DCS液位集散控制新版系统锅炉液位控制新版系统专业课程设计方案报告.doc

摘要
集散控制系统（Distributed control system）是以微处理器为基础对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制集中分散控制系统，简称DCS系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息经过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制优点，克服了常规仪表功效单一，人-机联络差和单台微型计算机控制系统危险性高度集中缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功效、负荷和危险性三方面分散。DCS系统在现代化生产过程控制中起着关键作用。
关键字：集散控制系统；微处理器；最优化控制

目 录
1. 概述 1
2.通用版及嵌入版MCGS组态软件 3
2.1锅炉液位控制工程文件建立 3
2.2锅炉液位控制画面设计 8
3.被控对象设计 12
3.1试验装置介绍 12
3.2被控对象特征说明（过程工艺分析） 13
3.3被控对象结构设计 13
3.4被控对象工艺步骤图 14
4.控制系统设计 14
4.1控制系统原理分析及控制方案设计 14
4.2一次仪表选型设计 15
4.3 DCS选型设计 18
5.DCS组态设计 18
5.1 DCS硬件组态设计 18
5.2 DCS软件组态设计 19
5.3 DCS系统闭环运行调试结果分析和说明 22
5.设计总结和体会 24
6.参考文件 25

1. 概述
集散控制系统（Distributed control system）是以微处理器为基础对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制集中分散控制系统，简称DCS系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息经过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制优点，克服了常规仪表功效单一，人-机联络差和单台微型计算机控制系统危险性高度集中缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功效、负荷和危险性三方面分散。DCS系统在现代化生产过程控制中起着关键作用。
集散控制系统通常有以下四部分组成：
现场控制级
　　又称数据采集装置，关键是将过程非控变量进行数据采集和预处理，而且对实时数据深入加工处理，供CRT操作站显示和打印，从而实现开环监视，并将采集到数据传输到监控计算机。输出装置在有上位机情况下，能以开关量或模拟量信号方法，向终端元件输出计算机控制命令。 　　这一个等级直接面对现场，跟现场过程相连。比如阀门、电机、各类传感器、变送器、实施机构等等。它们全部是工业现场基础设备、一样也是DCS基础。在DCS系统中，这一等级功效就是服从上位机发来命令，同时向上位机反馈实施情况。拿军队来举例话，能够形容为最底层士兵。它们只要能正确地服从命令，而且正确地向上级汇报情况即完成使命。至于它和上位机交流，就是经过模拟信号或现场总线数字信号。因为模拟信号在传输过程或多或少存在部分失真或受到干扰，所以现在流行是经过现场总线来进行DCS信号传输。
过程控制级
　　又称现场控制单元或基础控制器，是DCS系统中关键部分。生产工艺调整全部是靠它来实现。比如阀门开闭调整、次序控制、连续控制等等。上面说到现场控制级是“士兵”，那么给它发号施令就是过程控制级了。它接收现场控制级传来信号，根据工艺要求进行控制规律运算，然后将结果作为控制信号发给现场控制级设备。所以，过程控制级要含有聪慧大脑，能将“士兵”反馈军情进行分析，然后做出命令，以使“士兵”能打赢“战争”。这个等级不是最高，相当于军队里“中尉”。它也一样必需将现场情况反馈给更高等级“上校”也就是下面讲过程管理级。
过程管理级
　　DCS人机接口装置，普遍配有高分辨率、大屏幕色彩CRT、操作者键盘、打印机、大容量存放器等。操作员经过操作站选择多种操作和监视生产情况、 　　
这个等级是操作人员跟DCS交换信息平台。是DCS关键显示、操作跟管理装置。操作人员经过操作站来监视和控制生产过程，能够经过屏幕了解到生产运行情况，了解每个过程变量数字跟状态。这一等级在军队中算是很高“上校”了。它所掌握“大权”能够依据需要随时进行手动自动切换、修改设定值，调整控制信号、操纵现场设备，以实现对生产过程控制。
经营管理级
　　又称上位机，功效强、速度快、容量大。经过专门通信接口和高速数据通路相连，综合监视系统各单元，管理全系统全部信息。这是全厂自动化系统最高一层。只有大规模集散控制系统才含有这一级。相当于军队中“元帅”，她们所面向使用者是厂长、经理、总工程师等行政管理或运行管理人员。 　　
