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基于力控的液位测量控制系统的设计

基于力控的液位测量控制系统的设计
基于力控的液位测量控制系统的设计

武汉理工大学

毕业设计(论文)

基于力控的液位测量控制系统的设计

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摘要

油罐在石油化工工业生产及贮油方面具有不可忽视的作用,既然这样,油罐的液位测量就显得非常重要。本论文在对比国内外相关课题后,提出了一套完整的油罐液位系统测量方案。该系统采用可编程控制器(PLC)的电源模块,CPU模块及模拟、数字的输入、输出模块作为硬件,并将其相互连接达到液位和温度的测量及显示作用,同时利用Pro-32程序作为该系统的软件对其进行温度信号的采集和液位信号的测量。最后,再应用力控软件对该系统进行仿真。

该系统包括三套液位测量装置,在本次设计中应用小型以太网联接在一起,达到分散设备,集中控制的目的。

关键词:液位测量 PLC 以太网

Abstract

Oilcan has the function that have to can't neglect in petroleum chemical engineering industry production and the oil of storing, since like this, the measures liquid of the oilcan and then seem to be very important.My thesis put forward a set of complete oilcans liquid system diagraph project after contrasting domestic and international and related lesson.The system supply power model,CPU model and analog,digital input,output model as its hardware,combining its mutually connection to attain the liquid a diagraph with manifestation function of temperature, combining exploitation procedure Pro-32 conduct and actions that system of the programmable controller( PLC) in adoption in the system proceed the temperature signal collects with the diagraph of the liquid a signal.Finally, then the applied dint really control the software to proceed to imitate to the system.

The system includes three sets of equipment for measuring liquid device, in this design They are connected together by applied small scaled ether net, and get dispersion equipments, concentrating control.

Key phrase: The liquid measures The PLC Ether net

目录

第一章前言

1.1 课题概述 (4)

1.2 课题意义 (4)

第二章系统设计概述

2.1 概述 (5)

2.2 液位测量系统工艺流程图 (5)

2.3 系统控制面板 (7)

2.4 电气主回路 (8)

第三章基于以太网的现场总线技术

3.1什么是以太网 (9)

3.2什么是现场总线 (9)

3.3基于以太网的现场总线技术 (9)

第四章系统硬件设计

4.1 概述 (11)

4.2 模块选取 (11)

4.3 模块简介及接线 (13)

第五章系统软件设计

5.1 概述 (29)

5.2 梯形图编程 (29)

5.3 Pro-32软件在本设计中的应用 (31)

第六章力控软件简介及在其本系统中的应用

6.1 力控软件简介 (33)

6.2 力控软件的组成 (33)

6.3 力控软件在本系统中的应用 (34)

参考文献 (36)

致谢 (37)

第一章前言

1.1 课题概述

此课题为油罐的液位测量系统的设计。通过对液位测量系统的充分调研基础上,提出一套性价比较高的硬件配套方案,采用开放、标准和价廉的以太网络,实现底层网络与工厂管理网络的无缝连接,为企业信息化的顺利实现奠定基础。

本课题主要实现控制系统的硬件配置、通信系统配置、人机界面组态、控制软件设计等。利用控制以太网和通用组态软件技术完成上下位机数据交换,现场总线通信系统的设计,上位监控系统的人机界面设计等,利用专用控制软件完成液位测量系统控制软件的设计。

1.2 课题意义

该课题通过对几套油罐装置的以太网连接,实现在本地及上位机远程端的控制。因此通过本次设计可以脱离课本,亲自融入到计算机控制的实际应用中;通过对油罐液位测量系统软、硬件方面的设计,让我们更加全面的掌握PLC这一控制工具在本设计中的应用。

另外,该设计在计算机直接控制系统基本模式的基础上,更多的融入了现场总线技术和以太网技术。重在培养建立控制体系的概念和基本过程,为了更好地和自动控制领域前沿接轨,对实验室建设是一个很好的范例,并对实际生产具有指导意义。

第二章系统设计概述

2.1 概述

该油罐液位测量系统的任务是分别应用本地及上位机对油罐液位的测量,系统共三套设备,其中测量部分不是简单的应用传感器来测量,而是应用WOGO公司的编码器来实现的。如图所示,油罐通过浮子把液位变化传递给编码器,编码器再把液位的位移信号变成脉冲信号来处理,编码器和浮子之间还要通过滑轮和拉线盒来连接。上位机监控则是应用通用组态软件—力控来实现的,

利用控制以太网和通用组态软件技术完成上下位机数据交换,现场总线通信系统的设计,上位监控系统的人机界面设计等,利用专用控制软件完成液位测量系统控制软件的设计。

2.2 液位测量系统工艺流程图

如图2.1所示,该系统为12米高的油罐,工业上用来贮油,为了保持油位有一个稳定的高度,油罐有入口和出口,分别用泵来送油和用电磁阀来出油。其中,泵和电磁阀可用手动面板和上位机分别控制。另外,为了检测油罐液位,该系统设置了浮子和拉线盒把液位信号传送到编码器,编码器再把位移信号变成脉冲信号,从而用PLC来控制。编码器的转换精度为120mm/1000个脉冲,也就是说浮子每上升120mm,编码器就产生1000个脉冲,PLC通过检测到的脉冲信号便可知道油位的变化,以达到检测油位的目的。

另外,为了保证油罐的安全生产,该系统用三个热电阻来检测温度信号,检测出温度信号后,取其平均值显示到温度仪表上,用来监测该系统温度的变化,确保了系统的安全性。

图2.1 液位测量系统工艺流程图

2.3 系统控制面板

图2.2 系统控制面板

如图2.2所示为本系统的控制面板,也是该油罐液位测量系统的手动操作平台,包括电源开关及其指示灯、“本地/远程”选择开关、三套设备的泵起泵停选择开关及各设备指示灯、电磁阀手动开关,以及各套设备的液位和温度显示。

