基于DCS技术的串级控制系统设计仿真实现-计算机控制系统课程设计.doc

【基于DCS技术的串级控制系统设计仿真实现】 DCS（Distributed Control System）分布式控制系统是一种广泛应用在工业过程控制中的自动化系统，它通过分散控制的方式实现对复杂系统的高效管理和监控。在这个计算机控制系统课程设计中，我们将探讨如何利用DCS技术来设计和实现串级控制系统的仿真实验。 **一、串级控制系统设计** 串级控制系统的概念是通过两个或多个控制器协同工作来优化过程控制，通常包括一个主控制器和一个或多个副控制器。在案例中，我们有两个具体的串级控制系统设计：一个是蒸汽温度监控系统，另一个是水箱水位监控系统。 1. **蒸汽温度监控系统** - 主要任务是保持过热器出口的蒸汽温度在设定值。系统由导前汽温和过热器出口汽温两个回路组成。导前汽温的改变会触发副调节器调整减温水流量，以快速消除内扰。主调节器则负责保持过热器出口汽温稳定，通常采用PI调节器。副回路常采用P调节器，主回路可能使用PID调节器，根据对象的动态特性选择。 2. **水箱水位监控系统** - 设计目的是维持下水箱的水位在设定高度。与蒸汽温度系统类似，该系统也包含一个主调节器和副调节器。上水箱水位的变化会影响到副调节器，进而调整调节阀开度，维持上水箱水位。主调节器则确保下水箱水位达到设定值。 **二、硬件配置** 1. **IPC（Industrial Personal Computer）结构** - 系统硬件基于STD总线的IPC，包括CPU板、打印机、CRT板、内存板、电源等，形成基本的工业控制体系。 - 自诊断板使用看门狗技术，确保系统在出现故障时能迅速恢复。 - 水位检测板用于收集水位信号，D/A转换板用于将PID运算结果转化为模拟信号控制伺服放大板。 - 伺服放大板接收阀位信号，控制调节阀动作，以实现对水位的精确控制。 - 滤波板增强系统信号的稳定性。 **三、软件设计** 软件部分通常涉及到监控系统的组态，包括： - 控制策略组态：定义SAMA图，明确各设备和信号之间的关系。 - 流程图组态：可视化展示工艺流程，便于操作员理解和控制。 - 操作器组态：提供手动/自动切换功能，允许用户干预或设定自动控制。 - 趋势曲线组态：显示过程变量的历史数据，帮助分析和优化控制效果。 **四、设计步骤** 1. 硬件配置：根据系统需求选择合适的IPC和外设，构建控制系统的硬件平台。 2. 软件配置：选用P3DCS或其他组态软件，进行系统方案设计，包括控制逻辑、界面设计等。 3. 参数整定：根据对象特性和控制要求，调整控制器的参数，如PID参数。 4. 系统调试：通过模拟或实际运行，检查系统的响应和性能，对出现的问题进行调整优化。 **五、设计目标** 本次课程设计旨在让学习者掌握计算机测控技术在实际过程控制中的应用，理解串级控制系统的原理和实现方法，以及DCS系统的配置和调试。通过这个项目，学生将能够运用所学知识解决实际工程问题，提升动手能力和问题解决能力。 基于DCS技术的串级控制系统设计仿真实现是一个综合性的实践项目，涵盖了控制理论、硬件配置、软件设计等多个方面，对于自动化专业的学生来说，是巩固理论知识和提升技能的重要实践环节。