它权限很大，能够监视各部门运行情况，利用历史数据和实时数据估计可能发生多种情况，从企业全局利益出发，帮助企业管理人员进行决议，帮助企业实现其计划目标。上世纪三四十年代，工业自动化装置采取是分散性控制系统。也就是全部设备全部是独立运行，不联网控制。操作员依据生产需求进行计算后，将独立设备特征调整到适合程度，然后就开始工作。以后采取了气动、电动模拟仪表组成过程控制系统，实现了一定程度上集中监视、操作和分散控制。很好适应了工业生产需求。可是，伴随生产规模和复杂程度不停提升，原有控制系统显得滞后、粗笨、繁冗，因为一台仪表只有一个控制规律，要实现一些复杂控制就很困难。另外，控制仪表数量越来越多，用原来落后仪表盘控制话，控制盘越来越长，看得人眼睛全部会花掉。最致命就是老系统之间不便于实现通信，极难分级控制和综合管理。再一个就是它系统变更比较麻烦，只有经过更换仪表和变更仪表连线才能实现。第三次科技革命开始后，伴随计算机技术发展，大家开始尝试将计算机用于过程控制。试图利用计算机所含有功效特点，来克服常规模拟仪表不足。但当初采取措施是用一台计算机控制几十甚至上百个回路，这么做危险性很高，假如计算机出现故障，会造成很严重后果，这就是所谓“危险集中”。若采取双机双工系统，虽能够提升系统可靠性，但成本太高，假如工厂生产规模不大，则经济性很差，用户难以接收。直到上世纪70年代开始，伴随计算机技术日渐成熟，大规模集成电路及微处理器诞生后，大家开始思索是否能将“危险分散”。就是原来靠一台大计算机完成“艰巨”任务，能否用几十台微处理来完成？这么话，即使某一处理器坏了，也不至于会“牵一发而动全身”，从而使危险系数大大降低。答案是肯定。至此DCS就诞生了。进入九十年代以后，计算机技术突飞猛进，更多新技术被应用到了DCS之中。PLC是一个针对次序逻辑控制发展起来电子设备，它关键用于替换不灵活而且粗笨继电器逻辑。现场总线技术在进入九十年代中期以后发展十分迅猛，以至于有些人已做出估计：基于现场总线FCS将替换DCS成为控制系统主角。
集散控制系统特点　　
DCS控制系统和常规模拟仪表及集中型计算机控制系统相比，含有很显著特点。 　　
1、 系统组成灵活。从总体上看，DCS就是由各个工作站经过网络通信系统组网而成。你能够把她想象成“因特网”。依据生产需求，你能够随时加入或撤去工作站。系统组态很灵活。
2、操作管理便捷。DCS人机反馈全部是经过CRT跟键盘、鼠标等实现。你能够想象成在因特网冲浪一样，你能够监视生产装置乃至整个工厂运行情况。 　
3、 控制功效丰富。原先用模拟控制回路实现复杂运算，经过高精度微处理器来实现。　
4、 信息资源共享。你能够把工作站想象成因特网上各个网站，只要你在DCS系统中，而且权限够大，你就能了解到你要任何参数。 　　
5、 安装、调试方便。相比原先模拟控制系统，那么多飞线头，一大堆类似头发丝电线，DCS系统算是很方便了。 　　
6、 安全可靠性高。
DCS系统硬件结构　　
DCS硬件系统关键由集中操作管理装置、分散过程控制装置和通信接口设备等组成。经过通信网络将这些硬件设备连接起来，共同实现数据采集、分散控制和集中监视、操作及管理等功效。
现场控制站
　　现场控制站中关键设备是现场控制单元。现场控制单元式DCS直接和生产过程进行信息交互IO处理系统，它关键任务是进行数据采集及处理，对被控对象实施闭环反馈控制、次序控制和批量控制。用户能够依据不一样应用需求，选择配置不一样现场控制单元组成现场控制站。它能够是以面向连续生产过程控制为主，辅以次序逻辑控制，组成一个能够实现多个复杂控制方案现场控制站；也能够是以次序控制、连锁控制功效为主现场控制站；还能够是一个对大批量过程信号进行总体信息采集现场控制站。现场控制站是一个能够独立运行计算机检测控制系统。因为它是专为过程检测、控制而设计通用型设备，所以其机柜、电源、输入输出通道和控制计算机等，和通常计算机系统有所不一样。
2.通用版及嵌入版MCGS组态软件
目标：应用通用版及嵌入版MCGS组态软件基础功效进行简单项目设计、仿真运行。
2.1锅炉液位控制工程文件建立
终极目标：能建立MCGS新工程。
促成目标：
1）掌握MCGS组态软件安装和运行方法。
2）能进行工程分析，建立工程文件。
2.1.1工作任务
建立水位控制系统工程文件。
2.1.2能力训练
MCGS (Monitor and Control Generated System，通用监控系统)是一套用于快速结构和生成计算机监控系统组态软件，充足利用了Windows图形功效完备、界面一致性好、易学易用特点，比以往使用专用机开发工业控制系统更含有通用性，在自动化领域有着更广泛应用。
MCGS安装
1）开启Windows。
2）在对应驱动器中插入光盘。插入光盘后会自动弹出MCGS安装程序窗口（如没有窗口弹出，则从Windows“开始”菜单中，选择“运行...”命令，运行光盘中AutoRun.exe文件），MCGS安装程序窗口图2-2所表示：
3）在安装程序窗口中选择“安装MCGS组态软件通用版”，开启安装程序开始安装。安装程序将提醒指定安装目录，用户不指定时，系统缺省安装到D:\MCGS目录下，图2-1所表示：

