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PCS7过程控制工程训练系统设计与研究

作　者: 叶成旭
导　师: 姜建芳
学　校: 南京理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 过程控制 PCS 7 工程训练系统 控制系统 仿真被控对象
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 167次
引　用: 4次
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内容摘要


本文以高校自动化专业过程控制技术培训为课题背景,根据社会对相关技术人才的需求,设计并实现了一种基于PCS 7过程控制工程训练系统。同时,针对过程工业中典型过程的控制问题,分别研究和采用了不同的控制策略和算法。本文首先分析并研究了PCS 7过程控制技术,并对其进行了系统的总结归纳;然后针对当前高校缺乏被控对象的问题,设计了矿山空气压缩机仿真被控对象的系统方案,并对将来的研究方向作了相应的探讨;为了使教学内容更具工程性,本文对PCS 7过程控制系统的设计技术进行了相关的研究,并对设计中要注意的各种问题作了详细的分析;另外,本文对过程工业中典型的温度、液位、压力等过程的特性进行了深入的分析,并根据其特点分别设计了相应的控制策略与算法;综合之前的研究内容,完整地设计了基于PCS 7带搅拌釜式反应器控制系统,并完成了系统调试,使之能够投入使用。目前,该工程训练系统已投入运行,系统的应用改善了本科生的教学条件,提高了学校的自动化教学水平,并为社会培养了大批合格的自动化人才。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-11
  1.1 课题背景  8
  1.2 发展及现状  8-10
    1.2.1 PCS7概述  8
    1.2.2 仿真被控对象概述  8-10
  1.3 作者所做的主要工作和论文内容安排  10-11
    1.3.1 作者所做的主要工作  10
    1.3.2 论文内容安排  10-11
2 PCS7过程控制技术分析  11-17
  2.1 PCS7控制器  11-12
  2.2 PCS7网络技术  12-13
    2.2.1 PROFIBUS  12
    2.2.2 PROFINET  12-13
    2.2.3 MPI  13
  2.3 PCS7控制软件技术  13-15
    2.3.1 IEC 61131-3规范  13-14
    2.3.2 LAD  14
    2.3.3 FBD  14
    2.3.4 STL  14
    2.3.5 CFC  14-15
    2.3.6 SFC  15
    2.3.7 SCL  15
  2.4 PCS7监控软件技术  15
  2.5 过程设备管理器  15-17
3 仿真过程被控对象方案设计  17-26
  3.1 概述  17-18
  3.2 整体设计  18-20
  3.3 硬件设计  20-24
    3.3.1 电源电路设计  20-21
    3.3.2 数据通信设计  21-22
    3.3.3 压力传感器设计  22-23
    3.3.4 控制阀设计  23-24
  3.4 软件设计  24-26
    3.4.1 主机板软件设计  25
    3.4.2 压力传感器软件设计  25
    3.4.3 控制阀软件设计  25
    3.4.4 上位机软件设计  25-26
4 PCS7过程控制系统设计技术研究  26-36
  4.1 概述  26-27
    4.1.1 PCS7过程控制系统设计原则  26
    4.1.2 PCS7过程控制系统设计流程  26-27
  4.2 被控对象的分析与描述  27-28
  4.3 PCS7过程控制系统方案论证  28
  4.4 PCS7过程控制系统总体设计  28-29
  4.5 PCS7过程控制系统硬件设计  29-32
    4.5.1 传感器与执行器的确定  29-30
    4.5.2 I/O模块的选择  30-32
    4.5.3 控制柜设计  32
    4.5.4 I/O模块原理图设计  32
  4.6 PCS7过程控制系统软件设计  32-34
    4.6.1 控制软件设计  32-34
    4.6.2 监控软件设计  34
  4.7 PCS7过程控制系统的调试  34-36
    4.7.1 模拟调试  34-35
    4.7.2 现场调试  35-36
5 典型过程分析与控制算法设计实现  36-50
  5.1 温度过程分析与控制算法设计实现  36-39
    5.1.1 对象描述及特性分析  36-37
    5.1.2 控制器设计及实现  37-38
    5.1.3 参数整定  38-39
  5.2 液位过程分析与控制算法设计实现  39-43
    5.2.1 对象分析与描述  39-40
    5.2.2 控制器设计及实现  40-42
    5.2.3 参数整定  42-43
  5.3 压力过程分析与控制算法设计实现  43-50
    5.3.1 对象分析与描述  43-44
    5.3.2 控制器设计及实现  44-48
    5.3.3 系统调试  48-50
6 基于PCS7带搅拌釜式反应器控制系统设计与实现  50-90
  6.1 被控对象分析与描述  50-60
    6.1.1 带搅拌釜式反应器分析  50-51
    6.1.2 带搅拌釜式反应器特性描述  51-52
    6.1.3 带搅拌釜式反应器工艺流程描述  52-60
  6.2 带搅拌釜式反应器控制系统方案论证  60-66
    6.2.1 控制任务的明确与分析  60-61
    6.2.2 被控变量和操作变量的确定  61
    6.2.3 阀门特性的选择  61-62
    6.2.4 过程控制算法的确定  62-66
  6.3 带搅拌釜式反应器控制系统总体设计  66-70
    6.3.1 带搅拌釜式反应器技术指标与控制要求  66-67
    6.3.2 带搅拌釜式反应器控制系统总体方案要求  67-70
  6.4 带搅拌釜式反应器控制系统硬件设计  70-81
    6.4.1 控制柜设计  70-73
    6.4.2 硬件资源分配  73-74
    6.4.3 原理图设计  74-76
    6.4.4 系统冗余与安全设计  76-80
    6.4.5 设备和元器件清单  80-81
  6.5 带搅拌釜式反应器控制系统软件设计  81-89
    6.5.1 控制软件设计  81-86
    6.5.2 监控软件设计  86-89
  6.6 控制系统调试  89-90
    6.6.1 调试思路  89
    6.6.2 调试结果  89-90
7 总结与展望  90-91
  7.1 总结  90
  7.2 展望  90-91
致谢  91-92
参考文献  92-93

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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