课程设计-单容水箱液位控制-MCGS

1、综合实验报告综合实验名称自动控制系统综合实验题 目单容水箱液位定值控制系统指导教师 设计起止日期2013年1月7日1月18日系别自动化学院控制工程系专业自动化学生姓名 班级学号自控成 绩目录( TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 目录2正文3设计内容4应用MCGS组态软件4构建实时数据库8设备窗口 11策略及脚本15综合测试20实验结果21总结23参考文献23正文第一部分一、课题单容水箱液位定值控制系统二、设计目的课程设计旨在使学生在深入消化课堂教学内容的基础上，综合应用所学课程的基本原 理与方法，解决实际设计与应用问题

2、，提高学生分析问题与解决问题的能力，并在设计 工作中，学会查阅资料、系统设计、调试与分析、撰写报告等，达到综合能力培养的目 的。1.根据自动控制系统的设计要求，学会方案比较和论证，初步掌握工程设计的基本方法；2.,掌握各种变送器以及自动化仪表的工作原理和调校；3.掌握自动控制系统集成技术；掌握控制系统的通信技术，学会PCI数据采集卡或远程数据采集模块的应用；应用MCGS软件，学会控制算法的设计和调试；熟悉MCGS组态软件，学会监控界面、通信驱动程序等的设计；提高总结归纳、撰写设计报告的能力，应当规范、有条理、充分、清楚地论述 设计内容和调试成果。课设设备四、THPCAT-2型现场总线控制系统实

3、验装置（常规仪表侧），双容水箱；AT-1挂件，智能仪 表，485通信线缆一根（或者如果用数据采集卡做，AT-4挂件，PCL通讯线一根）五、课设所需软件六、设计内容课设原理说明单容水箱液位定值控制系统如下:图21上水箱单容液位定值控制系统（a）结构图 （b）方框图本实验系统结构图和方框图如图所示。被控量为左上水箱（也可采用右上水箱或者 下水箱）的液位高度，实验要求它的液位稳定在给定值。将压力传感器LT1检测到的左 上水箱液位信号作为反馈信号，在与给定量比较后的差值通过调节器控制气动调节阀的 开度，以达到控水箱液位的目的。为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下的无静差 控制，系统的调节器应为PI或

4、PID控制。MCGS是一套基于Windows平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统。MCGS软件为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能够完成现 场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线 和报表输出以及企业监控网络等功能。应用MCGS组态软件建立单容水箱液位定值控制系统，以下是部分组建过程：进入MCG S组态环境。在菜单文件中选择新建工程菜单项，生成新建工程。主要内容包括：定义工程名称、封面窗口名称和启动窗口（封面窗口退出后接着显 示的窗口）名称，指定存盘数据库文件的名称以及存盘数据库，设定动画刷新的周期。 经过此步操作，即在MC

5、GS组态环境中，建立了由五部分组成的工程结构框架。封面窗 口和启动窗口也可等到建立了用户窗口后，再行建立。新建立工程，工程需存放在MCG S子目录WORK的目录下，否则工程无法运行。添加对象元件:添加百分比填充构建，并修改其属性:百分比填充构件属性设置基本属性刻度写标注房性操作属性可见度属性 、刻度主划线数目颜色 长宽次划线数目颜色 长宽标注属性标注颜色标注属性标注颜色标注间隔p1小数位数o1不显示在左上边显示在右下边显示在左右上下显示添加按钮构建:准按钮构件屉性设置基本属性：操作属性水平对齐I-垂直对齐I脚本程序I可见度属性I基本属性：操作属性水平对齐I-垂直对齐r上对齐&r上对齐&中对齐r

6、下对齐中对齐r右对齐权限回检查(K)确认闰取消帮助回厂显立图实际大小添加实时曲线构建，并设置其属性：标注属性 画笔属性 可见度属性背景网格X主划线：数目f5司颜色.线型| JX次划线；数目颜色!线型|J丫主划线：数目颜色|21线型|21y次划线:数目颜色|线型|，画笔对应的表达式和属性曲线1： fsvi? |颜色,线型| 曲线2： |凯? |颜色|H.统型|工程组态好后，最终效果图如下:如图所示，则进入下一环节如图所示，则进入下一环节构建实时数据库：按新增对象按钮，在窗口的数据变量列表中，增加新的数据变量， 多次按该按钮，则增加多个数据变量，系统缺省定义的名称为i1、d1、p1、sv1、pv1