图2-1 安装程序
安装过程大约要连续数分钟，MCGS系统文件安装完成后，安装程序要建立象标群组和安装数据库引擎，这一过程可能连续几分钟，请耐心等候。
4）安装完成后，安装程序将弹出“设置完成”对话框，上面有两个复选框，“是，我现在要重新开启计算机”和“不，我将梢后重新开启计算机”。通常在计算机上首次安装时需要选择重新开启计算机，图2-2，按下“结束”按钮，操作系统重新开启，完成安装。假如选择“不，我将梢后重新开启计算机”，点击“结束”，系统将弹出警告提醒，提醒“请重新开启计算机后再运行MCGS组态软件”。

图2-2 安装完成对话窗口
5）安装完成后，Windows操作系统桌面上添加了图所表示两个图标，分别用于开启。
MCGS组态环境和运行环境：

图2-3 MCGS桌面图标
 同时，Windows开始菜单中也添加了对应MCGS程序组，图2-4所表示。MCGS程序组包含五项：MCGS组态环境、MCGS运行环境、MCGS电子文档、MCGS自述文件和卸载MCGS组态软件。运行环境和组态环境为软件主体程序，自述文件描述了软件发行时最终信息，MCGS电子文档则包含了相关MCGS最新帮助信息。

图2-4 MCGS程序组
MCGS运行方法
1）MCGS系统分为组态环境和运行环境两个部分。可实施文件McgsSet.exe对应于MCGS系统组态环境，可实施文件McgsRun.exe对应于MCGS系统运行环境。
2）MCGS系统安装完成后，在用户指定目录（或系统缺省目录D:\MCGS）下创建有三个子目录：Program、Samples和Work。组态环境和运行环境对应两个实施文件和MCGS中用到设备驱动、动画构件及策略构件存放在子目录Program中，样例工程文件存放在Samples目录下，Work子目录则是用户缺省工作目录。
3）分别运行实施程序McgsSet.exe和McgsRun.exe，就能进入MCGS组态环境和运行环境。安装完成后，运行环境能自动加载并运行样例工程。用户可依据需要创建和运行自己新工程。
工程建立
1）用鼠标单击文件菜单中“新建工程”选项，假如MCGS安装在D：盘根目录下，则会在D：\MCGS\WORK\下自动生成新建工程，默认工程名为：“新建工程X.MCG”(X表示新建工程次序号，如：0、1、2等)。
2） 选择文件菜单中“工程另存为”菜单项，弹出文件保留窗口。
3）在文件名一栏内输入“锅炉液位控制系统+班级+学号”，单击“保留”按钮，工程创建完成。
注意：文件名中不能包含空格，不然MCGS拒绝运行。
2.1.3拓展知识
（1）常见组态软件有哪些
中国有MCGS、组态王、力控、瑞尔等，国外有西门子Wincc、INTOUCH等。从结构上说，组态王和MCGS一样，前台动画和后台集成在一起，在运行模式下一起运行。而力控、瑞尔却由后台驱动、实时数据库和前台三部分组成。
现在国产软件整体性能和国外软件相比虽有些差距，但在通常工程中，国产软件和国外软件已没有任何差异，在一些项目上，国产软件性能比国外软件还要好。
（2）MCGS组态软件常见术语
1）工程：用户应用系统简称。引入工程概念，是使复杂计算机专业技术更贴近于一般工程用户。在MCGS组态环境中生成文件称为工程文件，后缀为.mcg，存放于MCGS目录WORK子目录中。如：“D:\MCGS\WORK\水位控制系统.mcg”。
