基于PLC的過程自動化仿真系統(tǒng)-自動化仿真實驗室介紹課件

基于PLC的過程自動化

仿真系統(tǒng)鄭勇PLC實踐教學(xué)團(tuán)隊基于PLC的過程自動化

仿真系統(tǒng)鄭勇1本實驗室鍋爐仿真控制系統(tǒng)是以工業(yè)過程控制系統(tǒng)仿真，擁有工業(yè)級的工業(yè)過程控制監(jiān)控與組態(tài)軟件、工業(yè)過程控制的DCS仿真控制系統(tǒng)。能夠提供實現(xiàn)工業(yè)過程控制生產(chǎn)流程組態(tài)、控制方案組態(tài)及控制對象建模的軟件環(huán)境，而且能夠提供實現(xiàn)DCS控制仿真的硬件環(huán)境。

本實驗室鍋爐仿真控制系統(tǒng)是以工業(yè)過程控制系統(tǒng)仿真，擁有工業(yè)級2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：3系統(tǒng)由操作站、控制站、鍋爐對象模型機(jī)和RS-232通信線路構(gòu)成。操作站由教師機(jī)擔(dān)任，系統(tǒng)運(yùn)行時執(zhí)行Citect用戶組態(tài)程序（同時也是工程師站，可以對Citect監(jiān)控軟件組態(tài)和控制器程序編制、下裝）。

系統(tǒng)由操作站、控制站、鍋爐對象模型機(jī)和RS-232通信線路構(gòu)4控制站包括SCADAPack控制器、彩色無紙記錄儀、操作按鈕和報警指示燈等其作用是接受操作站或按鈕的指令對模型機(jī)上的鍋爐對象進(jìn)行控制，并輸出鍋爐對象的一些狀態(tài)（過程值記錄和報警指示）?？刂普景⊿CADAPack控制器、彩色無紙記錄儀、操作按鈕5

模型機(jī)由某一個學(xué)生機(jī)擔(dān)任，系統(tǒng)運(yùn)行時執(zhí)行鍋爐對象仿真模型程序，來代替真實的工業(yè)運(yùn)行鍋爐。該模型程序仿真的是燃油燃?xì)?、自然水循環(huán)、雙汽包、蒸發(fā)量為65t/h（3.9Mpa）蒸汽的WGZ65-39-6型工業(yè)鍋爐工作過程。模型機(jī)由某一個學(xué)生機(jī)擔(dān)任，系統(tǒng)運(yùn)行時執(zhí)行鍋爐對象仿真模型程6RS-232通信線路完成操作站PC機(jī)、鍋爐模型PC機(jī)與控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸通信協(xié)議使用的是工業(yè)界普遍采用的MODBUS協(xié)議

