基于DCS过程控制仿真系统毕业课程设计外文文献翻译、外文翻译、中英文翻译.doc
基于DCS过程控制仿真系统毕业课程设计外文文献翻译、外文翻译、中英文翻译
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基于
dcs
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基于DCS过程控制仿真系统毕业课程设计外文文献翻译、外文翻译、中英文翻译,基于,dcs,过程,进程,控制,节制,仿真,系统,毕业,课程设计,外文,文献,翻译,中英文
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原文DCSBASEDPROCESSCONTROLSIMULATINGSYSTEMABSTRACTADISTRIBUTEDCONTROLSYSTEMDCSBASEDONTWOLAYERNETWORKSFOREXPERIMENTALTEACHINGISPRESENTEDINTHISPAPERTHREESETSOFEQUIPMENTSAREUSEDASPROCESSOBJECTSWITHTHEIRPARAMETERSSUCHASPRESSURE,TEMPERATURE,LEVELANDFLOWRATEBEINGCONTROLLEDVARIABLESTHISSYSTEMHASMULTIFORMTRAININGFUNCTIONSSTUDENTSCANNOTONLYSETUPBASICEXPERIMENTSABOUTTHEPROCESSCONTROL,BUTCANALSODESIGNCOMPLICATEDCONTROLSYSTEMTHERESULTOF4YEARSUSESHOWSITISANIDEALENGINEERINGSIMULATINGSYSTEMFORSTUDENTSMAJORININDUSTRIALAUTOMATIONKEYWORDSDCS,PROCESSCONTROL,SIMULATINGSYSTEM,EXPERIMENTALTEACHING,NETWORK1INTRODUCTIONCONTROLEDUCATIONISANINTEGRALPARTOFTHECOMMUNITYSACTIVITIESANDONEOFITSMOSTIMPORTANTMECHANISMSFORTRANSITIONANDIMPACTIN1998,THENATIONALSCIENCEFOUNDATIONNSFANDTHEIEEECONTROLSYSTEMSSOCIETYCSSJOINTLYSPONSOREDAWORKSHOPINCONTROLENGINEERINGEDUCATIONWHICHMADEANUMBEROFRECOMMENDATIONSFORIMPROVINGCONTROLEDUCATIONONEOFTHEMISABOUTEXPERIMENTSEXPERIMENTSCONTINUETOFORMANIMPORTANTPARTOFACONTROLEDUCATIONANDPROJECTSSHOULDFORMANINTEGRALPARTOFTHECURRICULUMFORBOTHUNDERGRADUATEANDGRADUATESTUDENTSTHEIDEAOFUSINGDISTRIBUTEDCONTROLSYSTEMFORPROCESSCONTROLEMERGEDINTHE1970SNOWITISWIDELYUSEDINMANUFACTURING,CHEMICALINDUSTRY,PAPERMAKING,TEXTILE,FOODPROCESSING,POWER,ETCDCSINTEGRATINGADVANCEDCOMPUTER,CONTROL,COMMUNICATIONSANDCRTTECHNOLOGIESHASPLAYEDANIMPORTANTROLEINRAISINGTECHNOLOGICALLEVEL,REDUCINGCOST,ANDMAKINGPRODUCTIONMOREFLEXIBLEANDINTEGRATEDSO,ITISVERYIMPORTANTTOESTABLISHADCSSIMULATINGSYSTEMINUNIVERSITYWEHAVESETUPTHESYSTEMIN2002THESYSTEMCANBRINGMOREUNDERSTANDINGOFREALWORLDPROBLEMSTOTHESTUDENTS2SYSTEMBUILDUPMOSTMODERNINDUSTRIALPROCESSCONTROLSYSTEMADOPTSTWOLAYERNETWORKTOPOLOGICALSTRUCTURETHELOWERONEFIELDBUSCOMESCLOSETOTHEPROCESSANDTHEUPPERONEETHERNETMAINLYLOCATESINSIDECONTROLROOMSUCHSTRUCTUREDISPERSESCONTROLANDCENTRALIZESMANAGEMENTANDOPERATIONOURSYSTEMBASESJUSTTHISSTRUCTUREWITHTHEBENEFITSOFLETTINGSTUDENTSFAMILIARWITHCURRENTINDUSTRIALNETWORKCONTROLASSHOWNINFIGURE1,OURSYSTEMCONSISTSOF16OPERATORSTATIONS,ONEI/OSTATIONAND3SETSOFPROCESSEQUIPMENTS21THEDISTRIBUTEDCOMPUTERSYSTEMFROMFIGURE1WECANSEETHATTHEDISTRIBUTEDCOMPUTERSYSTEMISCONNECTEDBYTWOLAYERNETWORKSTHEMONITORINGNETWORKISIMPLEMENTEDVIA10M/100MPENETHERNETTHETCP/IPPROTOCOLISUSEDTHEBUSESCONNECTEDBYI/OSTATIONSANDOPERATORSTATIONSAREINFORMATIONCHANNELSFORPLANTWIDESUPERVISIONANDCONTROLACCORDINGTOTHESPECIFICATIONSOFAPROCESS,THEWEBSERVERLINKEDTOINTERNETCANALSOBESETTOACHIEVEREMOTEMONITORTHISNETWORKISARRANGEDREDUNDANTLYSOTHESYSTEMPROVESRELIABLETHEFIELDNETWORKINTERCONNECTEDBYI/OSTATIONANDITSI/OMODULESUSESPROFIBUSDPANDTRANSMITSAVARIETYOFINFORMATIONANDPARAMETERSINREALTIMETHEOPERATORSTATIONSAREGENERALPURPOSEPCSTHEYACTASENGINEERINGSTATIONSWHENUSEDFOROFFLINECONFIGURATION,SO16STUDENTSCANPROGRAMATTHESAMETIMEWHILEFORONLINEUSETHESTUDENTSCANMONITORANDCONTROLTHEPROCESSONTHESEPCSTHEI/OSTATIONISADOMESTICPRODUCTDEVELOPEDBYBEIJINGHOLLYSYSCO,LTDITSDESIGNADOPTSSTANDARDIZATIONANDMODULARIZATIONTHEI/OSTATIONBASEDONHIGHPERFORMANCEMICROPROCESSORSANDMATURECONTROLALGORITHMSCANRESPONSEASSOONASPOSSIBLETOTHEINTERNALANDEXTERNALEVENTSITHAS5LOCALMODULESIETWOFM148ANALOGINPUTCARDS,ONEFM151ANALOGOUTPUTARD,ONEFM161DIGITALINPUTCARDANDONEFM171DIGITALOUTPUTCARDEACHCARDHASPARTICULARMICROPROCESSORRESPONSIBLEFORITSCONTROL,TEST,CALCULATIONANDDIAGNOSIS,THUS,ENHANCINGITSSELFCONTROLLEVELANDDRAMATICALLYIMPROVEITSRELIABILITYANDSAFETYTHESTATIONORMODULESCANBESHIFTEDWITHOUTDISTURBANCEINCASEOFTROUBLETHEREFORE,THESYSTEMISABLETOCONTROLINREALTIMEANDWITHHIGHQUALITY22PROCESSEQUIPMENTSPROCESSCONTROLISANIMPORTANTCOURSEOFAUTOMATICMAJORAFTERLEARNINGTHETHEORIESINTHECLASSROOM,THESTUDENTSHAVEANEAGERFORDIGESTINGANDUNDERSTANDINGTHECONTROLCOMMUNITYHASASTRONGHISTORYOFIMPACTONMANYIMPORTANTPROBLEMSANDINDUSTRYINVOLVEMENTWILLBECRITICALFORTHEEVENTUALSUCCESSOFTHEFUTUREDIRECTIONSHOWTOIMITATEINDUSTRIALPROCESSISANIMPORTANTCONCERNWEHAVEBUILT3SETSOFEQUIPMENTSREPRESENTINGPRESSUREPROCESS,LEVELPROCESS,TEMPERATUREANDFLOWRATEPROCESSINDIVIDUALLYTHETHREESETSOFEQUIPMENTSCANALSOBEUSEDFORNORMALINSTRUMENTATIONCONTROLORDIRECTDIGITALCONTROLALLTHECONNECTIONSAREWIREDTOTHEPANEL,SODOESTHEI/OSTATIONTHEPROCESSEQUIPMENTSCANBEFLEXIBLYLINKEDTODIFFERENTCONTROLLERBYPLUGCONTACTSONTHEPANELSTHEREAREDIFFERENTKINDSOFTRANSDUCERSINSTALLEDONTHEPROCESSTOPROVIDEAVARIETYOFSIGNALSSUCHASTEMPERATURE,LEVEL,PRESSUREANDFLOWRATETHESESIGNALSAREANALOGINPUTSTODCSTHEFINALOPERATINGELEMENTSINCLUDEELECTRICHEATER,SWITCHINGCOMPONENTSANDCONTROLVALVESDCSOUTPUTSANALOGORDIGITALSIGNALSTOTHEELEMENTSTHECOMBINATIONOFTHEPROCESSEQUIPMENTSWITHTHEDISTRIBUTEDCOMPUTERSYSTEMEXPLORESTHEFRONTIERSOFCONTROL,INCLUDINGINCREASEDUSEOFCOMPUTING,COMMUNICATIONSANDNETWORKING,ASWELLASEXPLORATIONOFCONTROLINAPPLICATIONDOMAINS3SOFTWARECONFIGURATIONANDOPERATIONINTHECOMPUTERCONTROLFIELD,ITHASBEENCUSTOMARYTOOVERCOMESOMEOFTHEPROGRAMMINGPROBLEMSBYPROVIDINGTABLEDRIVENSOFTWAREAUSEROFTHEDCSISPROVIDEDWITHACONFIGURATIONPACKAGETHATALLOWSTHEUSERTOGENERATEADCSSYSTEMSIMPLYBYCONFIGURING,SOVERYLITTLEEFFORTISNEEDEDTOPROGRAMTHEPACKAGEPROVIDINGDEVICE,DATABASE,CONTROLSCHEME,GRAPHANDREPORTFORMSCONFIGURATIONISRUNOFFLINEONTHEENGINEERINGSTATIONCONFIGURATIONOFTHEDCSISIMPLEMENTEDFROMUPTODOWNBYCONFORMINGTOHARDWARESTRUCTUREITISDIVIDEDINTOTHEFOLLOWING5STEPSDEVICESREGISTRATIONTOCONFIGURESYSTEMHARDWARE,INCLUDINGTHENUMBEROFI/OSTATIONSOROPERATORSTATIONSALONGWITHTHEIRNETWORKADDRESSESANDEACHI/OSTATIONSHARDWARESUCHASDATATRANSMISSIONCARD,I/OCARDDATABASECONFIGURATIONTODEFINESIGNALPOINTSANDPARAMETERSSETCONTROLSCHEMECONFIGURATIONCLASSIFIEDASCONVENTIONALCONFIGURATIONWHICHPROVIDESMANYCONTROLBLOCKSLIKEFEEDBACK,CASCADE,RATIOANDSELFDEFINEDONETHATISPROGRAMMEDINREALTIMECONTROLLANGUAGESIMILARTOBASICGRAPHCONFIGURATIONTOMAKEVARIOUSPICTURESSUCHASSURVEY,STANDARDDISPLAY,ADJUST,CONTROL,TREND,FLOWCHART,ALARMDISPLAYEDONHIGHRESOLUTIONCOLORCRTANDCOMPOUNDWINDOWSMOREABUNDANTANDMENUFUNCTIONMORELIVETHISCONFIGURATIONTOCONFIGUREDIAGRAMSFOROPERATORTOMONITORANDCONTROLTHEPROCESSINREALTIMEREPORTFORMSCONFIGURATIONTOPROVIDESTATISTICREPORTOFTHEPROCESSBEFORERUNNINGTHESOFTWARE,ALLTHECONFIGURATIONSMUSTBECOMPILED,LINKEDANDDOWNLOADEDTOTHEOPERATORSWHERESEVERALNETWORKEDPCSHARINGTHEOVERALLWORKLOADAREABLETOMONITORANDCONTROLALLASPECTSOFPROCESSFROMAVARIETYOFLIVEDISPLAYSANDFRIENDINTERACTIONSORTHEOPERATORWILLRUNTHESYSTEMDOWNLOADEDLASTTIMETHEOPERATORISEXTENDEDWITHFLATSEALEDFILMKEYBOARD,TOUCHSCREEN,ANDGLOBALMOUSETOLETOPERATIONSEASIERTHROUGHTHEMANMACHINEINTERACTIONTHEPROCESSDATACANBECOLLECTED,ANALYZED,RECORDEDANDCONTROLLEDINREALTIMETHESYSTEMSTRUCTUREANDCONFIGURELOOPSCANBEMODIFIEDONLINELOCALBREAKDOWNCANBEFIXEDONLINEONCETHEPROCESSISABNORMAL,THEHARDWAREWILLSELFDIAGNOSEANDINFORMTHEOPERATORSTATIONSTHATPERSONNELAROUNDTHEFIELDFINDTHEBREAKDOWNANDTHATTHEINDICATORLAMPSONCARDSONI/OSTATIONSHOWSTHEFAULTLOCATIONSUCHDUALMEANSOFINDICATIONTOGETHERWITHBREAKDOWNALARMANDHOTPLUGINPLUGOUTMAKEITPOSSIBLETOFIXBREAKDOWNONLINEANDTORUNSYSTEMSAFELYANDRELIABLY4EXPERIMENTALPROJECTSOURDCSSIMULATINGSYSTEMCANTRAIN16STUDENTSATTHESAMETIMETHETRAININGFUNCTIONSAREVERSATILEFROMHARDWAREANDSOFTWARECONFIGURATIONTOCOMPLICATEDSYSTEMDESIGNANDDEBUGBYI/OSTATION11INPUTSFROMTHE3SETSOFEQUIPMENTSAREMEASUREDANDCONTROLLED,7CONTROLVALVESAND1ELECTRICHEATEROFTHEPROCESSESAREMANIPULATEDINREALTIMETOIMPLEMENTTEMPERATURE,PRESSURE,LEVELANDFLOWRATECONTROL,BREAKDOWNSAREDETECTEDANDTHESYSTEMISMAINTAINEDLIVEMEASUREDVALUESANDSTATUSINDICATIONSREVEALTHECURRENTSITUATIONPROCESSOPERATORSMONITORANDCONTROLTHELONGDISTANCEPROCESSESFROMTHEIROWNCONSOLESTHESTUDENTSOPERATETHESYSTEMASIFTHEYAREINTHEREALWORLDINDUSTRIALAUTOMATIONTHEFLOWCHARTOFTEMPERATUREANDFLOWRATECONTROLSYSTEMISSHOWNINFIGURE2T1,T2AREMEASUREDTEMPERATUREOFTHEINNERANDOUTERWATERTANKFT1,FT2AREFLOWRATEOFTHEWATERINTOTHEINNERANDOUTERTANKWVL1ANDWVL2ARETWOOUTPUTSFROMTHEI/OSTATIONTOCHANGETHEOPENRANGEOFTHEVALVESZKISASWITCHFORTURNINGONOROFFTHEELECTRICHEATERTHISSYSTEMCONTROLISMADEUPOF2SINGLEVARIABLECLOSEDLOOPST1CONTROLANDFTICONTROL,1CASCADET1T2AND1PROPORTIONFT1FT2LOOPALLLOOPSADOPTNORMALPIDWHICHPARAMETERSCANBEDYNAMICADJUSTEDFROMTHEOPERATORSTATIONTHEFOURCONTROLLOOPSANDMAINCHARTOFTHESYSTEMCANBEEASILYSHIFTEDBYPRESSINGTHEBUTTONSONTHEBOTTOMOFTHEGRAPHASSHOWNINFIG25CONCLUSIONTHERESULTOF4YEARSUSEFORBOTHUNDERGRADUATEANDGRADUATESHOWSEXPERIMENTALTRAININGISESPECIALLYEFFICIENTTOHELPSTUDENTSUNDERSTANDTHETECHNIQUEOFINDUSTRYPROCESS,THEDYNAMICCHARACTERSOFTHECONTROLSYSTEMANDTOIMPROVESTUDENTSABILITYTOOPERATEANDCONTROLTHEPROCESSTHECONVENIENTHARDWARECONNECTIONSMAKETHEDCSTEACHINGSYSTEMEASILYOPERATEDANDTHEEFFORTLESSSOFTWARECONFIGURATIONRENDERSDIFFERENTCONTROLALGORITHMSIMPLEMENTEDFLEXIBLYBESIDESBASICEXPERIMENTSABOUTTHEPROCESSCONTROL,STUDENTSHAVEALSODESIGNEDCOMPLEXCONTROLSYSTEMTOMEETSTRICTERPRODUCTSPECIFICATIONS译文基于DCS过程控制仿真系统摘要本文提出的是一个建立在实验教学双层网络上的分布式控制系统（DCS）。