2）对象：操作目标和操作环境统称。如窗口、构件、数据、图形等皆称为对象。
3）选中对象：鼠标点击窗口或对象，使其处于可操作状态，称此操作为选中对象，被选中对象（包含窗口），也叫目前对象。
4）组态：在MCGS组态软件开发平台中对五大部分进行对象定义、制作和编辑，并设定其状态特征（属性）参数，将此项工作称为组态。
5）属性：对象名称、类型、状态、性能及使用方法等特征统称。
6）菜单：是实施某种功效命令集合。如系统菜单中“文件”菜单命令，是用来处理和工程文件相关实施命令。在窗口顶端菜单条内菜单命令称为顶层菜单，通常分为独立菜单项和下拉菜单两种形式，下拉菜单还可分成多级，每一级称为次级子菜单。
7）构件：含有某种特定功效程序模块，能够用VB，VC等程序设计语言编写，经过编译，生成DLL、OCX等文件。用户对构件设置一定属性，并和定义数据变量相连接，即可在运行中实现对应功效。
8）策略：是指对系统运行步骤进行有效控制方法和方法。
9）开启策略：在进入运行环境后首先运行策略，只运行一次，通常完成系统初始化处理。该策略由MCGS自动生成，具体处理内容由用户充填。
10）循环策略：根据用户指定周期时间，循环实施策略块内内容，通常见来完成步骤控制任务。
11）退出策略：退出运行环境时实施策略。该策略由MCGS自动生成，自动调用，通常由该策略模块完成系统结束运行前善后处理任务。
12）用户策略：由用户定义，用来完成特定功效。用户策略通常由按钮、菜单、其它策略来调用实施。
13）事件策略：当开关型变量发生跳变时（1到0，或0 到 1），实施策略，只运行一次。
14）热键策略：当用户按下定义组合热键（如：Ctrl+D）时实施策略，只运行一次。
15）可见度：指对象在窗口内显现实状况态，即可见和不可见。
16）变量类型：MCGS定义变量有五种类型：数值型、开关型、字符型、事件型和组对象。
17）事件对象：用来统计和标识某种事件产生或状态改变。如开关量状态发生改变。
18）组对象:用来存放含有相同存盘属性多个变量集合，内部组员可包含多个其它类型变量。组对象只是对相关联某一类数据对象整体表示方法，而实际操作则均针对每个组员进行。
19）动画刷新周期：动画更新速度，即颜色变换、物体运动、液面升降快慢等，单位为ms。
20）父设备：本身没有特定功效，但能够和其它设备一起和计算机进行数据交换硬件设备。如：串口通讯父设备。
21）子设备：必需经过一个父设备和计算机进行通讯设备。如：浙大中控JL-26无纸统计仪、研华4017模块等。
22）模拟设备：在对工程文件测试时，提供可改变数据内部设备，可提供多个改变方法，如正弦波、三角波等。
23）数据库存盘文件：MCGS工程文件在硬盘中存放时文件，类型为MDB文件，通常以工程文件文件名+“D”进行命名，存放在MCGS目录下WORK子目录中，如D:\MCGS\WORK\水位控制系统D.MDB。
2.2锅炉液位控制画面设计
2.2.1教学目标
终极目标：掌握MCGS画面设计方法。
促成目标：
1）掌握绘图工具箱使用。
2）掌握实时数据库创建方法。
3）能实现图形动画控制效果。
2.2.2工作任务
完成水位控制系统画面制作，实现动画控制效果。
2.2.3能力训练
MCGS生成用户应用系统，其结构由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五部分组成，图2-5所表示。