通信參數(shù)設(shè)置為波特率9600、數(shù)據(jù)位8、停止位1、無校驗位。RS-232通信線路完成操作站PC機(jī)、鍋爐模型PC機(jī)與控制器7軟件配置一、操作站PC機(jī)配置的軟件1.澳大利亞CiT公司的Citect5.21上位監(jiān)控軟件。該軟件離線組態(tài)及實時運(yùn)行均基于Windows9x（或NT）平臺，用于完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)庫采集，圖形顯示，設(shè)備操作，報警趨勢記錄，報表管理及其打印功能。2.還可以與其他Windows軟件（如：EXCEL）進(jìn)行動態(tài)數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析、報表顯示等(詳見Citect用戶手冊)。軟件配置83.控制器編程軟件TelePACE，是加拿大CONTROLMICROSYSTEMS公司為其6000系列、Micro16系列及SCADAPack系列控制器共同開發(fā)的編程軟件，運(yùn)行在Windows9x平臺4.采用梯形圖編程方式，功能比較強(qiáng)，支持浮點數(shù)運(yùn)算和在線幫助功能，學(xué)習(xí)和使用起來非常方便。(詳見TelePACELadderLogic參考和用戶手冊)。3.控制器編程軟件TelePACE，是加拿大CONTROL9TDC3000仿真系統(tǒng)DCS仿真操作環(huán)境為美國HoneywellTDC-3000美國Honeywell公司的TDC3000系統(tǒng)是目前我國應(yīng)用最廣泛的DCS，覆蓋石油、化工、鋼鐵、硅酸鹽工業(yè)、電力等行業(yè)。該系統(tǒng)也是最標(biāo)準(zhǔn)的DCS之一，在我國的大學(xué)、職業(yè)教育的教材中獲得廣泛應(yīng)用。TDC3000仿真系統(tǒng)DCS仿真操作環(huán)境為美10DCS仿真操作環(huán)境實現(xiàn)的教學(xué)內(nèi)容對流程圖畫面、控制組畫面、點細(xì)目畫面、趨勢畫面、報警畫面等主要操作界面的操作和調(diào)整。DCS仿真操作環(huán)境實現(xiàn)的教學(xué)內(nèi)容11基于PLC的過程自動化仿真系統(tǒng)-自動化仿真實驗室介紹課件12基于PLC的過程自動化仿真系統(tǒng)-自動化仿真實驗室介紹課件13實驗軟件介紹實驗軟件介紹14操作界面示例操作界面示例15關(guān)于實驗的趨勢圖的數(shù)據(jù)讀取

關(guān)于實驗的趨勢圖的數(shù)據(jù)讀取16實驗內(nèi)容介紹實驗一對象特性實驗測定目的及要求掌握對象靜態(tài)特性的測試方法。掌握對象動態(tài)特性的測試方法。掌握階躍干擾法測試對象特性的數(shù)據(jù)處理方法。通過實驗了解對象的非線性情況。實驗內(nèi)容介紹實驗一對象特性實17實驗二調(diào)節(jié)器參數(shù)對調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響目的及要求熟悉一個簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成。掌握調(diào)節(jié)器參數(shù)的變化對調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響。了解調(diào)節(jié)通道的對象特性對調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響。了解干擾位置的變化對調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響。

實驗二調(diào)節(jié)器參數(shù)對調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響18實驗三簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng)的投運(yùn)和參數(shù)整定目的及要求掌握簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng)的投運(yùn)方法；掌握用4：1衰減法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)。實驗三簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng)的投運(yùn)和參數(shù)整定19實驗四串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)實驗?zāi)康募耙笫煜ご壵{(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，連接方法。掌握串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)的投運(yùn)方法。掌握運(yùn)用兩步法整定主、副調(diào)節(jié)器參數(shù)。比較在干擾作用下串級調(diào)節(jié)與簡單調(diào)節(jié)質(zhì)量的不同。研究選用不同的副參數(shù)構(gòu)成串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)時，調(diào)節(jié)質(zhì)量的變化。研究干擾加于系統(tǒng)不同位置（主環(huán)和副環(huán)）時，串級調(diào)節(jié)質(zhì)量的變化。實驗四串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)實驗20實驗五化工自動化基礎(chǔ)綜合實驗?zāi)康募耙笳莆蘸唵握{(diào)節(jié)系統(tǒng)的構(gòu)成、系統(tǒng)投運(yùn)方法和步驟、調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定及其對調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響。鞏固已學(xué)過的測量儀器和調(diào)節(jié)儀表的調(diào)試、安裝、投運(yùn)及使用方法。學(xué)習(xí)并掌握儀表的選用、系統(tǒng)安裝的初步知識，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生實際動手的能力。實驗五化工自動化基礎(chǔ)綜合實驗21實驗六比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)實驗?zāi)康募耙笫煜け戎嫡{(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和連接方法。掌握比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)的投運(yùn)方法。掌握運(yùn)用兩步法整定主、副調(diào)節(jié)器參數(shù)。比較在干擾作用下比值調(diào)節(jié)與簡單調(diào)節(jié)質(zhì)量的不同。研究選用不同的副參數(shù)構(gòu)成比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)時，調(diào)節(jié)質(zhì)量的變化。研究干擾加于系統(tǒng)不同位置時，比值調(diào)節(jié)質(zhì)量的變化實驗六比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)實驗22實驗七前饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)實驗?zāi)康募耙笳莆涨梆佌{(diào)節(jié)系統(tǒng)的構(gòu)成和控制原理。理解前饋調(diào)節(jié)比反饋調(diào)節(jié)的優(yōu)點。了解干擾加于不同位置時（干擾通道不同），前饋控制器的控制參數(shù)的變化。實驗七前饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)實驗23基于PLC的過程自動化

