DCS實驗報告.

1、華北電力大學實驗報告實驗名稱基干DCS驗平臺實現(xiàn)的水箱液位限制系統(tǒng)綜合設計課程稱計值機捽制技術(shù)N系統(tǒng)專業(yè)班級：自動實1101學生姓名：潘洛學號：202102030117成績：指導教師：劉延泉實驗日期：2021/6/29基于DCS實驗平臺實現(xiàn)的水箱液位限制系統(tǒng)綜合設計實驗目的通過使用LN2000分散限制系統(tǒng)對水箱水位進行限制,熟悉掌握DCS限制系統(tǒng)根本設計過程.實驗設備PCS過程限制實驗裝置；LN2000DCS系統(tǒng)；上位機操作員站系統(tǒng)限制原理采用DCS限制,將上水箱液位限制在設定高度.將液位信號輸由給DCS,根據(jù)PID參數(shù)進行運算,輸由信號給電動調(diào)節(jié)閥,由DDF電動閥來限制水泵的進水流量,從而到

2、達限制設定液位根本恒定的目的.系統(tǒng)限制框圖如下：華北電力大學-自動化系-自動實1101-潘浩基于DCS實驗平臺實現(xiàn)的水箱水位限制系統(tǒng)綜合設計4 .限制方案改良可考慮在現(xiàn)有限制方案根底上,將給水增壓泵流量信號引入作為導前微分或限制器輸由前饋補償信號.海位給定值SP增小東流5 .操作員站監(jiān)控畫面組態(tài)本設計要求設計關(guān)于上水箱水位的簡單流程圖畫面包含參數(shù)顯示、操作畫面,并把有關(guān)的動態(tài)點同限制算法連接起來.1.工藝流程畫面組態(tài)在LN2000上設計簡單形象的流程圖,并在圖中能夠顯示需要監(jiān)視的數(shù)據(jù).要求：界面上顯示所有的測點數(shù)值共4個,例如水位、開度、流量等；執(zhí)行機構(gòu)運行時為紅色,停止時為綠色；閥門手動時為

3、綠色,自動時為紅色.IS叵聞LDIJW上水箱水位實時曲線圖施計pn箱水位限制自動實1101潘浩202102030117LD的用上水箱水位實時曲線圖2M口圉M卅先落,TJ.J-IE:£J-DI*AMAivtAOJIEDDnFEujecLHCiAN«eii|jI日IR降比?n刊砧工片虹j蓄f目討Mil卿中日圖氟-'%,-虛IA0C同O：5.¥B號邑國口語£|圖曲口«:口型！二寸心1?二胃用匕*“：k瓦用E£"“曹司'&%：-單容水箱水位限制自動實1101潘浩202102030117口.耳擊1ruswusm

4、fir-Huikai黑工.而MWAtt喘IM.喉、'u同,青#*.打et華北電力大學-自動化系-自動實1101-潘浩基于DCS實驗平臺實現(xiàn)的水箱水位限制系統(tǒng)綜合設計2.操作器畫面組態(tài)與SAMA圖對應,需要設計的操作器包括增壓泵及水箱水位限制DDF閥手操器：A.設備驅(qū)動器的組態(tài)過程：添加啟動、停止、確認按鈕啟動時為紅色,停止和確認時為綠色添加啟停狀態(tài)開關(guān)量顯示已啟時為紅色,已停時為綠色B.M/A手操器的組態(tài)過程：PV測量值、SP設定值、OUT輸由值的動態(tài)數(shù)據(jù)顯示,標明單位,以上三個量的棒狀圖動態(tài)顯示,設好最大填充值和最大值；手、自動按鈕手動時為1,顯示綠色；自動時為0,顯示紅色,以及SP