2.4 电气主回路

图2.3 系统电气主回路

如图2.3所示为该系统的电气主回路图,其中包括三台异步电动机,分别控制三套设备中泵的接触器线圈的吸合。另外还有两条分别供给强电设备和弱电设备的线路。

第三章基于以太网的现场总线技术

3.1 什么是以太网

以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。该标准定义了在局域网(LAN)中采用的电缆类型和信号处理方法。以太网在互联设备之间以10~100Mbps 的速率传送信息包,双绞线电缆10 Base T以太网由于其低成本、高可靠性以及10Mbps的速率而成为应用最为广泛的以太网技术。直扩的无线以太网可达11Mbps,许多制造供应商提供的产品都能采用通用的软件协议进行通信,开放性最好。

3.2 什么是现场总线

现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一,被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现,标志着工业控制技术领域有一个新时代的开始,并将对该领域的发展产生重要影响。现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表,使他们各自都具有了数字计算和通信能力,采用进行简单连接的双绞线等作为总线,把多个测量控制仪表连接成的网络系统,并按公开、规范的通信协议,在位于现场的多个微机化测量控制设备之间以及现场仪表与远程监控计算机之间,实现数据传输与信息交换,形成各种适应实际需要的自动控制系统。简而言之,它把单个分散的测量控制设备变成网络节点,以现场总线为纽带,把它们连接成可以相互沟通信息、共同完成自控任务的网络系统与控制系统。它给自动化领域带来的变化,正如众多分散的计算机被网络连接在一起,使计算机的功能、作用发生的变化。现场总线则使自控系统与设备具有了通信能力,把它们连接成网络系统,加入到信息网络的行列。

3.3 基于以太网的现场总线技术

从两年前开始,现场总线开始转向在IT领域广泛应用的、开20多年来发展最为成功的Ethernet网络技术。把以太网技术融入到现场总线中,形成了现代控制领域发展的一个热点和流行趋势。目前,profibus、DeviceNet、ControlNet和LonWorks 等都已经使用Ethernet技术。这些公司都在研究通过一种称作管道(Tunnel)的简单传递机构,使用Ethernet网络传送它们的报文。这种方法简单可行,现场装置保持不变,仅需要一个专用的Ethernet网络接口取代原来的线驱动器,就可完成与以太网的连接。与此同时,美国电气工程师协会(IEEE)正着手制定现场装置与Ethernet通信的新标准,该标准能够使网络直接"看到"对象(Object)。这些工作为Ethernet进入工业自动化的现场级打下了基础。

1995年WAGO公司率先研制了现场分布式输入/输出自动化控制系统WAGO-I/O-SYSTEM750并在其广泛的应用中被世人所承认。近年来WAGO公司推出的现场总线输入/输出系统不仅支持PROFIBUS-DP/FMS 、CANopen、 INTERBUS、DeviceNET、 MODBUS、 LonWorks、 Ethernet TCP/IP、 LIGHTBUS、 CAL等多种开放式标准现场总线,还支持使用RS232C、RS485 TTY-20mA接口的通讯,而且网络功能强大可与具有开放式标准的任何控制产品兼容,所以可用于各种工业现场,如汽车制造、造纸、纺织、石油化工、烟厂、冶金工业、电力、铁路交通与楼宇自动化等。本次毕业设计就采用的是WAGO公司的现场总线输入/输出系统(WAGO750-842)。WAGO750-842(TCP/IP现场总线控制器)系统采用工业以太网接口实现现场总线与INTERNET的连接。

第四章系统硬件设计

4.1 概述

工业自动化可以分成过程自动化和机械自动化。过程自动化是对化工、石油、石化、冶金、电站、轻工等工业部门的连续生产过程进行自动化控制,其所处理的对象是以流体为主的温度、压力、流量、液位、等连续的物理量。机械自动化则是对原料及产品进行加工、组装、检测、搬运、包装、入库等机械作业进行自动控制。其所处理的对象是以固体为主的离散物理量。

一般过程自动化用PPC(可编程控制器)来组成系统进行控制,而机械自动化则用PLC(可编程控制器)组成系统进行控制。但自七十年代以来,由于微处理器,大规模、超大规模集成电路的出现及迅速发展,用于工业自动控制的部件及系统结构也不断地革新。自七十年代后期国内外出现了总体分散型计算机控制系统(简称分散系统Total Distributed Control System或Distributed Computer Control System)。它具有控制功能和信息存储分散、显示、操作、管理集中等优点,为此它在国外的过程控制的领域中得到很快发展。同样,PLC在这期间亦得到很快发展,且其控制功能不断向PPC领域渗透,增加了PID运算及其他适合于过程控制用的先进算法和相应的I/O模块。在通讯功能上,不仅PLC间可联网,而且还可联到其他系统的网上,如以太网等。DCS是计算机控制系统的一种体系结构,因此它可以用PPC组成DCS,也可用PLC构成DCS。由于PPC和PLC的功能相互渗透,所以由它们组成的DCS功能也逐步接近甚至可相同。

本系统的设计中就考虑到了PLC的诸多优点及方便性,而采用WAGO公司的电源、CPU、模拟输入和输出以及数字输入和输出模块来完成油罐的液位测量,同时实现本地和上位机的监控。