7、、 mm1、 op。潟 MpirCTitie 亡姑MplriU潟 MpirCTitie 亡姑MplriU心I知尚ElQ u aiwu frJ jwhb.n如I# tt虹由普村# d伸it&Mwtt KJ14 AttAffttKJH* AttAvQKJH*数据库设置:数据对象局性设置H是度存盘属性报警属性-对象定义对象名祢Pri小数位o对象初值|是小佰|-ie+flifl工程单位|最大值 对象类型击开关广数值厂字符事件L组对象mm1为只有两个状态的通讯状态】OP1表示输出值OP1表示输出值j数庄阳IE昂八值fnluiju一 最天宜顽而一1对象名称对象初值二程单位欢氮类型广开其 G数值 L字符 r

8、事件 L组对象对象定曳对象类型L开关3数值 对象类型L开关3数值 L字符 r事件 r组对象pl为PID参数整定中的p参数对象定义对戴名称51小数位o对彘初值|0最小值ioooo一T程单位|晶大侑iom一对象类型r开关#数值 r字符 r事件r组对象i1为PID参数整定中的i参数对象定义对象名称di小数位|o对象初值最小值|-10000工程单位|最大值ioooo-对象类型dl为PID参数整定中的d参数L开美 &数值 Ldl为PID参数整定中的d参数对象定义对象名耕商i小数位|o对象初情最小值|-10000工程单位|最大值回面一对象类型开美 9数值 L字符 r事件 C组对象修改通讯串口号和通讯地址的

9、方法: 打开组态工程，选择设备窗口：鑫F 工作台:D:1OEEIS.回右控WL1 设备富口胡用户皆L1把实时歌耕鹿加诂行策略设名组态役备窗口双击“设备窗口”，而后选择串口通讯父设备并双击它进入该设备的通讯设置，选 择修改需要修改的通信参数后，确认保存即可。这是“仪表1”的基本属性:1-设备属性设置， 枚表1】- n-串rr通讯艾设备二盘表I-1字光_AI&U6P傥表1是本属性 通说连接 设备调试 裁据佻理必 仗表3-宇jt_AI700ll仗表设备属，陛S设备周性情内部属性设置设备内部.属性成城帮昉查看设备在线菜助设备各郡伙表1设备注释宇光 _AI808Pf）：表初始工作状态1 -启动最，卜采宾

10、周期（ms）500模坟地址1设置小数点位数1-1位小数输入范围105V确认（Y1取泪（以下是“仪表1”的通道连接，从通道0直至通道38：设备属性设置二 便表1基本属性i通道连接;设备调试数据处理通道对应数据对象通道类型周期快速连接10mml通讯状态1拷贝连接11pvlPV值12sv1SV值1删除连接3op1MVffi1虚拟通道14HI AL报警5LoAL报警删除通道16dHAI报警7dLAL报警8wAL报警19输出1报警10输出2报警118CtrL控制方1拷贝连接19PlM5保持参120ilP 速率参j删除连接21dit滞后参萋1虚拟逋道|22Ctl控制周J23snlSn输入规1删除通道|2A

11、dipldiP小数点1 J25dilldiL下限显126dihldiH上限显127ALP报警解128,1Sc输入修1 . | Sc输入修正11拷贝连接29oPI主输出规格1300PL输出下限1删除连接310PH输出上限132Cf1CF系统功能定义虚拟通追33程序运行控制字1删除通道34addrl通讯地址135dL数字滤波大小36run1run运打参数37LOC参数锁38运行时间112检查凶确认(Y)取消0帮助回仪表3：设备组态:设备窗口设备属件谖着：-段表31、锻各n申口诵讯戈锻备廿一=山仪表1 -宇光_AI8D8P牧表基本属性通道连接麦备调试数据处理M便表3-宇光AI7D8H状表 设备属性名