5、、OUT的增減按鈕；SP設定值、OUT輸由值的直接給值用數(shù)字鍵盤二12»口用愛用用史落埴TkJ-仁江口?口口.恥水11座倍本餐142口電吼一扉千nill憶印伍日IR降比?H刊砧工片虹jHkfP蓄X9目討Mil聊中日圖期二'%,-虛iA0c同o：5,¥BrUt-QBoflChlv-rDa=Q型！一心骨占胃用n*海瓦一m",言百'&知:-單容DDF電動閥r'iF-wwiiiMS,H,2M口的給后用電外埴TJ.a-IE二江"時口口/N*京田;公口口口IPru-Ei.歸iM>b、那浩-酷掂-eUIrAii匕.5、希前.同事意

6、上因回口也口*華北電力大學-自動化系-自動實1101-潘浩基于DCS實驗平臺實現(xiàn)的水箱水位限制系統(tǒng)綜合設計3 .趨勢畫面組態(tài)趨勢顯示-新建實時趨勢一添加三個觀察數(shù)據(jù)點：上水箱水位、上水箱水位設定值和DDF電動閥開度電動閥投自動后設給定值SP,上水采f水位PV應逐漸逼近設定值SP對于趨勢畫面組態(tài)來說,我們可以看見圖中有很多如“加長“縮短“放大“縮小等按鈕,可以在我們需要的時候?qū)ξ覀兯^察的圖像曲線進行一定的加工,以期能夠得到更好的觀察結(jié)果華北電力大學-自動化系-自動實1101-潘浩基于DCS實驗平臺實現(xiàn)的水箱水位限制系統(tǒng)綜合設計4 .SAMA圖組態(tài).S皿lllftb-I與皿16田正系雄一1號居I

7、£畫陽界王沖96年,陋強限止)加?即甲a©陽td)叱可口挈國門如出熱曲口口目百*&0J未步d而欣二gf上塞啟水后丁：警上水箱水inittY1“l(fā).t.逑說明IT現(xiàn)手自的無猶祿I利用理話下值差K5手動博伍蒙流R節(jié)在HF電訶闕有一定開震愧1次才允許白電汪出水31七至時就詞上冰箱水位挖起目動實1101潘港2021020301171-13母電電當石畫電厚1-16111修上我的水位手自缸切嵌本圖為本次實驗的上水箱水位限制SAMA圖組態(tài)模塊介紹：主要是AI、DI、AO、DO、AM、DM、PID限制器、M/A手操器、設備驅(qū)動器,RS觸發(fā)器、比擬器模塊,包括模塊實現(xiàn)的功能及其輸入輸

8、由中間參數(shù).(詳見算法手冊說明)本實驗需要組態(tài)的有：(1)設備驅(qū)動器：電動門、增壓泵(2)M/A手操器：水箱水位限制DDF閥手操器SAMA圖功能說明：,偏差大的時候切于實現(xiàn)手自動無擾切換(利用跟蹤)華北電力大學-自動化系-自動實1101-潘浩基于DCS實驗平臺實現(xiàn)的水箱水位限制系統(tǒng)綜合設計動,增壓泵流量只有在DDF電動閥有一定開度的時候才允許啟動.在給水流量為零的時候跳閘.SAMA圖設計思路說明：首先對上水箱水位進行測量,然后通過濾波環(huán)節(jié)處理后輸入到PID的PV過程變量口.同時對上水箱水位進行報警監(jiān)測,當上水箱水位高于20cm的時候進行高水位報警.PID限制器的輸出輸入到M/A站.M/A輸出上

9、水箱水位設定值,一是提供應PID限制器作為SP的輸入,二是將此設定值與上水箱水位實際值進行比擬,如果兩者偏差的絕對值大于5,那么進行強制切手動動作.PID限制器的TR口對M/A站的輸出進行跟蹤,同時M/A站的SPT口也對實際的上水箱水位值進行跟蹤為了滿足無擾動切換的要求.在操作員站發(fā)出手自動切換指令的時候,M/A站的S輸出口發(fā)出指令,發(fā)到PID限制器的STR口進行手自動切換的動作在發(fā)出M/A站進行手動限制的指令時,S輸出開關(guān)量1,PID限制器STR口收到指令后停止動作,滿足手動操作的要求；在操作員發(fā)出自動操作的指令的時候,S=0,PID限制器此時進行自動調(diào)節(jié)動作,M/A停止手動動作.同時,通過

