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1、智能采集模块在集中监控系统的应用设计摘要：本设计通过了解CS4000型和THSA-1型两台过程控制实验装置的测量过程，对装置的测量过程中的主要变量进行分析，为实现对CS4000型和THSA-1型两台过程控制实验装置的各个参数进行数据采集和监控，针对该过程的数据采集需求与特点，采用ADAM4000系列智能采集模块为数据采集输入模块，通过RS485通讯结合组态王软件实现数据采集与监控。ADAM4017+模块对控制系统过程进行实时数据采集，并按照研华通讯协议传输数据到上位监控平台，从而实现对于现场的实时监控。关键词：过程控制系统实验装置 智能采集模块 组态王 监控系统The application
2、design of the intelligent collection module in the centralized monitoring systemAbstract: This design by understanding cs4000 and THSA-1 type two process control experimental device for measuring process, the measurement process of the device to analyze the major variables, to achieve on the cs4000
3、and THSA-1 type two process control parameters of the experimental device for data acquisition and monitoring, according to the process of data acquisition requirements and characteristics, the ADAM4000 series intelligent acquisition module for data collection and input module, through the RS485 com
4、munication combined with configuration software to realize data acquisition and monitoring. Module ADAM4017+ of process control system for real-time data acquisition, and in accordance with Advantech communication protocol data transmission to the host computer monitoring platform, in order to achie
5、ve for the real-time monitoring.Keywords: process control system experimental device of intelligent acquisition module monitor system第一章 绪论1.1 目的及意义本科生毕业设计是当代大学本科毕业生的重要教学环节。本科生毕业设计在培养大学生积极探求知识、进行科学研究的基本训练、提高本科生的设计与应用实践方面，有着不可替代的作用，是教育与社会实践相结合的产物，是培育大学生的创新和实践的重要环节。毕业设计环节是培养学生综合应用知识能力的一个重要环节，是最靠近以后工作一
6、个环节。它不仅是对以前所学知识的进一步深化掌握，也为以后工作和科研奠定了一定的理论和实践基础。毕业设计中对能力的培养要求主要是：（1）对知识综合应用的能力。毕业设计作为教学中的最后一个环节，不是局限于单独的课程的学习，而是对大学期间所学知识的一个综合应用，将所学的基础理论、技术基础知识和专业知识应用到工程实际问题中，为以后的工作做好准备。（2）查阅应用文献资料的能力。所有设计都是对前人的基础上提出自己的观点，在进行毕业设计之前需要去查阅大量的相关文献资料，对毕业设计的题目有了一定的了解之后才能进行设计。随着国际交流的重要性，外文资料越来越多，还要求学生也要具备一定的外文资料查阅和使用能力。（3
7、）分析解决问题的能力。在毕业设计题目选定之后，就应该着手开始查阅资料，根据题目的要求，结合自己所学的知识，选择合适的设备、采集模块硬件和软件等，然后初步制定一个完整的设计方案，并对设计方案进行成本、经济的比较，选择最优路线，树立起生产观点、经济观点和全局观点。（4）动手实践能力。培养理论联系实际、认真负责的态度。自动化专业的毕业设计对学生动手能力要求较高，毕业设计大部分是在计算机中进行软件的编程、系统仿真和监控，这就需要学生能够熟练使用计算机及相应的软件来完成这部分设计工作，然后与实际设备进行连接，采集数据传输到计算机进行监控。（5）撰写毕业设计论文的能力。设计完成后，需要撰写设计论文，将所有
8、的设计条理化、清晰易懂的通过书面呈现出来，也是最后存档、答辩的重要文件。对于格式的要求应符合标准。在毕业设计中要自始至终本着对工程设计负责的态度，从难从严要求，综合考虑经济性、实用性、安全可靠性和先进性，严肃认真地进行设计，高质量地完成设计任务。在毕业设计中遇到问题不敷衍，要通过查阅资料和复习有关教科书，通过积极思考，提出个人见解，主动解决问题，注重能力培养。强调独立思考，有创造性的设计，并不等于凭空设想。在毕业设计中学会收集、理解、熟悉和使用各种资料，正是培养设计能力的重要方面，也是设计能力强的重要表现。1.2 自动化技术的核心及发展现状自动化技术是一门综合性技术，它和控制论、信息论、系统工
