上海电力学院计算机测控系统课程设计课题：基于DCS技术的串级控制系统设计仿真实现专业：自动化（电站）班级：____姓名：学号：指导教师：一、设计目的通过对计算机监控系统的设计、配置和实现，掌握计算机测控技术在过程控制领域的应用。完成一个监控系统的硬件配置和软件控制方案设计。其中硬件配置可以采用IPC结构配置、DCS结构配置，也可采用PLC的结构配置；监控系统方案设计选用一种P3DCS组态软件来实现监控功能，其中包括控制策略组态（SAMA图组态）、流程图组态、操作器组态（具有手动/自动切换功能和自动设定功能），以及趋势曲线的组态；并通过参数整定与系统调试实现其监控功能。二、设计内容题1蒸汽温度监控系统图1所示的串级汽温控制系统和其相应的工艺流程，蒸汽温度控制系统需要将过热器出口温度设定在一定的温度设定值上。工艺系统和控制设计说明：只要导前汽温2发生变化，副调节器P就去改变减温水流量，初步维持后级过热器入口汽温2W在一定范围内，起粗调作用。而过热器出口汽温1的控制，则是通过主调节器PI来校正副调节器工作，只要1未达到给定值，主调节PI的输出信号就不断递变化，使副调节器不断去控制减温水喷水量的变化，直到1W恢复到给定值为止。稳态时，导前汽温2可能稳定在与原来数值不同的数值上，而主汽温1则一定等于给定值。在串级汽温控制系统中，由于两个回路的任务及动态特性不同，可以选用不同的调节器。副回路及副调节器的任务是快速消除内扰，要求控制过程的持续时间较短，但不要求无差，故一般可选用纯比例调节器。当到前汽温惯性较大时，也可选用比例微分调节器。主回路及主调节器的任务是维持1恒定，一般选用比例积分调节器。当过热器惰性区较大时，也可选用比例、积分、微分调节器。图1串级汽温控制系统工作原理其中导前区的对象传递函数为过热惰性区的传递函数为其它执行器和测量电路的传递函数简化为K=1题2水箱水位监控系统图2和图3所示的串级水箱水位控制系统方框图以及工艺流程图，水箱监控系统需要将下水箱水位控制在所需要的高度r1。工艺系统和控制设计说明：只要上水箱水位hB2B发生变化，副调节器就去改变调节阀开度u，初步维持上水箱水位hB2B在一定范围内，起粗调作用。而下水箱水位hB1B的控制，则是通过主调节器来校正副调节器工作，只要hB1B未达到给定值，主调节的输出信号rB2B就不断递变化，使副调节器不断去控制减温水喷水量的变化，直调节阀的开度，直到下水箱水位hB1B达到给定值为止。图2双容水箱串级控制系统框图图3双容水箱串级控制系统示意图其中上水箱水位的对象传递函数为上水箱水位对下水箱水位传递函数为其它执行器和测量电路的传递函数简化为K=1三、课题设计及其步骤第一部分硬件设计根据图2系统示意图，硬件设计采用STD总线IPC来进行图4IPC硬件组成框图硬件组成说明：1、CPU板及打印机、CRT板及CRT、键盘及自诊断板及键盘、内存板、电源、构成了STD工业控制基本系统；2、自诊断板：使用了WDT看门狗技术，无论何种原因引起死机，自诊断系统能在1s—2s内测出并恢复正常运行，整个计算机系统工作可靠；3、上、下水箱水位板由计数电路组成，检测检测主、副回路管道送来的水位信号；4、D/A转换板是水箱水位的驱动口板，计算机系统检测两水箱水位与设定值进行比较，并对其偏差进行PID运算，其运算结果通过D/A转换器由数字量转换为模拟电压信号量输出至伺服放大板，从而控制主调节阀；5、伺服放大板：相当于电动单元组合仪表中的伺服放大器，接收来自D/A转换板输出的阀位信号，检测阀的实际位置，若实际位置与D/A转换板输出的阀位有偏差，则阀动作，达到与D/A输出一致的位置后停止，实现计算机系统对调节阀的控制；6、滤波板：对STD总线有关信号进行滤波处理，提高整个系统的可靠性。上水箱水位板下水箱水位板D/A转换板电源伺服放大版CRT板内存板键盘及自诊断板滤波版键盘CPU板显示器CRT打印机打印机STD（内部）总线外部总线第二部分软件设计本次课程设计主要有两个方面的工作：即是组态设计和系统调试：1、组态设计1）系统配置组态主要是指DCS中工程师站、操作员站、控制站的主...