4.2 模块选取

4.2.1 模块选取原则

4.2.1.1数字量输入模块的选取原则

a 根据输入信号是有源触电还是无源触电。

(1)有源触电也称电开关,分为直流DC型(一般为晶体管型电路结构,例如接近开关,激光传感器(开关)等)和交流AC型。

(2)无源触电,即机械触电,例如按钮开关、转换开关、机械式的限位开关等。若输入信号为无源触电,则可选择直流型(一般为DC24V)数字输入模块,

也可选择交流型(一般为220V)数字输入模块。

(3)若输入信号为有源触电直流型,则必须选择直流型(一般为DC24V)数字输入模块。

(4)若输入信号为有源触电交流型,则必须选择交流型数字输入模块。(注意有源触电工作电压值)

b 根据输入信号的工作频率

(1)若此信号的工作频率不高,没有特殊要求,则可以选用一般型,例如选用WAGO公司数字输入模块中输入滤波时间为最大3ms,就可以了。

(2)若此信号的工作频率较高,则要注意输入模块的滤波时间这个参数。

4.2.1.2 数字量输出模块的选取原则

数字量输出模块的选取要根据输出信号的类型(信号电流0.5A、2.0A)、节点的输出电流(2AAC/DC)、触点电压、是否带短路保护装置、有无公共点来选取。

4.2.1.3 模拟量输入模块的选取原则

模拟量输入模块的选取要根据输入信号的类型(电压型0-5V、0-10V、-10V- +10V 等,电流型0-20 mA、4-20 mA等)、精度要求(8位A/D、10位A/D、12位A/D、16位A/D等)、抗干扰要求(单端输入、差分输入)来选取,但需注意对温度信号一般厂家都有专用模块,它分热电阻和热电偶型。

4.2.1.4 模拟量输出模块的选取原则

模拟量输出模块的选取要根据模块输出的标准信号(0-20mA、4-20mA、0-10V、+/-10VDC)来选取。

4.2.2 系统输入输出点数

数字输入(DI): 1 泵启/停开关(SA1,SA2,SA3)

2 本地/远程选择开关(XL)

3 热继电器辅助触点(FR1,FR2,FR3)

4 电磁阀开关控制(SA4,SA5,SA6)

DI共10个

模拟输入(AI): 1 热电阻1测温信号(T11,T21,T31)

2 热电阻2测温信号(T12,T22,T32)

3 热电阻3测温信号(T13,T23,T33)

AI共9个

数字输出(DO): 1 泵启/停指示灯(HL1,HL2,HL3)

2 电磁阀控制(F1,F2,F3)

3 接触器线圈(KM1,KM2,KM3)

DO共9个

模拟输出(AO): 1液位显示

2温度显示

AO共6个

根据模块选取规则及系统输入输出点数可确定该系统的输入输出模块如下:DI:750-402 三块

AI:750-461 五块

DO:750-501 三块

AO:750-554 三块

图4.1 系统输入输出点数

4.3 模块简介及接线

4.3.1 现场总线适配器模块750-842

图4.2 WAGO750-842结构图

750-842用于Ethernet TCP/IP的可编程现场总线控制器;集线器到750-842之间最大传输距离100m,波特率10Mbits/s;节点中允许有数字量信号和模拟量信号,每个节点中最多64个输入/输出模块,输入/输出过程映象为512字节,输入/输出变量为512字节;程序内存为128K字节,数据内存为64K字节,固态内存为8K字节

表4.1 WAGO750-842系统数据

最大节点数受以太网集线器限制

传输介质S-UTP 100Ω双绞线

总线连接适配器RJ45

现场总线节点最大距离在集线器与842最大距离100m(最大距离受以太

网规格影响)

波特率10Mbits/s

协议Modbus/TCP, HTTP, Bootp

编程WAGO-I/O-PRO32

IEC61131-3 IL, LD, FBD, ST, FC

图4.3 750-842内部电路图结构表4.2 WAGO750-842技术数据

WAGO750-842用状态指示灯显示内部控制器工作状态,数据交换状态各状态指示灯表示的含义如下:

表4.3 750-842指示灯含义

4.3.2 编码器模块750-637

WAGO公司的750-637模块具有增量型编码器接口;最大频率1MHz,可4倍频;32位二进制计数

在本系统中为了测量油位,采用了浮子采样位移信号传送到编码器转换成脉冲信号再在PLC中进行处理的方法,其中编码器采用了WAGO公司的750-637模块,它的转换精度为120mm/1000个脉冲,也就是说浮子每上升或下降120mm,编码器就产生1000个脉冲,PLC经过读取编码器的脉冲数,便可以知道浮子移动了多大距离,

从而测出系统的液位变化。

假设系统初始的油位为0L ,编码器产生了X 个脉冲,则浮子产生的位移1L 为:

(4-1)

系统油位L 为:

(4-2)

图4.4 WAGO750-637结构图

1000

120

1X L =1

0L L L +

=

AI:750-461 五块

图4.5 750-637内部电路图结构

图4.6 750-637的I/O接口数据

如图4.4所示,A/A,B/B,C/C分别是相位差为90度的反相输入,而图4.6所示的C1,C2为控制位,根据750-637编码器模块的性质可知,只有将C1和C2(也就是%QW 的低十六位地址)都置零,才能将该模块置于写状态下,余下的P0、P1、P2、P3输入、输出模块则分别对应着%QW和%IW的高三十二位地址(P0和P1一组、P2和P3一组,每组的两个数据都是八位)。另外,S1和S2代表%IW的低十六位。

该系统共三套设备,每套设备都有一个编码器,因此整个系统共3个编码器,

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储油罐液位测量技术比较

储油罐液位测量技术比较 作者姓名:张靓 作者单位:集输公司管道分公司 摘要:从目前集输公司原油储罐常用的液位测量仪表的测量原理和方法方面,分析了原油储罐液位测量技术的现状,主要归纳为以下几种:人工检尺、雷达液位测量仪表、浮子钢带式液位测量仪表等。对现采用的油罐测量技术作对比,选用合适的测量技术,保证原油储罐的安全,降低劳动强度,取得良好的经济效益。 关键词:储油罐;液位测量;仪表;现状; 1.储油罐液位测量技术现状 液位测量主要是对储油罐中油品的液位、体积和重量等参数进行直接或间接测量。目前集输公司原油储罐液位测量技术方法存在较多的问题和弊端,有的原油储罐虽安装了自动化测量系统,但测量精度普遍不高,误差较大。针对储油罐的液位测量技术归纳起来主要有以下几种。 1.1人工检尺 油罐测量始于人工检尺,这种方法目前仍广泛采用,并且作为其它液位计性能校验的工具之一。即用带有重锤的米制钢带卷尺或带有刻度的标尺计量,手工记录读数,人工查表换算,最后得到油量数据。这种测量方法不仅劳动强度大,同时存在不安全因素。人工检尺的方法可参阅国际标准API2545。人工液位测量一般有±2 mm的人为误差。人工检尺又分为检实尺和检空尺。 1.1.1检实尺

