了。4.2、實(shí)現(xiàn)液位控制程序1、在工廠視圖，編輯CFC(1)：改名為L(zhǎng)EVEL-CTRL，在CFC庫(kù)中找到上面創(chuàng)建的塊LEVEL,以及CTRL-PID塊。2

4、、拖入、連接、編譯生成程序。4.3、組態(tài)網(wǎng)絡(luò)1、AC站的設(shè)置：在組件視圖下，選AC站，打開“硬件”配置網(wǎng)絡(luò)，選中CP443-1，雙擊，打開屬性，新建子網(wǎng)etherent(1),設(shè)置MAC地址。2、OS站的設(shè)置：雙擊PC站打開對(duì)象，在1號(hào)軌放置IE General下的SW V6.2 SP1。3、雙擊IE通用，屬性中，新建ethernet(1)，設(shè)置MAC地址。4、對(duì)WINCC Application,插入一個(gè)新連接，連接伙伴為CPU417-4。保存并編譯上述內(nèi)容。4.4、仿真器PLCSIM1、在【SIMATIC Manager】中，點(diǎn)擊工具欄上 圖標(biāo) ，啟動(dòng)PLCSIM。2、選擇CPU接入點(diǎn)為：

5、CP443-1,ethernet(1) adr:MAC。3、在組件視圖，右鍵菜單，選PLC-下載。程序下載后，可啟動(dòng)仿真器處于運(yùn)行狀態(tài)。4.5、建立OS連接4.6、實(shí)現(xiàn)OS界面開發(fā)1、編輯PICTURE(4)、添加控件，設(shè)置控件屬性，關(guān)聯(lián)曲線變量。4.7、OS站測(cè)試1、將輸出變量V2設(shè)定一個(gè)值（0100），選取SP-PV跟蹤，設(shè)定PID參數(shù)。2、模式調(diào)為“自動(dòng)”修改“SP”的值，觀察響應(yīng)曲線。五、實(shí)驗(yàn)曲線對(duì)比分析單容對(duì)象的時(shí)間單數(shù)為T=70s。在PID調(diào)節(jié)中，對(duì)PID調(diào)節(jié)的參數(shù)進(jìn)行合理的配置，觀察液位的階躍響應(yīng)。PID參數(shù)及響應(yīng)響應(yīng)曲線如下（均為最右側(cè)的響應(yīng)曲線）：（1）比例系數(shù)P=12，積分時(shí)間Ti=15，微分時(shí)間Td=0.4。對(duì)應(yīng)液位仿真響應(yīng)曲線：由響應(yīng)曲線可知，系統(tǒng)在階躍輸入的作用下，首先出現(xiàn)很微弱的超調(diào)，后再漸趨于穩(wěn)定，最終達(dá)到穩(wěn)態(tài)。（2）比例系數(shù)P=20，積分時(shí)間Ti=15，微分時(shí)間Td=0.2。對(duì)應(yīng)液位仿真響應(yīng)曲線：由響應(yīng)曲線可知，系統(tǒng)在階躍輸入的作用下，首先出現(xiàn)細(xì)微超調(diào)，后再漸趨于穩(wěn)定，最終達(dá)到穩(wěn)態(tài)。六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)熟悉了西門子PCS7集散控制系統(tǒng)環(huán)境下的