其中配备三套设备，用于监测实验过程对象中自身的流量、水平、温度的次数变量。该系统具有多种形式的培训职能，学生不仅可以设立有关控制程序的基本实验，而且还可以设计复杂的控制系统。经过4年的使用结果表明DCS过程控制仿真系统是一个非常理想的工程模拟系统，我们可以利用它做工业自动化的学习研究。关键词DCS、过程控制，仿真系统，实验教学，网络1绪论控制系统的教育机构是社会体系中的组成部分，在有举足轻重的位置，它是一个重要的转变和影响机制。在1998年，美国国家科学基金会（NSF）和电气和电子工程师控制系统协会（CSS）联合举办教育控制工程教育研讨会，本提出了如何改善控制系统的教育机构的若干建议，其中就有关于实验的提议。研究人员表明DCS过程控制系统应当始终作为控制系统学习的重要组成部分，应作为对本科生和研究生课程的组成部分。上世纪70年代，分布式控制系统就出现在过程控制应用之中。到现在，它被广泛用于制造，化工，造纸，纺织，食品加工，电力等各种领域。分布式控制系统结合了先进的计算机，控制，通信和CRT技术，为生产技术水平不断提高，减少成本起到重要的作用，使得生产更具有灵活性和综合性。如此看来，我们在大学期间，建立一个DCS仿真系统是非常重要的。在2002年，我们成功建立了这个系统。该系统的建立，可以让学生更多的了解实际遇到的问题。2系统建立大多数现代工业过程控制系统都是采用两层网络拓扑结构。系统采用一个较低的现场总线来关闭进程，用一个以太网来控制整个系统操作，使用这种分散式结构控制和集中管理和运作。我们的系统就是基于这样的机构上，可以更有利于学生熟悉目前的工业控制。如图1，我们的系统包括16个操作站，一个I/O站和3套加工设备21分布式计算机系统我们从图1的分布式计算机系统可以看出，分布式计算机系统是由2层网络连接组成。该监测网络是通过10M/100M以太网实施控制，并在TCP/IP协议下使用。系统由总线连接各个I/O站点，操作员站连接所有信息渠道，可以在整个系统范围进行监督和控制。依据整个过程的结构，在网络服务器链接到互联网的条件下，也可以设置实现远程控制。该网络采用冗余安排，以便使得系统绝对的可靠。外部网络通过I/O总站连接到系统，并在I/O模块中使用现场总线段落准确的传输各种信息和参数操作站作为工程总站，通过主机的控制，在不在现场的情况下，可以让16名学生同时进行工程训练，而且学生可以使用电脑程序通过网络对这些操作进程监视和控制。该系统I/O控制站是基于北京和利时发展有限公司的产品，它的设计采用标准化和模块化。该I/O站的基于高性能微处理器和成熟的控制算法，能尽快回应系统内部和外部的各种操作。它由5个本地模块组成，即两个FM148模拟输入卡，一FM151模拟输出卡，一卡FM161数字输入和一个FM171数字输出卡。每个卡都具有其特定的微处理器，负责不同的控制，测试，计算和诊断，由此来加强系统自身的控制水平，大大提高了它的可靠性和安全性。在糟糕的情况下，这样的控制站可以一直启动无干扰模式。由此可见，这样的系统可以保证高品质的且非常准确的控制22工艺设备过程控制是一个非常重要并且艰巨的工程。学生通过课堂理论学习之后，需要进一步去消化和理解。而这个控制系统在过去很多年里影响到很多重要事件，而在未来的发展方向主要与各个行业的合作，这将是最终取得成功的关键。如何去模仿工业过程是一个重要的问题。我们已建立3个独立设备，分别用于代表压力加工设备，工艺水平，温度和流量水平。并且这3套的设备也可用于正常仪表控制或直接数字控制。所有设备都通过线路连接到控制面板，同时也连接到I/O站点，并且可以自由的与控制面板上的任何插头连接。在过程控制系统中安装有各种不同的传感器，用于监测如温度，真实姿态，液位，压力和流量，给控制站反馈多种信息。这些信息通过模拟输入到DCS，然后通过电热水器，开关元件，和控制阀等操作元件控制整个过程，形成一个反馈系统。然后集散控制系统输出模拟或数字信号的元素。这套控制系统设备是与分布式计算机控制系统结合而进行的前沿探索，包括增加使用的计算，通信和网络，以及在应用程序的控制等等。3软件配置和运行在计算机控制领域，已经克服了驱动软件编程的一些问题。DCS系统为用户提供一个配置包，允许生成一个简单的DCS系统配置，所以用户可以很轻松的设计方案。这个提供有设备，数据库，控制计划，图形和报表配置的系统包在工程站
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