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1、集散控制系统集散控制系统 实实 验验 指指 导导 书书 姓名：姓名：乔俊福乔俊福 系部系部：自动化系自动化系 太原工业学院太原工业学院 2016 年年 10 月月 1 前前言言 自从 20 世纪 70 年代中期第一套集散控制系统在工业控制领域应用以来，集散控 制系统已经发展成为工业生产过程自动控制装置的主流。随着计算机技术、通信技术、 控制技术、大规模集成电路技术、显示技术、软件技术艺及其它高新技术的应用和发 展，集散控制系统也得到了飞速的发展。本课程实验主要从集散控制系统的基本性能 和基本操作出发，培养学生分析和设计集散控制系统的能力。 本课程实验是从一个简单的工程项目来学习和掌握集散控制
2、JX300X 系统以及 相应的组态软件。设置的具体实验项目如下： 实验 1：硬件系统熟悉与操作：了解集散控制系统的组成和结构；熟悉系统规模、 控制站规模；掌握控制站卡件型号、名称、性能及输入/输出点数；掌握控制站卡的地 址设置。 实验 2：(设计性实验）JX-300 系统的组态设计：了解 JX-300X 系统组态软件包； 掌握控制站、操作站等硬件设备在软件中的配置；掌握 I/O 设备、信号参数的设置。 实验 3：(设计性实验）流程图及报表的操作与设计：学习 JX-300X 系统的流程图 制作、报表制作软件包；掌握如何用流程图制作软件来进行工艺流程的绘图制；掌握 如何用报表制作软件来自动生成报表
3、。 实验 4（设计性实验） ：加热炉控制系统的设计：进一步加深对集散控制系统的了 解；了解一个工程项目实现的过程；学会对系统硬、软件的调试、编译、下载和运行 等。 2 目目录录 实验一：实验一：硬件系统熟悉与操作硬件系统熟悉与操作4 4 实验二：实验二：JX-300 系统的组态设计系统的组态设计7 7. 实验三：实验三：流程图及报表的操作与设计流程图及报表的操作与设计1111 实验四：加热炉控制系统的设计实验四：加热炉控制系统的设计1414 3 实验一：实验一：硬件系统熟悉与操作硬件系统熟悉与操作 一、实验目的：一、实验目的： 1、 了解集散控制系统的组成和结构； 2、 熟悉系统规模、控制站规
4、模； 3、 掌握控制站卡件型号、名称、性能及输入/输出点数； 4、 掌握控制站卡的地址设置。 二、二、实验内容：实验内容： 硬件简介：硬件简介： 1、 JX-300X DCS 系统网结构如图 1.1 所示： 图 1.1 JX-300X DCS 系统网结构示意图 通讯网分为三层： 信息管理、 过程控制 （SCnet II） 和控制站内部 I/O 控制总线 （SBUS） 。 2、 控制站卡件 控制站卡件位于控制站卡件机笼里，主要由主控卡、数据转发卡和 I/O 卡组成。 卡件按一定的规则组合在一起，完成信号采集、信号处理、信号输出、控制、计算、 通讯等功能。控制站卡件一览表如表 1.1 所示： 表
5、1.1 控制站卡件一览表 4 硬件选型：硬件选型： 1、 根据测点性质确定系统 I/O 卡件的类型及数量（适当留有余量） ，对于重要的信号 点要考虑是否进行冗余配置； 2、 根据 I/O 卡件数量和工艺要求确定控制站和操作站的个数； 3、 根据上述设备的数量配置其它设备，如机柜、机笼、电源、操作台等； 4、 对于开关量， 根据其数量和性质要考虑是否选配相应的端子板、 转接端子和继电器。 ScnetScnet IIII 网络组件地址设置：网络组件地址设置： 对 TCP/IP 协议地址采用如表 1.2 所示的系统约定： 表 1.2 系统约定的参数 类别地址范围备注 网络码IP 地址 控制站地址12
