【導讀】在科學研究和生產(chǎn)實踐的諸多領域中，溫度控制占有著極為重要的地。對于不同生產(chǎn)情況和工藝要求下的溫度控制，所采用的加熱方式，燃料，控制。方案也有所不同。DCS具有通用性強、系統(tǒng)組態(tài)靈活、控制功能完善、數(shù)據(jù)處理方便、顯示操作集中、人機界面友好、安裝簡單規(guī)范、調(diào)試方便、運行安全可靠的特點。高勞動生產(chǎn)率，保證生產(chǎn)安全。本文介紹了DCS的組態(tài)、下裝及控制原理，完成了。這次設計可以使我了解DCS的控制原理和使用方法，為以后的學習和工作奠定

　　

【正文】 D:=0)。 ENG_VAR （ 3）編寫主程序 P_H_E()。 P_H_RTD()。 P_H_CT()。 P_H_TC()。 P_H_PI()。 GetSysInfo()。 GetDPDevState()。 IF SINGLE03 THEN S03_LOOP()。 END_IF 18 P_E_H()。 （ 4）編寫子程序 子程序如圖 16 所示。 圖 16 子程序 （ 5）編譯工程 編寫好程序后選擇“工程→全部再編譯”， 檢查是否有錯誤。直至編譯成功，保存工程，退出。 圖形組態(tài) （ 1）繪制靜態(tài)圖形 在工程“ LLDZ”中，新建一個圖形文件，利用繪圖工具繪制如圖 17 所示的鍋爐內(nèi)膽 水溫定值控制系統(tǒng)的靜態(tài)圖形。 19 圖 17 鍋爐內(nèi)膽水溫定值控制系統(tǒng)的靜態(tài)圖形 （ 2）設置文字動態(tài)特性 單擊鍋爐內(nèi)膽溫度的文字特性 XXX . X℃，右擊鼠標選擇動態(tài)特性。設置文字特性：在“文字”標簽中選擇“有文字特性”，點名為 TT1，項名為 AV，域號為 0，其他選擇默認。單擊電動閥調(diào)節(jié)開度的文字特性 XXX . X％，右擊鼠標選擇動態(tài)特性。設置文字特性：在“文字”標簽中選擇“有文字特性”，點名為 AO2，項名為 AV，域號為 0，其他選擇默 認。 （ 3）設置推出窗口交互特性 單擊鍋爐內(nèi)膽溫度的文字特性 XXX . X℃，右擊鼠標選擇交互特性。設置交互特性：在“推出窗口”標簽中選擇“有推出窗口特性”，窗口類型為“ PID 窗口”， PID點名為“ PID04”，域號為 0，其他選擇默認。 （ 4）設置 Tip顯示交互特性 單擊鍋爐內(nèi)膽溫度的文字特性 XXX . X℃，右擊鼠標選擇交互特性。設置交互特性：在“ Tip顯示”標簽中選擇“有 Tip顯示特性”，選擇“顯示固定字符串”，輸入顯示內(nèi)容“點擊可修改參數(shù)！”其他選擇默認。 （ 5）設置在線修改交互特性 單擊電動閥調(diào)節(jié)開 度的文字特性 XXX . X％，右擊鼠標選擇動態(tài)特性。設置文字特性：在“在線修改數(shù)據(jù)庫點值”標簽中選擇“有在線修改特性”，點名為 AO0，項名為 AV，域號為 0，其他選擇默認。 20 （ 6）保存文件 將剛才繪制的鍋爐內(nèi)膽水溫定值控制系統(tǒng)流程圖保存，圖形文件名為 LLDZ，圖形組態(tài)完畢。 21 5 系統(tǒng)調(diào)試 調(diào)試步驟 （ 1）三項電源輸出端 U、 V、 W對應連接到三相 SCR移相調(diào)壓裝置的三相電源輸入端U、 V、 W 端；三相 SCR 移相調(diào)壓裝置的三相調(diào)壓輸出端 U0、 V0、 W0 接至三相電加 熱管輸入端 U0、 V0、 W0；三相電源輸出端 U、 V、 W對應連接三相磁力泵（ ~380V）的輸入端 U、 V、 W；電動調(diào)節(jié)閥 ~220V輸入端 L、 N接至單相電源 III的 3L、 3N端。將控制屏上的直流 24V電源（ +、－）端對應接到 FM 模塊電源輸入（ +、－）端。 （ 2）按上述要求連接完實驗系統(tǒng)，打開圖 1對象相應的水路（打開閥 F1 F1F1 F113，其余閥門關閉）； （ 3）用電纜線將對象和 DCS控制臺連接起來； （ 4）用電動閥支路給鍋爐內(nèi)膽和夾套均打滿水，待實驗投入運行之后，用電動閥支路以 固定的小流量給鍋爐 內(nèi)膽打循環(huán)水冷卻； （ 5）合上 DCS控制屏電源，啟動服務器和主控單元； （ 6）在工程師站的組態(tài)中選擇該工程進行編譯下裝； （ 7）啟動操作員站，選擇運行界面中的實驗； （ 8）啟動對象總電源，并合上相關電源開關（三相電源、單相 III），開始實驗（如果是控制柜，打開三相電源總開關、三相電源、單相開關，并同時打開三相調(diào)壓模塊和三相磁力泵電源開關、電動調(diào)節(jié)閥電源開關控制站電源開關）在流程圖的溫度測量值上點擊左鍵，彈出 PID窗口，進行相應參數(shù)的設置如圖 18所示。 22 圖 18 控制系統(tǒng)界面 （ 8） 設置好溫度的給定值，先把調(diào)節(jié)器輸出設為手動，待溫度趨于給定值且不變后，把手動切換為自動，使系統(tǒng)進入自動運行狀態(tài)。 按經(jīng)驗法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)，選擇 PID控制規(guī)律，并按整定后的 PID 參數(shù)進行調(diào)節(jié)器參數(shù)設置。 步驟：δ：比例度， I：積分時間， D：微分時間 紅線： 給定值 綠線：測量值 調(diào)試結(jié)果 步驟：δ：比例度， I：積分時間， D：微分時間 紅線：給定值 綠線：測量值 （ 1）δ =1 ，如圖 19 所示。 23 圖 19 水溫控制曲線 由圖 19可以看出δ =1太小，過渡過程易振蕩。 （ 2）δ =60，如圖 20 所示。 圖 20 水溫控制曲線 由圖 20 可以看出δ =60 過大，輸出很長的時間內(nèi)無法跟蹤輸入，也就是說，過渡過程太過平緩，穩(wěn)態(tài)誤差較大。 24 （ 3）δ =40 ， 10： 27加上的階躍信號，如圖 21所示。 圖 21 水溫控制曲線 由圖 21 可以看出δ =40 時，過渡過程沒有振蕩，且穩(wěn)態(tài)誤差不大，所以δ =40時最適合。比例系數(shù)調(diào)好后，試著加入積分時間。（ 10： 27加上的階躍信號） （ 4）δ =40， I=80s，如圖 22 所示 。 圖 22 水溫控制曲線 25 由圖 22 可以看出δ =40， I=80s 時，積分時間過大，此時的積分作用太弱，過渡過程平緩，消除穩(wěn)態(tài)誤差過慢。（ 11： 00加上的階躍信號） （ 5）δ =40, I=10s，如圖 23所示。 圖 23 水溫控制曲線 由圖 23 可以看出δ =40， I=10s 時，積分時間過小，此時的積分作用太強，過渡過程振蕩劇烈，消除穩(wěn)態(tài)誤差很快。（ 10： 34加上的階躍信號） （ 6）δ =40， I=60s， 如圖 24 所示。 26 圖 24 水溫控制曲線 由圖 24 可以看出δ =40， I=60s 時，積分時間適合 ，此時的積分作用適中，過渡過程振蕩不劇烈，消除穩(wěn)態(tài)誤差很快（ 11： 14 加上的階躍信號）。在此基礎上，再加上微分作用。 （ 7）δ =40， I=60s ， D=10s ，如圖 25 所示。 圖 25 水溫控制曲線 由圖 25可以看出δ =40， I=60s， D=10s時，微分時間過大，增加了過渡過程的 27 波動程度（ 15： 10 加上的階躍信號）。 8）δ =40， I=60s ， D=2s 如圖 26所示。 圖 26 水溫控制曲線 由圖 26 可以看出δ =40， I=60s， D=2s 時，微分時間過小，此時的過渡過程不穩(wěn)定，最大偏差有點大（ 15： 18 加上的階躍信號）。 （ 9）δ =40， I=60s ， D=4s，如圖 27 所示。 圖 27 水溫控制曲線 由圖 27可以看出δ =40， I=60s， D=4s時，微分時間適合，此時的過渡過程穩(wěn)定，最大偏差也不大（ 15： 38加上的階躍信號）。由此可以看出δ =40， I=60s， D=4s時， 28 水溫趨于穩(wěn)定。 7．待鍋爐內(nèi)膽水溫穩(wěn)定于給定值時，將調(diào)節(jié)器切換到“自動”狀態(tài)，待水溫平衡后，突增（或突減）儀表設定值的大小，使其有一個正（或負）階躍增量的變化（即階躍干擾，此增量不宜過大，一般為設定值的 5％～ 15%為宜），于 是鍋爐內(nèi)膽的水溫便離開原平衡狀態(tài)，經(jīng)過一段調(diào)節(jié)時間后，水溫穩(wěn)定至新的設定值 .內(nèi)膽水溫的響應過程曲線將如圖 28 所示。 圖 28 內(nèi)膽水溫的響應過程曲線 29 6 結(jié)束語 這次設計鍋爐內(nèi)膽作為被控對象，內(nèi)膽的水溫為系統(tǒng)的被控制量 ,將鉑電阻 TT1檢測到的鍋爐內(nèi)膽溫度信號作為反饋信號，在與給定量比較后的 差值通過調(diào)節(jié)器控制三相調(diào)壓模塊的輸出電壓（即三相電加熱管的端電壓），以達到控制鍋爐內(nèi)膽水溫的目的 。