图2-5 用户应用系统

图2-6 MCGS组态平台
1. 建立新画面
（1）新建窗口 在图2-6 所表示MCGS组态平台上，单击“用户窗口”，在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮，则产生新建“窗口0”。
选中“窗口0”，单击“窗口属性”，进入图2-7所表示“用户窗口属性设置”对话框，将“窗口名称”改为“水位控制”；将“窗口标题”改为“水位控制”；在“窗口位置是、”中选中“最大化显示”，其它不变，单击“确定”按钮。

图2-7 用户窗口属性设置
选中“水位控制”，单击“动画组态”，进入图2-8所表示“动画制作”窗口。

图2-8 “动画制作”窗口
（2）工具箱使用 单击工具条中工具箱按钮，则打开动画工具箱，图2-9所表示。

a) b)
图2-9 动画工具箱及系统图符对象
图标对应于选择器，用于在图形时选择用户窗口中指定图形对象；图标用于打开和关闭系统图符工具箱，常见图符工具箱包含27种常见图符对象。图形对象放置在用户窗口中，是组成用户应用系统图形界面最小单元，MCGS中图形对象包含图元对象、图符对象和动画构件3种类型，不一样类型图形对象有不一样属性，所能完成功效也各不相同。
MCGS图元是以向量图形格式存在，依据需要可随意移动图元位置和改变图元大小，在工具箱中提供了8种图元。为了快速构图和组态，MCGS系统内部提供了27种常见图符对象，称为系统图符对象。图2-9b所表示。
(3) 制作文字框图 用鼠标单击图2-9a所表示“标签”按钮，鼠标光标变为“十”字形，在窗口任何位置拖拽鼠标，拉出一个一定大小矩形。
建立矩形框后，光标在其内闪烁，可直接输入文字“水位控制系统演示工程”，按回车键或在窗口任意位置用鼠标单击一下，文字输入过程结束。假如用户想改变矩形内文字，先选汉字字标签，按回车键或空格键，光标显示在文字起始位置，即可进行文字修改。
(4) 设置框图颜色 设置框图颜色图2-10所表示。
1）设定文字框颜色：选汉字字框，按“填充色”按钮，设定文字框背景颜色（本例设为无填充色）；按“线色”按钮改变文字框边线颜色（本例设为没有边线）。则设定结果是，不显示框图，只显示文字。

a）文字框颜色设定 b）文字颜色设定
图2-10 设置框图颜色
2） 设定文字颜色：按“字符字体”按钮改变文字字体和大小。按“字符颜色”按钮，改变文字颜色（本例设为蓝色）。
(5)对象元件库管理 单击“工具”菜单，选中“对象元件库管理”打开动画工具箱，工具箱中图标用于从对象元件库中读取存盘图形对象；图标用于把目前用户窗口中选中图形对象存入对象元件库中。

图2-11 对象元件库管理
从图2-11所表示“对象元件库管理”中“储藏罐”中选择中意罐，按“确定”按钮，则所选中罐出现在桌面左上角，能够改变其大小及位置，如“罐17”、“罐53”。
（6）流动块构件制作流动水是用图2-9a所表示“动画工具箱”中“流动块”构件制作。选中工具箱内“流动块”动画构件。移动鼠标至窗口预定位置，（鼠标光标变为“十”字形），按下鼠标左键，移动鼠标，在鼠标光标后形成一道虚线，拖动一定距离后，单击鼠标，生成一段流动块。再拖动鼠标（可沿原来方向，也可垂直于原来方向），生成下一段流动块。当用户想结束绘制时，双击鼠标即可；当用户想修改流动块时，先选中流动块（流动块周围出现选中标志：白色小方块），鼠标指针指向小方块，按住左键不放，拖动鼠标,调整形状。
3.被控对象设计
3.1试验装置介绍
该系统试验装置包含水箱、水槽、锅炉各一个，多种变送仪表累计八块，和多种管道阀门若干。由本系统各试验装置可组成锅炉进水流量定值调整，并联管路压力定值调整，锅炉液位定值调整等系统经典生产工艺步骤。试验装置清单以下：
水槽一个
水箱一个
锅炉一个
水泵一个
电磁流量传感器两个（FE1，FE2）
LD2—4B型电磁流量转换器两个（FIT1，FIT2）
DYBG压力变送器两个(LT1，LT2)
QS智能型电动调整阀两块（M1，M2）
管线和阀门若干