利用浸入式刻度钢皮尺通过原油储罐的量油孔,自量油孔上沿至铜锤至液面以下止,此方法为检实尺。计算罐内原油液位,根据所测得的液位,查《立式金属罐容量表》,得到罐内原油的体积数。体积数乘以原油密度,最后得到罐内原油的质量数。 1.1.2检空尺 由于冬天天气寒冷,气温下降,量油孔内的上层原油凝结,故不能采用检实尺的方法。自原油储罐内壁最上沿下尺,至铜锤接触原油储罐浮顶止,即为检空尺。经计算得到罐内原油的液位,根据所测得的液位,查《立式金属罐容量表》,得到罐内原油的体积数。体积数乘以原油密度,最后得到罐内原油的质量数。 1.2浮体式液位测量仪表 浮体式液位测量仪表分为浮筒式与浮子式。 浮筒式液位仪是在滑轮组上用钢丝绳一端挂浮球,另一端挂重锤,通过浮球与重锤的运动距离达到液位测量的目的。其缺点是钢丝绳与滑轮间存在滑动摩擦力,回位误差较大,特别是在钢丝绳和滑轮生锈时,回位误差更大,甚至无法测量。在浮子式液位仪中钢带浮子式液位仪在原理及使用方面更为典型,钢带浮子式液位仪是一种最简单的液位测量装置,由一根不锈钢管和一个空心球组成。不锈钢管内部装有若干个干簧继电器,空心球内装有一块永久磁铁,当空心球随着液位上下运动时,空心球的运动被干簧继电器转换为相应的液位。20世纪60年代到80年代初期,开始研制和使用各种钢带浮子式液位仪。由于滑轮机械装置的摩擦力和钢带重量,这类液位仪的测量误

常用液位计常见故障分析方法

常用液位计常见故障分析方法 一、现场液位计系统故障的基本分析步骤现场液位计液位测量参数一般分为温度、压力、流量、液位四大参数。 现根据液位测量参数的不同,来分析不同的现场液位计故障所在。 1.首先,在分析现场液位计故障前,要比较透彻地了解相关液位计系统的生产过程、生产工艺情况及条件,了解液位计系统的设计方案、设计意图,液位计系统的结构、特点、性能及参数要求等。 2.在分析检查现场液位计系统故障之前,要向现场操作工人了解生产的负荷及原料的参数变化情况,查看故障液位计的记录曲线,进行综合分析,以确定液位计故障原因所在。 3.如果液位计记录曲线为一条死线(一点变化也没有的线称死线),或记录曲线原来为波动,现在突然变成一条直线;故障很可能在液位计系统。因为目前记录液位计大多是DCS计算机系统,灵敏度非常高,参数的变化能非常灵敏的反应出来。此时可人为地改变一下工艺参数,看曲线变化情况。如不变化,基本断定是液位计系统出了问题;如有正常变化,基本断定液位计系统没有大的问题。 4.变化工艺参数时,发现记录曲线发生突变或跳到最大或最小,此时的故障也常在液位计系统。 5.故障出现以前液位计记录曲线一直表现正常,出现波动后记录曲线变得毫无规律或使系统难以控制,甚至连手动操作也不能控制,此

时故障可能是工艺操作系统造成的。 6.当发现DCS显示液位计不正常时,可以到现场检查同一直观液位计的指示值,如果它们差别很大,则很可能是液位计系统出现故障。总之,分析现场液位计故障原因时,要特别注意被测控制对象和控制阀的特性变化,这些都可能是造成现场液位计系统故障的原因。所以,我们要从现场液位计系统和工艺操作系统两个方面综合考虑、仔细分析,检查原因所在。 二、四大液位测量参数液位计控制系统故障分析步骤 1.温度控制液位计系统故障分析步骤 分析温度控制液位计系统故障时,首先要注意两点:该系统液位计多采用电动液位计液位测量、指示、控制;该系统液位计的液位测量往往滞后较大。 (1)温度液位计系统的指示值突然变到最大或最小,一般为液位计系统故障。因为温度液位计系统液位测量滞后较大,不会发生突然变化。此时的故障原因多是热电偶、热电阻、补偿导线断线或变送器放大器失灵造成。 (2)温度控制液位计系统指示出现快速振荡现象,多为控制参数PID 调整不当造成。 (3)温度控制液位计系统指示出现大幅缓慢的波动,很可能是由于工艺操作变化引起的,如当时工艺操作没有变化,则很可能是液位计控制系统本身的故障。

运动控制系统课程设计报告

《运动控制系统》课程设计报告 时间2014.10 _ 学院自动化 _ 专业班级自1103 _ 姓名曹俊博__ 学号 指导教师潘月斗 ___ 成绩 _______

摘要 本课程设计从直流电动机原理入手,建立V-M双闭环直流调速系统,设计双闭环直流调速系统的ACR和ASR结构,其中主回路采用晶闸管三相桥式全控整流电路供电,触发器采用KJ004触发电路,系统无静差;符合电流超调量σi≤5%;空载启动到额定转速超调量σn≤10%。并详细分析系统各部分原理及其静态和动态性能,且利用Simulink对系统进行各种参数给定下的仿真。 关键词:双闭环;直流调速;无静差;仿真 Abstract This course is designed from DC motor, establish the principles of V-M double closed loop DC speed control system design, the double closed loop dc speed control system and the structure, including ACR ASR the main loop thyristor three-phase bridge type all control the power supply and trigger the rectifier circuit KJ004 trigger circuit, the system without the static poor; Accord with current overshoots sigma I 5% or less; No-load start to the rated speed overshoot sigma n 10% or less. And detailed analysis of the system principle and the static and dynamic performance, and the system of simulink to various parameters set simulation. Key Words:double closed loop;DC speed control system;without the static poor;simulation