仿真系統(tǒng)鄭勇PLC實踐教學(xué)團(tuán)隊基于PLC的過程自動化

仿真系統(tǒng)鄭勇24本實驗室鍋爐仿真控制系統(tǒng)是以工業(yè)過程控制系統(tǒng)仿真，擁有工業(yè)級的工業(yè)過程控制監(jiān)控與組態(tài)軟件、工業(yè)過程控制的DCS仿真控制系統(tǒng)。能夠提供實現(xiàn)工業(yè)過程控制生產(chǎn)流程組態(tài)、控制方案組態(tài)及控制對象建模的軟件環(huán)境，而且能夠提供實現(xiàn)DCS控制仿真的硬件環(huán)境。

本實驗室鍋爐仿真控制系統(tǒng)是以工業(yè)過程控制系統(tǒng)仿真，擁有工業(yè)級25系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：26系統(tǒng)由操作站、控制站、鍋爐對象模型機(jī)和RS-232通信線路構(gòu)成。操作站由教師機(jī)擔(dān)任，系統(tǒng)運(yùn)行時執(zhí)行Citect用戶組態(tài)程序（同時也是工程師站，可以對Citect監(jiān)控軟件組態(tài)和控制器程序編制、下裝）。

系統(tǒng)由操作站、控制站、鍋爐對象模型機(jī)和RS-232通信線路構(gòu)27控制站包括SCADAPack控制器、彩色無紙記錄儀、操作按鈕和報警指示燈等其作用是接受操作站或按鈕的指令對模型機(jī)上的鍋爐對象進(jìn)行控制，并輸出鍋爐對象的一些狀態(tài)（過程值記錄和報警指示）?？刂普景⊿CADAPack控制器、彩色無紙記錄儀、操作按鈕28

模型機(jī)由某一個學(xué)生機(jī)擔(dān)任，系統(tǒng)運(yùn)行時執(zhí)行鍋爐對象仿真模型程序，來代替真實的工業(yè)運(yùn)行鍋爐。該模型程序仿真的是燃油燃?xì)?、自然水循環(huán)、雙汽包、蒸發(fā)量為65t/h（3.9Mpa）蒸汽的WGZ65-39-6型工業(yè)鍋爐工作過程。模型機(jī)由某一個學(xué)生機(jī)擔(dān)任，系統(tǒng)運(yùn)行時執(zhí)行鍋爐對象仿真模型程29RS-232通信線路完成操作站PC機(jī)、鍋爐模型PC機(jī)與控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸通信協(xié)議使用的是工業(yè)界普遍采用的MODBUS協(xié)議