10、M/A站的輸出,電動調(diào)節(jié)閥只有在電動調(diào)節(jié)閥開度大于一定程度5%的時候,會啟動電源；也會在電動調(diào)節(jié)閥開度為零的時候,關(guān)閉電動調(diào)節(jié)閥的電源.華北電力大學-自動化系-自動實1101-潘浩基于DCS實驗平臺實現(xiàn)的水箱水位限制系統(tǒng)綜合設計對增壓泵限制的系統(tǒng)來說,只有當電動調(diào)節(jié)閥開度大于一定程度(5%)的時候,對泵發(fā)出啟動指令的時候,可以啟動增壓泵.如果當增壓泵流量為零的時候增壓泵的DEVICE模塊的TOTP口得到1的開關(guān)量輸入,會發(fā)發(fā)出停止增壓泵的指令(即增壓泵流量為零時跳閘).5.系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫的組態(tài)一般分為兩局部：數(shù)據(jù)采集測點的配置組態(tài)和中間計算點的組態(tài).中間計算點是為了圖形數(shù)據(jù)顯示所形成的統(tǒng)計計

11、算點.I/O測點清單如下:類型產(chǎn)編號尹位號尹測點說明+-物理量程限單位(AD4模擬量輸入.1pAI_7001,上水箱水位/0-30pcm2pAI_7002下水箱水位嚴0-30pcm4AI_7004增壓泵流量嚴0-1200PL/h(AOp模擬量輸出一2ppDDF電動閥開度,0-100%p(DO數(shù)字量輸出口9p甲DDF電動閥電源如如1.【始增壓泵電源科中卡(AM)4模擬.量中間變量口p甲上水箱水位設定值中甲如(S心w數(shù)字量中間變量口p了上水箱水位限制手/自動甲平二l.mMU東班*勒nTT3J國固岡五科如will：誨安la1*i劇K而如礙力配*mm<i：iEE*.葡on番k*屏審中Aijrao

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17、盤71+JL詛程班,J511SSA加M的,鼻悵打.阻四丁11.當TIME水平TjBT?心|LRMLR的B-KOILRWQSii冊獨注喘UMBiff訐i電"T；呼fefiTAE*B|Q：青六.組態(tài)邏輯下裝步驟2號站：過程站操作一一選擇需要下裝的站一一下裝備站一一執(zhí)行操作一一切換主備站一一執(zhí)行操作一一從主站復制到備站一一執(zhí)行操作一一關(guān)閉.1號站直接下裝主站-執(zhí)行操作.基于DCS實驗平臺實現(xiàn)的水箱水位限制系統(tǒng)綜合設計七.系統(tǒng)運行調(diào)試實驗系統(tǒng)調(diào)試實驗主要包括以下內(nèi)容：(1)觀察過程參數(shù)顯示是否正常、執(zhí)行機構(gòu)操作是否正常,是否按要求變化；(2)檢查限制系統(tǒng)邏輯是否正確,并在適當時候投入自動運行

18、；(3)系統(tǒng)擾動實驗(水位給定值擾動、給水(上水/下水)閥門擾動)；(4)增壓泵流量信號：導前微分、前饋補償擾動實驗；(4)限制回路參數(shù)在線整定,PID參數(shù)可在線整定；(5)當系統(tǒng)存在較大問題時,如需進行限制結(jié)構(gòu)修改、增加測點等,不能在線修改,應重新離線組態(tài)、編譯、下裝.八.實際實驗進程內(nèi)容與所遇問題的解決方法及解釋1 .在對實際的水箱水位限制系統(tǒng)進行準確而仔細的分析后,先進行SAMA組態(tài)圖的設計.在設計SAMA圖的過程中,需要對AI、DI、AO、DO、AM、DM、PID限制器、M/A手操器、設備驅(qū)動器,RS觸發(fā)器、比擬器模塊,包括模塊實現(xiàn)的功能及其輸入輸出中間參數(shù)有充分的理解和熟悉,并且在實