其中， PID 參數(shù)整定采用的是經(jīng)驗法，通過不同參數(shù)的設置 ，再看響應曲線的變化，經(jīng)過不斷的調(diào)試從而找到了最佳參數(shù)，比例度越小，越快達到穩(wěn)定。比例調(diào)節(jié)能快速抵消干擾的影響，同時利用積分調(diào)節(jié)消除殘差，故當比例度小些，最后穩(wěn)態(tài)誤差較小。 在本次畢業(yè)設計的過程中，我了解了 DCS 軟件的特點、組成和使用方法，組態(tài)的過程和控制原理，工程師站，操作員站，服務器， 對 現(xiàn)場控制站的組成和連接方式及各站在控制系統(tǒng)中的級別有一定的認識 ,鍛煉 了自己思考、自己獨立動手的能力 ,為不久以后工作打下堅實的基礎。 30 參考文獻 [1]李友善 .自動控制原理 .北京：機械工業(yè)出版社， 1981 [2]潘永湘，楊延西，趙躍編 .過程控制與自動化儀表 .北京：機械工業(yè)出版社， 2020 [3]翁維勤 .過程控制系統(tǒng)及工程 .北京：化學工業(yè)出版社， 2020 [4]孫虎章主編 .自動控制系統(tǒng) . 北京：中央廣播電視大學出版社， 1984 [5]劉翠玲 ,黃建兵 .集散控制系統(tǒng) [M].北京 :北京大學出版社， 2020 [6]何衍慶 ,俞金壽 .集散控制系統(tǒng)原理 及應用 [M].北京：化學工業(yè)出版社， 2020 [7]金以慧 .過程控制（第三版） [M].北京 :清華大學出版社， 2020 [8]王樹青，戴連奎，于玲 .過程控制工程 [M].北京：化工工業(yè)出版社， 2020 [9]凌志浩 .DCS與現(xiàn)場總線 控制系統(tǒng) [M].上海：華東理工大學出版社， 2020 [10]張岳 .集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場總線 .北京：機械工業(yè)出版社， 2020 [11]陽憲惠 .工業(yè)數(shù)據(jù)通信與控制網(wǎng)絡 .北京：清華大學出版社， 2020 [12]浙江天煌科技實業(yè)有限公司 .THJ3型實驗指導書 [M]， 2020 [13]HOLLiASMACS 組態(tài)手冊 [M].北京 :北京和利時集團公司， 2020 [14]毛金麗 .數(shù)據(jù)通信原理 .北京：北京郵電大學出版社， 2020 [15]楊慶柏 .現(xiàn)場總線儀表 .北京：國防工業(yè)出版社 ,2020 [16] 陶永華 .新型 PID控制及其應用 .北京：機械工業(yè)出版社， 2020 31 致 謝 本設計 利用 THJ— 3型過程控制實驗裝置為硬件基礎做鍋爐內(nèi)膽水溫控制系統(tǒng)實驗分析，采用 MACSV 組態(tài)軟件在上位機實現(xiàn)顯 示和控制。通過本次設計，來熟悉工業(yè)過程控制的控制流程以及其控制原理。 老師把任務布置下來時我有很多的疑惑和不解。在任務中有一些知識從來沒有接觸過，甚至不知該從哪下手 。這次課程設計，我翻閱了很多的書籍和畢業(yè)論文，并上網(wǎng)搜索了很多關于鍋爐水溫定值系統(tǒng)的設計材料。并借鑒了許多期刊、論文、報告的指導，漸漸的知道了設計應該如何下手。通過一段時間的參考和設計，腦子里有了一個大概的方案 .但是 在學習和實驗過程中，我遇到過很多問題， 發(fā)現(xiàn)自己的理論知識掌握的不牢固。 在老師的指點下，在大家的幫助下，經(jīng)過自己的努力都順利的解決了。 回顧此次畢業(yè)設計，我從中受益匪淺。使我懂得了理論與實踐相結(jié)合的重要性，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從實踐中得出結(jié)論，才能服務社會，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考能力。 這次畢業(yè)設計提供了一個讓我們展示才能，開拓創(chuàng)新思維，激發(fā)創(chuàng)新靈感，交流學習的平臺。通過這次設計，極大地提高了動手能力，磨練了意志，同時也培養(yǎng)了自主創(chuàng)新的意識。在設計過程當中，通過對所學知識的應用，加深了對過程控制系統(tǒng)的了解和學習 ， DCS控制和 MACS系統(tǒng)的組成、功能及應用都有了進一步的了解 。我 想對易老師的指導表達我衷心的謝意，在他耐心的指導下，我才能順利的完成這個設計課題。同時 感謝此設計過程中幫助我的一些同學，在你們指導和幫助下，我才能順利的完成這次畢業(yè)設計。