9、程、计算机技术、电子学、液压气压技术、自动控制等都有着十分密切的关系，而其中又以控制理论和计算机技术对自动化技术的影响最大。采用自动化技术不仅可以使人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。自动化技术的研究、应用和推广，对人类的的生产、生活方式将产生深远影响。现在自动化的发展趋势相当可观，如机电一体化、机械功能多元化、结构设计标准化、模组化、控制智能化、结构运动高精度化。自动控制理论可以抵消干扰变量起到系统控制的作用，是自动化技术的核心。先后经历了经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三
10、个时期，每个阶段都伴随着当时时期各具特点，智能控制理论就是将信息论、运筹学、人工智能、和现在经常使用的自动控制集成于一体，实现系统的自动控制。现阶段我们经常把一个自动控制系统划分为恒指、伺服和程序自动控制系统，根据其各自的不同功能在实际工程择优选用。进入二十一世纪，基于智能控制理论抗干扰能力强被广泛应用，其机理采用的是反馈与前馈控制，反馈控制的作用是实时监控控制量，根据控制量的数值决定输出变量；前馈控制是利用反馈的输出数值变化与否，决定是否施加作用，作用要在输出数值变化之前施加。自动化技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家庭等方面：其中，自动化技术应用中，最主要
11、的方向是工业自动化。在这一方面主要应用的领域有：CAD、CAM、OA过程控制以及自动化仪器仪表，这种技术的应用使得工业生产效率得到了极大地提高，在石油、化工、冶金、轻工业等领域表现尤为明显。举例来说：在我们的生产过程中，很多的自动化装置或者设备得以应用，比如自动化小车、数控机床、柔性生产线和计算机集成制造系统等，完成产品的加工、装配、运输、存储等工作。另外，在钢铁、石化、农业、渔业和畜牧业等领域，自动化仪表和自动化装置对于控制生产参数，进而实现生产过程以及管理过程的自动计算化起到了不可忽视的作用。现代生产和科学技术的发展，对自动化技术提出越来越高的要求，同时也为自动化技术的革新提供了必要条件。
12、70年代以后，自动化开始向复杂的电气自动化系统控制和高级的智能控制发展，并广泛地应用到国防、科学研究和经济等各个领域，实现更大规模的自动化，例如大型企业的综合自动化系统、全国铁路自动调度系统、国家电力网自动调度系统、空中交通管制系统、城市交通控制系统、自动化指挥系统、国民经济管理系统等。自动化的应用正从工程领域向非工程领域扩展，如医疗自动化、人口控制、经济管理自动化等。自动化将在更大程度上模仿人的智能，机器人已在工业生产、海洋开发和宇宙探测等领域得到应用，专家系统在医疗诊断、地质勘探等方面取得显著效果。工厂自动化、办公自动化、家庭自动化和农业自动化将成为新技术革命的重要内容，并得到迅速发展。P
13、LC是在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来的，并逐渐发展成以为处理器为基础，综合计算机技术、自动控制技术和通信技术等现代技术与一体的新型工业自动控制装置。DCS一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机、通讯、显示和控制等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。1.3 课题主要内容本次设计主要主要是研究智能采集模块在集中监控系统中的应用设计，主要是大学期间所学知识的的一个综合应用，提高自身综合设计和实践的能力，检验所学过的知识。本次设计分析了解过程控制监控系统现在的发展现状，研究智能采集模块在其中的应用，对设备进行选型，
14、然后进行方案设计，选择浙大中控的CS4000系列过程实验装置和浙江天煌的THSA-1型搭建成实验硬件平台，采用ADAM-4000智能采集模块构成现场数据的集中采集站，利用组态王监控软件及PC机构成的上位操作站完成系统编程设计。主要包括以下几部分：1、对象装置的介绍及参数特性；2、控制系统方案的设计；3、设备的选型和设计；4、系统的编程设计。第二章 对象装置介绍及参数特性2.1 过程控制介绍过程控制是生产过程自动控制的简称，通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产过程自动控制，它是自动化技术的重要组成部分。过程控制系统一般是对生产过程中的有关参
15、数进行控制，主要对系统的温度、压力、流量、液位、成分、和物质六大类参数进行控制，由于其控制对象的特殊性，过程控制系统具有对象复杂多样、存在滞后、特性的非线性，控制系统复杂并多属慢过程参数控制，定值控制的特点生产过程自动化是适应生产发展的需要而发展起来的，它们之间相互依存，相互促进，密切相关。生产工艺的变革、设备的更新、生产规模的扩大、新产品的涌现都会促进自动化的发展进程。工业生产对过程控制的要求主要有安全性、稳定性和经济性，所以为了提高稳定性和方便，研究智能采集模块在过程控制监控系统中的应用。CS4000系列过程控制实验装置是中控教仪公司为了适应高等院校本科、工程实训、搭建科研平台的需要推出的
16、系列高级过程控制实验装置。本系列产品融入多项先进控制技术（包括多变量智能解耦控制技术、纯滞后，非线性控制技术、自适应与智能控制技术等）、工业以太网技术、企业实时信息管理系统等多项前沿技术。可应用于基础实验教学和工程实训、重大技术展示及研究平台、过程控制网络化示范工程、流称工业自动化综合技术实训中心等多个层面的应用，既有自动化学科发展的先进性、前瞻性，又有很强的针对性，体现了以产业需求带动学科发展，实现自动化高技术产业化的新趋势。2.2 CS4000过程实验装置 CS4000过程实验装置综述CS4000实验装置包括两个独立的水路动力系统，主管路由磁力驱动循环泵、电动调节阀、电磁流量计组回路通道；副管路由变频器、磁力驱动循环泵、涡轮流量计组成干扰通道。但这知识针对单输入单输出系统而言，对于多输入多输出系统来说，主副管路的水流量都将作为操作变量。如图2.1所示：图2.1