19、驗室中也通過對LN2000算法手冊的閱讀進行了相關(guān)的學習.同時,本階段需要完成的任務是對電動門,增壓泵等設備驅(qū)動器環(huán)節(jié)和水箱水位限制DDF閥手操器的M/A環(huán)節(jié)進行組態(tài).在連線的過程中,一定要注意的是邏輯的合理性和連線的準確華北電力大學-自動化系-自動實1101-潘浩基于DCS實驗平臺實現(xiàn)的水箱水位限制系統(tǒng)綜合設計性.邏輯的錯誤會導致限制效果的失敗或錯誤.而連線的時候需要對實線和虛線的連線給予充分的注意.要對表示模擬量的實線和表示開關(guān)量的虛線擁有清楚的認知.如AI模塊的輸出,AO模塊的輸入一定是實線模擬量；DI模塊的輸出,DO模塊的輸入一定是虛線開關(guān)量；比擬器模塊的輸入一定是一個或者兩個實線模擬

20、量,而其輸出必然是能夠表征其比擬結(jié)果的開關(guān)量-虛線；同樣的,針對PID限制器模塊,M/A手操器模塊和DEVICE設備模塊等輸入輸出口較多整體結(jié)構(gòu)較為復雜的模塊,更需要注意每個輸入輸出口是否正確的連接著對應的量,以及是否符合正確的邏輯.只有這樣,才能為接下來的實驗打下堅實的根底.2 .對系統(tǒng)全局數(shù)據(jù)庫組態(tài)進行研究熟悉不要求手動配置數(shù)據(jù)庫的組態(tài)一般分為兩局部：數(shù)據(jù)采集測點的配置組態(tài)和中間計算點的組態(tài).中間計算點是為了圖形數(shù)據(jù)顯示所形成的統(tǒng)計計算點.諸如上水箱水位,下水箱水位和增壓泵流量等模擬量輸入數(shù)據(jù)便是數(shù)據(jù)采集測點能夠得到并輸入到數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù).而上水箱水位設定值和上水箱水位限制手/自動信號即為

21、中間計算點的中間變量,在之后的圖形界面組態(tài)設計和趨勢畫面組態(tài)設計中相應曲線的實際數(shù)值來源.正確認知哪些是模擬量,那些是開關(guān)量,那些是輸入量,哪些是輸出量,哪些是數(shù)值量,哪些是時間量,也有助于我們之后的設計中正確的關(guān)聯(lián)相應的量,進行正確的操作.華北電力大學-自動化系-自動實1101-潘浩基于DCS實驗平臺實現(xiàn)的水箱水位限制系統(tǒng)綜合設計3 .對圖形界面組態(tài)進行設計工藝流程畫面組態(tài)和操作器畫面組本次的實驗要求的是對單容水箱水位進行限制,即只對上水箱水位進行限制.在本環(huán)節(jié)的設計過程中,遇到很多的問題,但經(jīng)過細心的思考和老師的指導后,問題都得到了解決.在工藝流程圖設計中,一定正確的使用不同的模塊來表示相