《力控组态软件》课程设计报告书

河南机电高等专科学校课程设计报告书 课程名称:力控组态软件 课题名称:流量监控系统设计 系部名称:自动控制系 专业班级:计控102 姓名:崔建彪 学号:101413233 2012年09月30日

摘要 衡量一个自控系统的先进程度,除能完成一定的自动化控制功能外,日常的生产管理功能也是其重要指标之一。在流程工艺生产中的物料消耗和产量的自动统计就是一个生产管理的基本功能。我国属于能源缺乏国,精确的自动化监控更加有必要去研究和实行。通过设置多个采集点,以硬件组态、数据组态、图像组态等功能实现上位机对供水管路的实时检测,为操作人员合理实时调度提供可靠技术保障,实现能源优化配置,提高管路稳定和对事故的预见性、降低了能耗。该系统运行正常,完全达到设计要求。 力控软件的流量监控设计在成本、开放性、灵活性、功能和界面等方面给企业用户提供了最佳的控制系统解决方案。本文介绍了采用力控软件的工业流量控制系统。硬件用到了:涡轮式流量计、压力传感器、PLC等。 关键词:组态软件;硬件链接;流量监控;远程数据采集

1、引言 随着工业控制系统应用的深入,在面临规模更大、控制更复杂的控制系统时,人们逐渐意识到原有的上位机编程的开发方式,对项目来说是费时费力、得不偿失的,同时,MIS(管理信息系统,Management Information System)和CIMS (计算机集成制造系统,Computer Integrated Manufacturing System)的大量应用,要求工业现场为企业的生产、经营、决策提供更详细和深入的数据,以便优化企业生产经营中的各个环节。组态软件作为一种工业信息化的管理工具,其发展方向必然是不断降低工程开发工作量,提高工作效率。易用性是提高效率永恒的主题,但是提高易用性对于提高开发效率是有限的,亚控科技则率先提出通过复用来提高效率,创造性地开发出模型技术,并将这一技术集成到KingView7.0中。这一技术能将客户的工程开发周期缩短到原来的30%或更低,将组态软件为客户创造价值的能力提高到了一个新的境界,代表了组态软件的未来。 统集成。 本系统是由计算机和PLC、流量计等外围设备组成一个计算机控制系统。计算机控制系统由工业控制机和生产过程两大部分组成。工业控制机硬件指计算机本身及外围设备。硬件包括计算机、过程输入输出接口、人机接口、外部存储器等。软件系统是能完成各种功能计算机程序的总和,通常包括系统软件跟应用软件计算机。把通过测量元件、变送单元和模数转换器送来的数字信号,直接反馈到输入端与设定值进行比较,然后根据要求按偏差进行运算,所得到数字量输出信号经过数模转换器送到执行机构,对被控对象进行控制,使被控变量稳定在设定值上。 该系统的软件选择力控ForceControlV6.0监控组态,力控软件是运行在Windows98/NT/2000/XP操作系统上的监控组态软件,主要包括工程管理器、人机界面、实时数据库DB、I/O驱动程序、控制侧罗生成器以及各种网络服务组件等。力控ForceControlV6.0监控组态软件在秉承V5.0成熟技术的基础上,对历史数据库、人机界面、I/O驱动调度等主要核心部分进行了大幅提升与改进,重新设计了其中的核心构件,力控6.0开发过程采用了先进软件工程方法:“测试驱动开发”,使产品的品质得到了充分的保证。 组态软件是数据采集与过程控制的专用软件,能以灵活多样的组态方式提供良好的用户开发界面和间洁的使用方法,其预设置的软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能,并能同时支持硬件厂家生产的各种计算机和硬件设备,与高可靠性的工控计算机和网络系统结合,可向整个测控系统提供软硬件的全部接口,进行系统集成。

基于力控的液位测量控制系统的设计

武汉理工大学 毕业设计(论文) 基于力控的液位测量控制系统的设计 学院(系): 专业班级: 学生姓名: 指导教师:

摘要 油罐在石油化工工业生产及贮油方面具有不可忽视的作用,既然这样,油罐的液位测量就显得非常重要。本论文在对比国内外相关课题后,提出了一套完整的油罐液位系统测量方案。该系统采用可编程控制器(PLC)的电源模块,CPU模块及模拟、数字的输入、输出模块作为硬件,并将其相互连接达到液位和温度的测量及显示作用,同时利用Pro-32程序作为该系统的软件对其进行温度信号的采集和液位信号的测量。最后,再应用力控软件对该系统进行仿真。 该系统包括三套液位测量装置,在本次设计中应用小型以太网联接在一起,达到分散设备,集中控制的目的。 关键词:液位测量 PLC 以太网

Abstract Oilcan has the function that have to can't neglect in petroleum chemical engineering industry production and the oil of storing, since like this, the measures liquid of the oilcan and then seem to be very important.My thesis put forward a set of complete oilcans liquid system diagraph project after contrasting domestic and international and related lesson.The system supply power model,CPU model and analog,digital input,output model as its hardware,combining its mutually connection to attain the liquid a diagraph with manifestation function of temperature, combining exploitation procedure Pro-32 conduct and actions that system of the programmable controller( PLC) in adoption in the system proceed the temperature signal collects with the diagraph of the liquid a signal.Finally, then the applied dint really control the software to proceed to imitate to the system. The system includes three sets of equipment for measuring liquid device, in this design They are connected together by applied small scaled ether net, and get dispersion equipments, concentrating control. Key phrase: The liquid measures The PLC Ether net

