基于DCS实验平台实现的水箱液位控制系统综合设计1

基于DCS实验平台实现的水箱液位控制系统综合设计 实验目的：通过使用LN2000分散控制系统对水箱水位进行控制，熟悉掌握DCS控制系统基本设计过程。

实验设备：PCS过程控制实验装置；

LN2000 DCS系统；

上位机（操作员站）

实验主要内容：一、实验物理系统的总体构成 二、系统工艺流程

三、系统控制原理 四、基于DCS的控制逻辑设计与组态 五、操作员站监控画面组态

六、系统运行调试实验。

系统控制原理：采用DCS控制，将上水箱液位控制在设定高度。将液位信号输出给DCS，根据PID参数进行运算，输出信号给电动调节阀，由DDF电动阀来控制水泵的进水流量，从而达到控制设定液位基本恒定的目的。系统控制框图如下：

SAMA图组态

根据下图配置测点：

组态逻辑下装步骤：

过程站操作——选择需要下装的站——下装备站——执行操作——切换主备站——执行操作——从主站复制到备站——执行操作——关闭

水箱系统流程图在LN2000上设计简单形象的流程图：

操作员监控系统

在操作员监控系统开电动阀，启动增压泵上水，水位稳定后（低于20cm）投自动，调节SAMA图中PID参数，使水位恒定

系统运行调试实验：

系统调试实验主要包括以下内容：

（1）观察过程参数显示是否正常、执行机构操作是否正常，是否按要求变化；

（2）检查控制系统逻辑是否正确，并在适当时候投入自动运行；

（3）系统扰动实验（水位给定值扰动、给水（上水/下水）阀门扰动）；

（4）增压泵流量信号：导前微分、前馈补偿扰动实验；

（4）控制回路参数在线整定，PID参数可在线整定；

（5）当系统存在较大问题时，如需进行控制结构修改、增加测点等，不能在线修改，应重新离线组态、编译、下装。

实验分析：

手动切换到自动前瞬间，由于PID控制器TR端连接到M/A手操器的输出,PID控制器在跟踪模式，PID控制器输出等于M/A手操器输出,故切换瞬间不产生扰动。手动切换到自动后，PID控制器SP端与M/A手操器SP端相连，两者给定值相等，M/A手操器SPT端与上水箱水位测量相连，始终保持M/A手操器的给定值与水位测量的反馈值相等，因此手动切换到自动后PID控制器给定值SP等于反馈量PV，PID控制器输出为0，故手自动切换后输出不发生变化，通过这种方式实现手-自动的无扰切换。

偏差大切手动实现

通过DA模块对输入的数字量给定值和模拟量测量反馈量的比较，当其大于限值时，由于DA模块输出连接M/A手操器的MRE端，DA模块送信号强制切换调节方式为手动。 增压泵只有在DDF电动阀有一定开度时，才允许启动，在给水流量为0时跳闸

通过比较器比较增压泵流量是否为0，为零时既给水流量为零，其输出连接ToTp端，输出增压泵停止指令，使增压泵跳闸。通过比较器比较控制器输出电动调节阀开度是大于0，启动电动调节阀，比较电动调节阀开度是大于5%，输出增压泵启动指令，允许增压帮启动. 实验心得：通过使用LN2000分散控制系统对水箱水位进行控制，熟悉掌握DCS控制系统基本设计过程。学习了如何组态SAMA图，初步了解了LN2000分散控制系统，第一次通过操作电脑对实时的物理系统进行控制，学会了很多知识，谢谢老师的耐心指导！