通信參數(shù)設(shè)置為波特率9600、數(shù)據(jù)位8、停止位1、無校驗位。RS-232通信線路完成操作站PC機(jī)、鍋爐模型PC機(jī)與控制器30軟件配置一、操作站PC機(jī)配置的軟件1.澳大利亞CiT公司的Citect5.21上位監(jiān)控軟件。該軟件離線組態(tài)及實時運(yùn)行均基于Windows9x（或NT）平臺，用于完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)庫采集，圖形顯示，設(shè)備操作，報警趨勢記錄，報表管理及其打印功能。2.還可以與其他Windows軟件（如：EXCEL）進(jìn)行動態(tài)數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析、報表顯示等(詳見Citect用戶手冊)。軟件配置313.控制器編程軟件TelePACE，是加拿大CONTROLMICROSYSTEMS公司為其6000系列、Micro16系列及SCADAPack系列控制器共同開發(fā)的編程軟件，運(yùn)行在Windows9x平臺4.采用梯形圖編程方式，功能比較強(qiáng)，支持浮點數(shù)運(yùn)算和在線幫助功能，學(xué)習(xí)和使用起來非常方便。(詳見TelePACELadderLogic參考和用戶手冊)。3.控制器編程軟件TelePACE，是加拿大CONTROL32TDC3000仿真系統(tǒng)DCS仿真操作環(huán)境為美國HoneywellTDC-3000美國Honeywell公司的TDC3000系統(tǒng)是目前我國應(yīng)用最廣泛的DCS，覆蓋石油、化工、鋼鐵、硅酸鹽工業(yè)、電力等行業(yè)。該系統(tǒng)也是最標(biāo)準(zhǔn)的DCS之一，在我國的大學(xué)、職業(yè)教育的教材中獲得廣泛應(yīng)用。TDC3000仿真系統(tǒng)DCS仿真操作環(huán)境為美33DCS仿真操作環(huán)境實現(xiàn)的教學(xué)內(nèi)容對流程圖畫面、控制組畫面、點細(xì)目畫面、趨勢畫面、報警畫面等主要操作界面的操作和調(diào)整。DCS仿真操作環(huán)境實現(xiàn)的教學(xué)內(nèi)容34基于PLC的過程自動化仿真系統(tǒng)-自動化仿真實驗室介紹課件35基于PLC的過程自動化仿真系統(tǒng)-自動化仿真實驗室介紹課件36實驗軟件介紹實驗軟件介紹37操作界面示例操作界面示例38關(guān)于實驗的趨勢圖的數(shù)據(jù)讀取

關(guān)于實驗的趨勢圖的數(shù)據(jù)讀取39實驗內(nèi)容介紹實驗一對象特性實驗測定目的及要求掌握對象靜態(tài)特性的測試方法。掌握對象動態(tài)特性的測試方法。掌握階躍干擾法測試對象特性的數(shù)據(jù)處理方法。通過實驗了解對象的非線性情況。實驗內(nèi)容介紹實驗一對象特性實40實驗二調(diào)節(jié)器參數(shù)對調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響目的及要求熟悉一個簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成。掌握調(diào)節(jié)器參數(shù)的變化對調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響。了解調(diào)節(jié)通道的對象特性對調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響。了解干擾位置的變化對調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響。

實驗二調(diào)節(jié)器參數(shù)對調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響41實驗三簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng)的投運(yùn)和參數(shù)整定目的及要求掌握簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng)的投運(yùn)方法；掌握用4：1衰減法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)。實驗三簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng)的投運(yùn)和參數(shù)整定42實驗四串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)實驗?zāi)康募耙笫煜ご壵{(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，連接方法。掌握串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)的投運(yùn)方法。掌握運(yùn)用兩步法整定主、副調(diào)節(jié)器參數(shù)。比較在干擾作用下串級調(diào)節(jié)與簡單調(diào)節(jié)質(zhì)量的不同。研究選用不同的副參數(shù)構(gòu)成串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)時，調(diào)節(jié)質(zhì)量的變化。研究干擾加于系統(tǒng)不同位置（主環(huán)和副環(huán)）時，串級調(diào)節(jié)質(zhì)量的變化。實驗四串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)實驗43實驗五化工自動化基礎(chǔ)綜合實驗?zāi)康募耙笳莆蘸唵握{(diào)節(jié)系統(tǒng)的構(gòu)成、系統(tǒng)投運(yùn)方法和步驟、調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定及其對調(diào)節(jié)質(zhì)量的影響。鞏固已學(xué)過的測量儀器和調(diào)節(jié)儀表的調(diào)試、安裝、投運(yùn)及使用方法。學(xué)習(xí)并掌握儀表的選用、系統(tǒng)安裝的初步知識，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生實際動手的能力。實驗五化工自動化基礎(chǔ)綜合實驗44實驗六比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)實驗