20余种液位测量方法分析比较

20余种液位测量方法分析比较

20余种液位测量方法分析比较作者:发布时间:2009-5-5 11:34:14 阅读次数:985

物位包括液位和料位两类。液位又包括液位信号器和连续液位测量两种。液位信号器是对几个固定位置的液位进行测量,用于液位的上、下限报警等。连续液位测量是对液位连续地进行测量,它广泛地应用于石油、化工、食品加工等诸多领域,具有非常重要的意义。文中对20余种连续液位测量方法进行比较分析。 1、玻璃管法、玻璃板法、双色水位法、人工检尺法 玻璃管法:该方法利用连通器原理工作,如图1—1所示[1]。图中1-被测容器;2-玻璃管;3-指示标度尺;4、5-阀;6、7-连通管。液位直接从指示标度尺读出。 玻璃板法:玻璃板可通过连通器安装,也可在容器壁上开孔安装,并可串联几段玻璃板以增大量程。液位数值直接从玻璃板刻度尺读出。 双色水位计法:该方法利用光学原理,使水显示绿色,而使水蒸汽显示红色,

从而指示出水位[2]。 人工检尺法:该方法用于测量油罐液位。测量时,测量员把量油尺投入油品中,并在尺砣与罐底接触时提起量油尺。根据量油尺上的油品痕迹,读出油面高度;根据量油尺末端试水膏颜色的变化确定水垫层的高度,从而确定油高和水高[3]。 以上4种方法都是人工测量方法,具有测量简单、可靠性高、直观、成本低的优点。 2、吹气法、差压法、HTG法 吹气法:该方法的工作原理如图2—1所示[4]。图中,1-过滤器;2-减压阀;3-节流元件;4-转子流量计;5-变送器。因吹气管内压力近似等于液柱的静压力,故P=ρgH 式中,ρ-液体密度;H-液位。故由静压力P即可测量液位H。吹气法适用于测量腐蚀性强、有悬浊物的液体,主要应用在测量精度要求不高的场合。 差压法:该方法的工作原理如图2-2所示[4]。图中,1、2-阀门;3-差压变送器。对于开口容器或常压容器,阀门1及气相引压管道可以省掉。压力差与液位的关系为ΔP=P2-P1=ρgH

自动控制原理课程设计报告

自控课程设计课程设计(论文) 设计(论文)题目单位反馈系统中传递函数的研究 学院名称Z Z Z Z学院 专业名称Z Z Z Z Z 学生姓名Z Z Z 学生学号Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z 任课教师Z Z Z Z Z 设计(论文)成绩

单位反馈系统中传递函数的研究 一、设计题目 设单位反馈系统被控对象的传递函数为 ) 2)(1()(0 0++= s s s K s G (ksm7) 1、画出未校正系统的根轨迹图,分析系统是否稳定。 2、对系统进行串联校正,要求校正后的系统满足指标: (1)在单位斜坡信号输入下,系统的速度误差系数=10。 (2)相角稳定裕度γ>45o , 幅值稳定裕度H>12。 (3)系统对阶跃响应的超调量Mp <25%,系统的调节时间Ts<15s 3、分别画出校正前,校正后和校正装置的幅频特性图。 4、给出校正装置的传递函数。计算校正后系统的截止频率Wc 和穿频率Wx 。 5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图,并进行分析。 6、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型,在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节,观察分析非线性环节对系统性能的影响。 7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响(自由发挥)。 二、设计方法 1、未校正系统的根轨迹图分析 根轨迹简称根迹,它是开环系统某一参数从0变为无穷时,闭环系统特征方程式的根在s 平面上变化的轨迹。 1)、确定根轨迹起点和终点。 根轨迹起于开环极点,终于开环零点;本题中无零点,极点为:0、-1、-2 。故起于0、-1、-2,终于无穷处。 2)、确定分支数。 根轨迹分支数与开环有限零点数m 和有限极点数n 中大者相等,连续并且对称于实轴;本题中分支数为3条。

力控组态软件实例

《集散控制系统原理及应用》 实验报告 姓名:胡文千_______ 学号:1345733203_____ 班级:13457332 ___ 专业:电气工程及其自动化 学院:电气与信息工程学院 江苏科技大学(张家港) 二零一六年六月

一、实验目的 1、熟悉DCS系统的方案设计; 2、熟悉使用组态软件对工艺流程图的绘制; 3、熟悉使用组态软件生成多种报表。 二、实验内容 实验(一) 1、自行设计一个小型的工程现场; 2、绘制工艺流程图; 3、在力控中模拟设计的系统,仿真实现基本功能。实验(二) 1、在实验(一)基础上,完成在力控中生成报表; 2、运用DCS知识分析所设计的系统; 3、仿真结果分析总结。

实验(一) 1、方案题目 交通系统实时监控系统。 2、方案背景 现在的交通变得越来越繁忙,交通系统变得越来越重要,对交通系统实时必要的监控能够维持交通安全,若出现交通信号等混乱时能够及时准确的发现。3、组态软件 1)概念 组态软件,又称组态监控软件系统软件。译自英文SCADA,即Supervisory Control and Data Acquisition(数据采集与监视控制)。它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。它们处在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境,使用灵活的组态方式,为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件的应用领域很广,可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统(RTU System,Remote Terminal Unit)。 组态软件指一些数据采集与过程控制的专用软件,它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境,能以灵活多样的组态方式(而不是编程方式)提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法,它解决了控制系统通用性问题。其预设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能,并能同时支持各种硬件厂家的计算机和I/O产品,与高可靠的工控计算机和网络系统结合,可向控制层和管理层提供软硬件的全部接口,进行系统集成。 2)组态软件的功能 组态软件通常有以下几方面的功能: (1)强大的界面显示组态功能。目前,工控组态软件大都运行于Windows 环境下,充分利用Windows的图形功能完善界面美观的特点,可视化的m风格界面、丰富的工具栏,操作人员可以直接进人开发状态,节省时间。丰富的图形控件和工况图库,既提供所需的组件,又是界面制作向导。提供给用户丰富的作