12、设备属性值内部属性设置设备向部属性庄统褶成查看设备主线帮司设备S称仪表3设备柱释宁光 _AI7C8II1 表初始工作状态1 -启动最小采集周期ms500模壤地址3设置小数点位数0 -。位小数输入范围10-1 -5V以下是仪表3的通道连接图:所备展性设置；枚表3基本属性溥道建痢设备调试数据处理通道煎数据对通道类型周期-I快速连接0mm3通讯状态拷贝连接1pv3瞬时流量值12pv4累积流量值1删除连接3sv3批量控制给定值1A瞬时流量上限报警1虚拟哩迫E瞬时流宣F限报警删除通道6spe批量控制流量累积讶17act累积流量报警自动洁16sn3流量及压力输入信号19流量信号测量平移偃1in吊力测旧虫卷

13、113cut流量小信号切除比率1流量传感器运算量套115fdip流量小数点显示位首116伙表使用点大气压力117流量传感器设计工作118流量传感器设计工作119频率信号上限20cf3功能选择参数21温度补尝类型参数122pdil变送输出电流下限123pdih变送输出流里里程1-d拷贝连接| 删除连接| 虚拟逋道| 删除逋道|以下是运行策略及脚本:国主撩窗口 V*遗各窗口疆用户窗口度日实时数据库 活运行策略启动策略却退出策略 甜循环箫略 活出惘度 膏功能造择 密我分时可 却摭量控制 的没定值 甜辛自动 膏辎出1 膏毓出3站输入上限 勤辅入下限 活1#分时RI 膏小敏位动出环户户户户户户户户户户户

14、户户 启巡循用用用用用用用用用用用用用略略略略略略略略略略略略略略略略_3 _3 Afl- _3 3 3 3注辉当系统启动时运行 当系统退出II运行 按黑设定的时间循环运行 供其他策略、按钮和莱更等使用 供其他策略、按钮和桨单等使用 供其他策略、按钮和菜单等使用 供其他策略、按钮和菜单等使用 供其他策略、按钮和菜单等梗用 供其他策略、按钮和菜单等使用 供其他策略、按您和菜更等使用 供其他策略、按钮和菜单等使用 供其他策略、按钮和菜单尊使用 供其他策略、按钮和菜单等使用 供其他策略、按钮和菜单等使用 供其他策略、按理和菜更等使用 供其他策略、按钮和菜弟等使用策略组态薪建策略策略属性他耶普理m 里

15、露宙毒据据据！IMSI 题备果咕时普K蓦里嫁 蠢设蜀育汀亩冒.顼康题行策略组态:启动策略集略组悉:退出策略当系维启动时运行当系维启动时运行当系统通出前运行二按聃祛定的时问循环运行F定R技万捐行-於M板间回科:mnn广在指定的固守i寸甄执徐| J月厂寻日时|分 W策略内容注秤Kf/iki J3 (Yl而勺/】帮肪世)魂正行尊件.篱=表匕式Jj.砂:设置r*碳式的慎拒。时条件拓L表达式的值为u时荼件成立C表俱=-(EA21 正跳变时蚤件成立一欢厂产*式了何户三曲洗普厂云三左十.；?二堂坦瓯J确认叫 取消圜 帮助回策略组态:比例度言匹|供其他策略,按钮和菜单等使用iaiijji脚本程序：!setde

16、vice(仪表 1,6,write(07H,P1)”)!setdevice(仪表 2,6,write(07H,P2)”)脚本程序：!setdevice(仪表 1,6,write(14H,CF1)”)!setdevice(仪表 2,6,write(14H,CF2)”)脚本程序：!setdevice(仪表 1,6,write(08H,I1)”) !setdevice(仪表 2,6,write(08H,I2)”)!setdevice(仪表 3,6,write(03H,Spe)”)!setdevice(仪表 3,6,write(04H,Act)!setdevice(仪表 3,6,write(0BH,F