表3.1 试验装置清单
3.2被控对象特征说明（过程工艺分析）
本系统中被控对象是锅炉，因锅炉是用于加热容器，所以存在上下限制值，而且因为加热效率等问题，就期望锅炉液位能够稳定在某一给定值上，所以以锅炉液位作为被控变量，进水发门开度为控制变量。以锅炉液位为反馈变量组成单回路控制系统，并采取PID算法进行控制，经过改变阀门开度，实现锅炉水位稳定在给定值周围目标。
3.3被控对象结构设计
为实现上述对象特征，完成对被控对象控制，需将管路中阀门按下表设置。
阀门标号
状态
阀门标号
状态
阀门标号
状态
V25
开
V35
开
V40
开
V21
开
V51
开
V30
开
V33
开
V39
开
V38
开
V42
开
V43
开
V27
开
3.4被控对象工艺步骤图

图3.1 被控对象工艺步骤图
4.控制系统设计
4.1控制系统原理分析及控制方案设计
（1） 依据所组态被控生产步骤（被控对象）工艺要求，确定控制系统控制方案为单回路控制系统，要求控制系统原理框图以下：
（2） 依据被控对象生产步骤和控制要求，确定调整阀为气开形式，控制器为反作用空控制。
图4.1 系统原理方框图
（3） 工艺管道步骤图

图4.2 工艺管道步骤图
4.2一次仪表选型设计
依据被控对象组态设计，确定“EFPT过程控制试验装置”中一次仪表使用情况，查阅一次仪表型号、量程等参数。

（1） 编制一次仪表位号如表4.1

表4.1 次仪表位号
仪表型号
仪表位号
功效
QS智能型电动调整阀QSVP-16K
M1
调整进水阀位
M2
调整出水阀位
电磁流量传感器
LDG——10S

FE1
测量进水流量
FE2
测量出水流量
LD2-4B型电磁流量转换器
FIT1
显示进水流量
FIT2
显示出水流量

DYBG压力变送器

LT1
水箱液位
LT2
锅炉液位

（2） 列出一次仪表选型表。
仪表
型号
QS智能型电动调整阀QSVP-16K

电磁流量传感器
LDG——10S

LD2-4B型电磁流量转换器

DYBG压力变送器

参

数
公称通径：20MM
流量范围：0~0.3M^3/h
输出信号：4~20MA
防爆标志：ibⅡCT6
公称压力：16MPa
工作温度：0~120℃
负载电阻：0~250Ω
输出：4~20mA-DC
介质温度：-40~200℃
工作压力：4MPa
电源220V，50HZ
量程0~4kPa
信号范围：4~20MA DAC
正确度：1级
消耗功率<30VA
工作压力:68kPa
行程：SCD：10MM
SCC：16MM
防护等级：ZP65

精度：0.5
表4.2 一次仪表选型表

4.3 DCS选型设计

（1） I/O清单表4.3以下：
表4.3 I/O清单表
信号类型
不冗余点数
荣誉点数
总点数
AL 电流信号
6
0
6
AO 模拟量输出
2
0
2
（2） 依据系统I/O清单，确定DCS硬件配置清单表4.4以下：
卡件名称
卡件代码
卡件数量

卡件名称
卡件代码
卡件数量
电源供电卡
PS221
1
电流信号输入卡
PS313
2
主控卡
PS243X
1
模拟量输出卡
PS322
1
数据转发卡
PS233
1

表4.4 配置清单表

5.DCS组态设计
5.1DCS硬件组态设计
5.1.1DCS卡件配置
表5.1 卡件配置图

0
2
5
6
13
是否冗余

不冗余
不冗余
不冗余
不冗余
不冗余
模块名称
电源供电卡
主控制卡
数据转发卡

电流信号输入卡
电流信号输入卡
模拟量输出卡
型号
PS221
SP243X
SP233
SP313
SP313
SP322

5.1.2 DCS系统（控制站卡件及设计小组各操作站）地址配置如表5.1
表5.1 地址配置表
站名
机位
IP地址
2#控制站
2#CS
128.128.1.2
工程师站/操作站
A1
128.128.1.131
工程师站/操作站
A2
128.128.1.132
工程师站/操作站
B1
128.128.1.141
工程师站/操作站
B2
128.128.1.142
工程师站/操作站
C1
128.128.1.151
工程师站/操作站
C2
128.128.1.152
Server(卡1)