液位控制系统

基于智能仪表的串联双容水箱液位控制系统 (青海大学化工学院 2009年10月22日魏国强邮编:810016 关键字:智能仪表液位控制串联双容水箱) 中文摘要:本文提出了一种利用智能仪表AI808对串联双容水箱液位 进行串级控制,以MCGS组态软件实现上位机对现场进行实时组态、 监控的方法。 1.本题目设计的目的与意义 1.1本题目设计的目的 串联双容水箱在工业过程控制中应用非常广泛。在串联双容水 箱水位的控制中,进水首先进入第一个水箱,然后通过第二个水箱流出,与一个水箱相比,由于增加了一个水箱,使得被控量的响应在时 间上更落后一步,即存在容积延迟,从而导致该过程的难以控制。本 系统就是为解决这种缺陷而设计。 1.2本题目设计的意义 串级控制是改善调节过程动态性能的有效方法,由于其超前的控 制作用,可以大大克服系统的容积延迟。采用两步整定法,通过MCGS 组态软件对整定过程及曲线进行实时监控,直至达到主、副回路的最 佳整定参数。 2.液位控制系统在我国的发展现状和未来 2.1液位控制系统在我国的发展现状 随着生产水平和科学技术的不断发展,现代控制系统的规模日 趋大型化、复杂化,对设备和被控系统安全性、可靠性和有效性的要 求也越来越高。为了确保工业生产过程高效、安全的进行,保证并提

高产品的质量,对生产过程进行在线监测,及时准确地把握生产运行状况,已成为目前过程控制领域的一个研究热点。近几十年来,液位控制系统已被广泛使用,在其研究和发展上也已趋于完备。在轻工行业中,液位控制的应用非常普遍,从简单的浮球液位开关、非接触式的超声波液位检测一直到高精度的同位素液位检测系统到处都可以见到他们的身影。而控制的概念更是应用在许多生活周遭的事物上。而且液位控制系统已是一般工业界所不可缺少的元件。凡举蓄水池,污水处理场等都需要液位元的控制.如果能通过一定的系统来自动维持液位的高度那么操作人员便可轻易地在操作时获知真个设备的储水状况,如此不但工作人员工作的危险性,同时更提升了工作的效率及简便性.基于智能仪表的串联双容水箱液位控制系统正是具有这种功能。 2.2液位控制系统的未来 在构建液位控制系统的过程中,我们得知实际操作的变异性存在其中,因此如何分析、调整及改良便是我们日后所要着重的要点。而在完成传统的PID操作控制系统后,未来我们更将利用Genetic Algorithms 找出最好的参数并建构在液位控制系统。且比较加入智能型控制后的系统与传统 PID是否会有性能上的差异。近年来液位控制系统取得了很大进步,出现了许多新型的液位控制仪,如超声波液位仪、雷达液位仪、光电液位开关等,这些控制器利用无线电波的折射及反射原理。光线在两种介质的分接口将产生反射或折射现象。当被测液体处于高位时则被测液体与光电开关形成一种分界面,当被测液体处于低位时,则空气与光电开关形成另一种分界面。这两种分

PWM运动控制课程设计报告

摘要 速度对任何一个运动体来说都是一个至关重要的物理量,如何快速方便地进行速度调节是我们一直需要探索的问题。这份课程设计采用的是直流PWM调速双闭环控制系统,该调速系统是一种模拟控制方式,其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置,来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变,这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定,是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。 PWM控制技术以其控制简单,灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式,也是人们研究的热点。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限,结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技成为PWM控制技术发展的主要方向之一。这份课程设计对于PWM设计的各个方面进行了简要阐述,并进行了Proteus仿真以及Matlab中的Simulink仿真,去的了较好的结果。 关键词:PWM调速;Proteus仿真;Matlab ;双闭环 1

目录 1 绪论 (3) 2 设计总要求 (4) 2.1设计已知参数 (4) 2.2设计具体要求 (4) 3 控制电路设计 (4) 3.1直流调速系统控制方案的选择 (4) 3.2 电流环设计 (5) 3.2.1 电流调节器的设计 (6) 3.3 转速调节器 (7) 4 主电路设计 (8) 4.1 PWM调速系统主电路形式选择 (8) 4.1.1 T型PWM变换器电路 (8) 4.1.2 H型PWM变换器电路 (9) 4.2 PWM调速系统开关电路形式选择 (13) 4.3 H型双极性逆变器的驱动分析 (14) 5 频率电压转换设计 (17) 6 脉冲分配及功率放大电路设计 (17) 7 PI调节器设计 (18) 8 三角波发生器设计 (19) 9 Matlab仿真结果 (20) 10 设计总结 (21) 参考文献 (23)

液位测量方法分析课件

20余种液位测量方法分析 物位包括液位和料位两类。液位又包括液位信号器和连续液位测量两种。液位信号器是对几个固定位置的液位进行测量,用于液位的上、下限报警等。连续液位测量是对液位连续地进行测量,它广泛地应用于石油、化工、食品加工等诸多领域,具有非常重要的意义。文中对20余种连续液位测量方法进行比较分析。 1玻璃管法、玻璃板法、双色水位法、人工检尺法 玻璃管法:该方法利用连通器原理工作,如图1—1所示。图中1-被测容器;2-玻璃管;3-指示标度尺;4、5-阀;6、7-连通管。液位直接从指示标度尺读出。 玻璃板法:玻璃板可通过连通器安装,也可在容器壁上开孔安装,并可串联几段玻璃板以增大量程。液位数值直接从玻璃板刻度尺读出。 双色水位计法:该方法利用光学原理,使水显示绿色,而使水蒸汽显示红色,从而指示出水位。 人工检尺法:该方法用于测量油罐液位。测量时,测量员把量油尺投入油品中,并在尺砣与罐底接触时提起量油尺。根据量油尺上的油品痕迹,读出油面高度;根据量油尺末端试水膏颜色的变化确定水垫层的高度,从而确定油高和水高。 以上4种方法都是人工测量方法,具有测量简单、可靠性高、直观、成本低的优点。 2吹气法、差压法、HTG法 吹气法:该方法的工作原理如图2—1所示。图中,1-过滤器;2-减压阀;3-节流元件;4-转子流量计;5-变送器。因吹气管内压力近似等于液柱的静压力,故P=ρgH 式中,ρ-液体密度;H-液位。故由静压力P即可测量液位H。吹气法适用于测量腐蚀性强、有悬浊物的液体,主要应用在测量精度要求不高的场合。