17、diH)”)!setdevice (仪表 3,6,write(0AH,Cut)”)if !strComp(strbk,”孔板流量计”)=0 thenIF Co=0 THENsv1=0elseei=二尹|供其他策略、按钮和菜单等使用 op6=op6/10 二尹|供其他策略、按钮和菜单等使用 op6=op6/10!setdevice (仪表 1,6,write(1aH,op6)”)sv1=ei ! endif!setdevice (仪表 1,6,write(00H,ei)”)else!setdevice (仪表 1,6,write(00H,sv1)”) endifif !strComp(strbk

18、,FT1” ) =0 thenIF Co=0 THENsv2=0【elseei=*sv4*sv4* p/(Co*Co)endif!setdevice (仪表 2,6,write(00H,ei)”)else!setdevice (仪表 2,6,write(00H,sv2)”) endif策略组态:手自动nl笳|供其他策略、按钮和菜单等梗用!setdevice(仪表 2,6,write(18H,run2)”)!setdevice (仪表 1,6,write(18H,run1)”)策略组态:输出1op6=op6/10!setdevice (仪表 2,6,write(1aH,op6)”)策略组态:输出

19、3M策略组态:输出3M笳供其他策略、按钮和菜单等愀用op6=op6/10!setdevice (仪表 3,6,write(1aH,op6)”)!setdevice(仪表 2,6,write(0bH,sn2)”)!setdevice(仪表 1,6,write(0bH,sn1)”)策略组态:输入上限三国供其他策略、按钮和菜更等使用 !setdevice(仪表 2,6,write(0EH,DIH2)”)!setdevice(仪表 1,6,write(0EH,DIH1)”)供其他策略、按钮和菜单等使用策略组态:输入下限GI5供其他策略、按钮和菜单等使用策略组态:输入下限!setdevice(仪表 2,

20、6,write(0dH,dil2)”) !setdevice(仪表 1,6,write(0dH,dil1)”)供其他策略、按钮和菜单等使用策略组态:德分时间供其他策略、按钮和菜单等使用!setdevice (仪表 1,6,write(09H,D1*10)!setdevice (仪表 2,6,write(09H,D2*10)策略组态:小数位W牌|供其他策略、按钮和菜单等使用策略组态:小数位W牌|供其他策略、按钮和菜单等使用!setdevice(仪表 1,6,write(0CH,dip1)”)!setdevice(仪表 2,6,write(0CH,dip2)”)综合测试实验步骤：本实验选择上小水箱

21、作为被测对象（也可选择上大水箱或下水箱）。以上小水箱为 例叙述实验步骤如下：实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、F1-3、F1-4、F1-6全开，将 上小水箱出水阀门F1-10开至适当开度（30%80%），其余阀门均关闭。管路连接：将工频泵出水口和支路1进水口连接起来；将支路1出水口和上小水箱 进水口连接起来；将上小水箱出水口和储水箱进水口连接起来。（一）、智能仪表控制将“ AT-1智能调节仪控制”挂件挂到网孔板上，并将挂件的通讯线插头通过 RS485通讯线与RS485/232转换器连接到计算机串口 1。强电连线：单相I电源L、N端对应接到AT-1挂件电源输入L、N端。3.弱电连

22、线：上小水箱液位LT1的1-5V+、-端对应接到智能调节仪I的1-5V电压4.输入1、2端；智能调节I输出7、5对应接到电动调节阀控控制输入+、-端。管路、阀门、接线检查无误后接通总电源开关，打开24V电源开关、电动调节 阀开关、单相I开关。检查智能调节仪基本参数设置：Sn=33,DIH=50, run=0,dip=1。打开上位机MCGS组态环境，打开“THPCAT-2智能仪表控制系统”工程，然后进 入MCGS运行环境，在主菜单中点击“实验六、单容水箱液位定值控制实验”，进入“实 验六”的监控界面。先将仪表设置为手动状态，将磁力泵开关打到“手动”位置，磁力驱动泵上电 打水，适当增加或减小仪表输出值，使水箱液位平衡在设定值。按本章第一节中的经验法或动态特性参数法整定调节器参数，选择PI控制规律， 并按整定后的PI参数进行调节器参数设置。待液位稳定于给定值后，将调节器切换到“自动”控制状态，待液位平衡后， 通过以下几种方式加干扰：（1）突增（或突减