6、8.128.131每个控制站包括两快互为冗余主控制卡。 两个冗余主控制卡享用不同的 IP 地址， 两个网络码 128.128.231 操作站地址128.128.1129160每个操作站包括两快互为冗余的网卡。 两 两块网卡享用不同的 IP 地址，但应设置 不同的网络码 128.128.2129160 网络码 128.128.1 和 128.128.2 代表两个互为冗余的网络。 在控制站表现为两个互为冗余的通讯口，上为 128.128.1，下为 128.128.2。 在操作站表现为两块网卡，每块网卡所代表的网络号由 IP 地址设置决定。 三、实验三、实验结果结果： 控制站、操作站设置： I/O
7、卡件设置： 5 四四、思考题：、思考题： 1、硬件选型时，I/O 卡件选型的主要依据是什么？ 答：根据测点清单中测点性质确定系统 I/O 卡件的类型及数量（适当留有余量） ，对 于重要的信号点考虑是否进行冗余设置。通过上面的分析，实现测点清单的所有信号 的采集与控制需要的 I/O 卡件为：SP313 卡件 1 块，SP314 卡件 2 块，SP316 卡件 1 块， SP322 卡件 1 块，SP362 卡件 1 块，SP363 卡件 1 块，共计 7 块卡件。以上统计数据中， 如果考虑到将来的系统扩展及备品备件等要求，各种卡件还需做相应的增加。 实验二：实验二：JX-300 系统的组态设计系
8、统的组态设计 一、实验目的：一、实验目的： 1、了解 JX-300X 系统组态软件包； 2、掌握控制站、操作站等硬件设备在软件中的配置； 3、 掌握 I/O 设备、信号参数的设置。 二、实验内容：实验内容： 参考实验四加热炉控制系统进行硬件设备、系统所需采集的信号、控制方案、操 作时需显示的数据和如何操作等完成系统组态。 三三、实验步骤：、实验步骤： 对于一个项目的组态设计，主要是指利用 JX-300X DCS 系统组态软件包，在工程师 站上完成的设计、配置工作，组态设计基本上按照以下步骤进行： 1、 整理硬件及 I/O 信息，测点分配表如表 2.1 测 点 分 配 图 序号卡件型号 卡件通道
9、 00010203 00SP316TI-101备用备用备用 02SP314TI-106TI-107TI-108TI-111 04SP314TI-102TI-103TI-104备用 06SP313PI-102LI-101FI-001FI-104 08SP322PV-102FV-104LV-1011LV-1012 10SP363KI-301备用备用备用 12SP362KO-302备用备用备用 6 表 2.1 测点分配图 2、 建立组态文件 电脑开机,开机密码为:supcondcs。进入系统后，双击桌面 JX-300X 组态 图标， 新建文件名“加热炉加热炉” ，指定保存路径，点击保存。 新建组态文
10、件时，系统会生成（文件名）.sck 的组态文件，同时,在同一目录下系 统会自动生成一个和组态文件同名的文件夹。该文件夹下包含着一些小文件夹： control：存放图形化组态文件；flow：存放流程图文件；lang：存放 SCX 语言文 件； report：存放报表文件； run：存放运行文件； temp：存放临时文件。 3、 主机设置 点击组态软件界面上的 主机 按钮， 在弹出的对话框中设置主机。 这时对话框中出 现“主控卡” 选项，在这里可以进行主控卡设置，点击 增加 按钮 ，即增加一个控 制站。接下来填写相应控制站的参数。IP 地址：JX300X 系统主控卡在 ScnetII 网络 中的地
11、址，对 TCP/IP 协议地址采用表 1.2 所示的系统约定。点击“操作站”标签，可 对操作站进行配置，点击 增加 按钮 ，即增加操作站。填写相应操作站的参数。 4、 控制站 I/O 组态 主机设置完成后，可进行控制站 I/O 组态：包括数发卡、I/O 卡、信号点设置。 点击工具栏 I/O 按钮，在弹出的对话框中设置数发卡。这时对话框中出现“数据 转发卡” 选项，在这里可以进行数发卡设置，点击 增加 按钮 ，即增加一个数发卡。 接下来填写相应的参数。完成数发卡设置后点击 退出 按钮。点击“I/O 卡件”标签， 可对 I/O 卡件进行组态，点击 增加 按钮 ，即增加 I/O 卡件。填写相应 I/