128.128.1.129

（个工作小组分布情况） （各站点IP地址）

5.2DCS软件组态设计
5.2.1 I/O组态如表5.2

表5.2 I/O组态表
I/O卡件
地址
I/O 卡件

地址
位号
量程
单位
阀特征
信号制
注释
00
电流信号输入
02
AI0M1
0—100
%

进水阀位
03
AI0M2
0—100
%

出水阀位
01
电流信号输入
00
AI0FE1
0—400
L/h

进水流量
01
AI0EF2
0—400
L/h

出水流量
02
AI0LT1
0—400
ml

水箱液位
03
AI0LT2
0—400
ml

锅炉液位
10
模拟量输出卡
00
AO0M1

气开型
Ⅲ型
进水阀控制
01
AO0M2

气开型
Ⅲ型
出水阀控制

图5.1 I/O卡件输入

5.2.2 控制回路组态图5.2

图5.2 控制回路组态
5.2.3操作站组态
小组设计及操作权限设计说明；

六个工作点中，其中一个为工程师站（C1或C2），负责将程序下载到DCS控制系统中，和当控制系统出现时修改程序；其它五个为操作员站，负责观察监控现场各项指标。
课程设计小组内自己设计DCS系统总貌画面图5.3
图5.3 DCS系统总貌画面

课程设计小组内自己设计DCS系统趋势画面图5.4
图5.4 DCS系统趋势图

课程设计小组内自己设计DCS系统工艺步骤画面图5.5

图5.5 工艺步骤图
5.3DCS系统闭环运行调试结果分析和说明
（1）控制系统闭环运行曲线图5.6

图5.6 控制系统闭环运行曲线
（2）由上图能够看出对于被控对象水箱液位控制不是很稳定，曲线波动值较大，原因可能是单回路控制方案不能满足本系统控制要求，从而造成系统不稳定，能够选择采取其它控制方案来改善系统稳定性。

设计总结和体会
经过这次设计，完成了基础要求全部设计要求，也完成了大部分发挥部分要求设计，使我学到了更多相关电路方面知识。本电路简单高效，失真小，输出稳定，达成了设计目标和要求，但在电路整个设计过程中存在很多问题,在使用电容时更要小心因为电容串联和并联恰好和电阻相反。
在这次DCS集散控制系统原理设计中，我在收获知识同时，还收获了阅历，收获了成熟，在此过程中，我经过查找大量资料，请教老师，和不懈努力，不仅培养了独立思索、设计能力，在多种其它能力上也全部有了提升。更关键是，在设计，我还学会了很多学习方法和相关软件使用,而这是以后最实用，真是受益匪浅。我将所学知识利用到设计中，根据设计要求设计电路参数，在按对应参数选择元器件，经过查找资料了解元器件关键特征和相关使用注意事项。在电路设计中选择最优元件来满足设计要求。要面对社会挑战，只有不停学习、实践，再学习、再实践。
经过此次课程设计使我对集散锅炉液位系统有了更为深刻了解，对其结构组成及参数计算掌握比以前熟练很多，尤其是对锅炉液位认识比以前更广泛，即使在书本中接触过锅炉液位知识，但那个书本上介绍十分简单也十分有限，而且我对书本记忆不是很深刻，但经过此次自己动手动脑设计以后记忆就深刻了。尤其是软件应用 即使应用不是那么熟练不过却极大地增强了自己动手能力，在和组员合作中也学会了word部分使用技巧。

参考文件
[1] 何衍庆，俞金寿.集散控制系统原理及应用.北京:化学工业出版社，.
[2] 王慧峰.现场总线控制系统原理及应用.北京：化学工业出版社，.
[3] 阳宪慧. 工业数据通信和控制网络.北京：清华大学出版社，.
[4] 王再英，刘淮霞，陈毅静.过程控制系统和仪表.北京：机械工业出版，.
[5] 赵致格. 数据库系统和应用.北京：清华大学出版社，.