22、應的實際器件,同時設置相應的顏色,關(guān)聯(lián)相應的變量,然后正確使顏色隨著量的不同值進行變化.比方,在對多邊形進行設計的時候,發(fā)現(xiàn)畫完多邊形之后無論使用什么方法都無法對多邊形內(nèi)的顏色進行填充.后來,發(fā)現(xiàn)是由于軟件缺陷,只能現(xiàn)在調(diào)色板內(nèi)選好顏色,在進行多邊形的設計,這樣就可以得到期望顏色的多邊形了.還有,在使用棒圖表征的上水箱中,關(guān)聯(lián)了上水箱水位這個變量以后一定要對所關(guān)聯(lián)量的上下限進行和理的設置,否那么會在后面的運行中發(fā)現(xiàn)很低的上水箱水位便會導致工藝流程圖中棒圖表示的上水箱水位直接到達滿值.對于動態(tài)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)也要注意準確性.由于能夠顯示單位,我們在下裝運行的時候也還是能夠很清楚的看到動態(tài)數(shù)據(jù)的正確與否

23、.但是我們能夠發(fā)現(xiàn),在屢次的下裝運行之中,總會出現(xiàn)上水箱實際水位信號關(guān)聯(lián)的動態(tài)數(shù)據(jù)會出現(xiàn)反響緩慢不靈敏,或者根本沒有變化的情況.后來經(jīng)過老師的講解,我熟悉到了這個是硬華北電力大學-自動化系-自動實1101-潘浩基于DCS實驗平臺實現(xiàn)的水箱水位限制系統(tǒng)綜合設計件和軟件方面的缺陷,和主要邏輯與設計思路無關(guān).還有很多的很小但是也很重要的問題,都在經(jīng)過思考后得到了有效的解決.4 .下裝運行階段一號站我所在組的一號站由于備用站無法使用,便能夠直接進行下裝運行操作.由于我在當天上午便完成了主要的設計先于同組其他的同學,便單獨進行了屢次的下裝運行實驗.但是對于實驗本身來說,一號站對應五個同學五個操作員站/過

24、程站,在同一段時期內(nèi),只能由一位操作員進行下裝運行操作,其他的操作員不能進行相關(guān)操作,但是可以對系統(tǒng)數(shù)據(jù)以及相關(guān)的運行情況進行監(jiān)控.而對于二號站來說,正確的組態(tài)邏輯下裝步驟是非常重要的：過程站操作一一選擇需要下裝的站一一下裝備站一一執(zhí)行操作一一切換主備站一一執(zhí)行操作一一從主站復制到備站一一執(zhí)行操作過一關(guān)閉.在實驗當天下午的時候,二號站的幾位同學發(fā)現(xiàn)了二號站的五臺操作員站只能有其中一個站可以之行下裝運行操作.后來經(jīng)過同學們的討論和老師的指導發(fā)現(xiàn),二號站的操作員都必須正確的之行組態(tài)邏輯下裝步驟,這樣才能正常的之行下裝運行才做.而在同組別的操作員沒有執(zhí)行完操作之前,其余操作員是不允許進行下裝運行操作

25、的.一旦進行,前一位操作員下裝在站內(nèi)的數(shù)據(jù)便會被當前操作員下裝的數(shù)據(jù)覆蓋.華北電力大學-自動化系-自動實1101-潘浩基于DCS實驗平臺實現(xiàn)的水箱水位限制系統(tǒng)綜合設計同樣的,也是由于軟件方面的缺陷,對泵的啟動與停止無法達到設計邏輯的要求.而由于流量計的硬件缺陷,一號站的增壓泵流量都會一直顯示負值,這也是與限制邏輯不相符合的.不過其余的邏輯都是滿足要求的,偏差過大強制手動,以及泵的啟動條件都是能夠很好的實現(xiàn).在下裝運行階段,對SAMA圖組態(tài)進行調(diào)試運行,對增壓泵流量后的比擬器模塊進行強制輸出為1實際意義為此時的增壓泵流量為零,增壓泵即會停止下來,說明排除了軟硬件方面的缺陷,本系統(tǒng)本身的設計邏輯是沒有問題的.5 .XtDCS系統(tǒng)的熟悉集散型限制系統(tǒng)DCS的實質(zhì)是利用