差压法:该方法的工作原理如图2-2所示。图中,1、2-阀门;3-差压变送器。对于开口容器或常压容器,阀门1及气相引压管道可以省掉。压力差与液位的关系为ΔP=P2-P1=ρgH 式中:ΔP-变送器正、负压室压力差;P2、P1-引压管压力;H-液位。差压变送器将压力差变换为4~20 mA的直流信号。如果压力处于测量范围下限时对应的输出信号大于或小于4 mA,则都需要采用调整迁移弹簧等零点迁移技术,使之等于4 mA。 HTG法:该方法应用于油罐差压液位测量中,如图2—3所示。图中:P1、P2、P3-高精度压力传感器;RTD-温度检测元件;HIU-接口单元。P1位于罐底附近的罐壳处,P2比P1高8英尺,P3位于罐顶附近的罐壳处。对于常压油罐,压力传感器P3可以省去。设压力传感器P1、P2、P3测得的压力分别为p1、p2、p3,则 式中:G-油品重量;Sav-油罐平均截面积;ρav-介于压力传感器P1、P2之间油品平均密度;g是重力加速度;H是压力传感器P1、P2之间的距离;h是油品高度;h0是压力传感器P1的高度。RTD用于测量油品温度,以对测量数值进行温度补偿。HTG测量系统价格较低,但液位测量精度较低,安装须在罐壁开孔。 以上3种方法都是利用液体的压力差来测量液位的。 3浮子法、浮筒法、浮球法、伺服法、沉筒法 浮子法:该方法采用浮子作为液位测量元件,并驱动编码盘或编码带等显示装置,或连接电子变送器以便远距离传输测量信号。

交通管理与控制课程设计报告

《交通管理与控制》课程设计---------十字交叉口信号配时优化设计 姓名:吴明健 专业:交通工程 班级:交通1321 学号:130242109

1基础资料收集 1.1道路几何条件调查 交叉口现状图(要求使用AUTOCAD 画出)。例: 1.2交通条件调查 (1)交通量调查 高峰小时流量表

(2)交叉口交通控制状况调查相位数:3; 信号周期:157s; (3)现状评价分析 交叉口现状评价结果表

1.3交叉口问题分析 (1)非机动车道狭窄,而非机动车车流量又很大,导致非机动车越过停止线等待信号并在路口大量冗积,严重影响机动车右转; (2)西进口处机动车道只有两条,分别为直行左转合用车道和直行右转合用车道,直行右转合用车道上直行车等待信号灯时会影响后方右转车辆; (3)直行车辆和左转车辆会受对向直行和左转车辆的影响,从而滞留在交叉口内,影响通行效率。 2交叉口概略设计 2.1问题对策及概略设计 (1)机动车道设计(要求使用AUTOCAD画出) 东西南北车道均为3米,非机动车道均为3米,具体见图。 (2)非机动车道设计方案 南北不变,西进口到处将非机动车道由原来的1.5米扩建至3米。 (3)信号控制方案 具体计算过程及方案结果如下。 2.2信号配时初步检验 流量比总和Y是否满足<0.9:方案一不满足,方案二满足。 3详细设计 3.1进出口道设计 东西南北车道均为3米,非机动车道均为3米,具体见图。

3.2信号控制方案

4设计方案评价 交叉口设计方案评价表 对设计方案进行总结。 5.设计总结 本次交叉口优化经过两次设计方案并试算,方案一为,南北两相位,东西两相位,并把东西方向进口车道拓宽为一个左转专用道,一个直行车道和一个直行右转专用车道。方案二为,南北一相位,东西两相位,并把东西方向进口车道拓宽为一个左转专用道,一个直行车道和一个直行右转专用车道。 结果发现第一次试算后Y>0.9,故第一个方案不成功。经过第二个方案并试算后Y<0.9,故方案二合理,具体计算过程如下(第一次试算略): 初设C=120s,相位数j=3,相位损失时间Ls=3s,总损失时间为L=9s,总有效绿灯时间Ge=111s,平均每相位有效绿灯时间g e=111/3=37s,绿信比λ=g e/C=0.31.方案一和方案二总结见附表。

力控组态软件的应用与开发 ()

风光互补发电系统 力控组态软件的应用与开发

力控组态软件的应用与开发 一、新建工程 1、打开力控点左上角新建新建一个新的工程 2、点击开发进入开发一个工程 二、新建IO设备 1、新建要连接到上位机的设备,比如:智能数显仪表、DSP控制单元、西门子PLC、西门子变频器。 (1)在“工程项目”栏中找到“变量”-----“IO设备组态” (如果软件界面左边没有“工程项目栏”可在“查看”----“工程项目导航栏”调出)

以下为新建“智能数显仪表”步骤: 2、双击工程项目栏中的“IO设备组态”弹出“IoManager”窗口。 注:6个“智能数显仪表”和DSP控制单元设备都为“MODBUS” 3、在“IoManager”窗口中双击“MODBUS”找到“MODBUS(RTU串行口)”双击进入设备配置配置连接到上位机的设备。

(1)配置“设备名称”和设备地址(设备名称自己定义(不可中文),设备地址与设备上的地址一致。智能数显仪表默认地址为从左到右1、2、3、4、5、6) 注:设备地址可更改,如更改后上位机设备地址要与硬件设备地址一 致 (2)“下一步”进入设备连接到上位机的串口设置 1、串口选中所设置设备连到上位机对应的com口(6个“智 能数显仪表出厂默认接到上位机com3”) 2、点击设置进入设置串口通信参数 设置主要设置两个参数:波特率:9600 奇偶校验:无校验 6个“智能数显仪表”的串口通信参数都一致,波特率为9600

奇偶校验为:无 注意:左下角的“连续采集失败”的勾一定要去掉,这关系到能不能采集到数据 (3)设置通讯时设备的读取 (4)完成以上设置后点击完成,完成一个设备的配置(6个“智能数显仪表”配置方法一致)

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