12、O 卡件的参 数。地址设置参考机笼卡件布置表，如表 2.2。I/O 卡件全部设置完毕后点击 退出 按 钮。点击“I/O 点”标签，可对 I/O 信号点进行组态，通过下拉菜单选择 I/O 卡件设置 中的任意 I/O 卡件下地某信号点进行设置。参考测点分配图设置。当 I/O 信号点全部 设置完毕后点击 退出 按钮，至此，I/O 组态全部完成。 表 2.2 1#机笼卡件布置图 123400010203040506070809101112131415 冗余冗余冗余冗余冗余冗余 S P 2 4 3 S P 2 4 3 S P 2 3 3 S P 2 3 3 S P 3 1 3 S P 3 1 3 S P
13、 3 1 3 S P 3 1 3 S P 3 1 4 S P 3 1 4 S P 3 1 4 S P 0 0 0 S P 3 1 6 S P 3 1 6 S P 3 2 2 S P 3 2 2 S P 0 0 0 S P 0 0 0 S P 3 6 2 S P 3 6 3 5、 控制方案组态 本实验的控制要求中， 回路控制的前两个要求都是标准常规回路。 加热炉烟气压力 PI-102 与 PV-102 构成一个单回路 PIC-102，参见图 2.1。原料加热炉出口温度 TI-101 控制是一个串级控制其中副回路是流量控制，流量测量信号为 FI-104，输给调节阀的 信号是 FV-104，回路号为
14、 FIC-104，主回路是温度控制，温度测量位号为 TI-101，回 路号为 TIC-101。 7 图 2.1 PI-102 与 PV-102 构成单回路 点击工具栏 常规 按钮，在弹出的对话框中设置控制方案。点击 增加 按钮 ，即 增加一个控制方案。选择相应的控制方案。完成控制方案设置后点击 退出 按钮。 6、 操作站组态 点击工具栏 操作小组 按钮， 在弹出的对话框中设置操作小组。 点击 增加 按钮 ， 即增加一个操作小组。填写相应的参数。完成操作小组参数设置后点击 退出 按钮。 趋势画面组态：点击工具栏 趋势 按钮，在弹出的对话框中设置标准趋势画面。 在“操作小组”下拉菜单中选择“加热炉
15、” ，选择好操作小组后点击 增加 按钮 ，在 该操作小组中增加趋势画面。设置画面内容（ ？按钮提供位号的查询功能） 。完成趋 势画面设置后点击 退出 按钮。 分组画面组态：点击工具栏 分组 按钮，在弹出的对话框中设置标准分组画面。 在“操作小组”下拉菜单中选择“加热炉” ，选择好操作小组后点击 增加 按钮 ，在 该操作小组中增加分组画面。设置画面内容（ ？按钮提供位号的查询功能） 。完成分 组画面设置后点击 退出 按钮。 一览画面组态：点击工具栏 一览 按钮，在弹出的对话框中设置标准一览画面。 在“操作小组”下拉菜单中选择“加热炉” ，选择好操作小组后点击 增加 按钮 ，在 该操作小组中增加一
16、览画面。设置画面内容（ ？按钮提供位号的查询功能） 。完成一 览画面设置后点击 退出 按钮。 总貌画面组态：点击工具栏 总貌 按钮，在弹出的对话框中设置标准总貌画面。 在“操作小组”下拉菜单中选择“加热炉” ，选择好操作小组后点击 增加 按钮 ，在 该操作小组中增加总貌画面。设置画面内容（ ？按钮提供位号的查询功能） 。完成总 貌画面设置后点击 退出 按钮。提示：提示：组态顺序必须是：先操作小组，后操作画面。 四四、实验结果实验结果： I/O 卡件设置： 8 I/O 卡件2的 I/O 点设置： I/O 卡件8的 I/O 点设置： 五五、思考题：、思考题： 1、 I/O 卡件的组态和 I/O 卡件的硬件排布有何联系？ 答：在系统中 I/O 卡件的地址范围在 00-15
