自动化学院集散控制系统实验
集散控制系统实验报告
单容水箱液位控制仿真
2013年12月
自动化学院集散控制系统实验
一、实验目的
1. 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；具体学习集西门子的集散控制系统PCS7组态软件；能够用组态软件建立工程，学习系统，设备组态以及数据和图形组态，最后能够对整个控制系统进行整体的系统调试；通过仿真，对单容对象特性能够进一步了解和掌握。
二、实验内容
在西门子PCS7集散控制系统环境下，完成如下内容：根据单容对象的特性，建立单容对象的仿真模型；实现液位控制，并通过PLCSIM进行仿真，建立OS连接，实现OS界面。
三、实验原理
3.1、单容对象的数学模型
以单容水槽水位调节对象为例，分析其动态特性和数学模型。典型的单容水槽水位调节对象如下图所示
调节阀1V-1Q1P-2P-3hE-1调节阀2Q2V-2
P-4各个变量定义：Q1：输入水流量（米3/秒） Q10：输入稳态水流量（米3/秒）。
根据物料平衡关系，在正常工作状态下的稳态方程式为：
Q10 ?Q20＝0
动态方程式是：
P-5
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dV/dt是流体储存量的变化率。它与被调水位h 间的关系是：
dV＝Fdh
整理以上式子，可得化成以增量表示的微分方程式
最终得到单容对象特性的拉氏变换为：
H(S)?
1(Q1(S)?Q2(S))FS
3.2、模式实现原理
有模型图可知，当模型没有滞后时单容对象特性的拉氏变换为：
V(S)?1U(S)TI?S
INT-P:
当模型有滞后时单容对象特性的拉氏变换为： PT1-P：
V(S)?1U(S)TM_LAG?S?1
如果TM_LAG=0，表示没滞后，即V(S)=U(S)。
四、仿真实现过程
根据教学视频，可完成以下步骤：
4.1、在PCS7中创建模型
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1、打开SIMATIC MANAGER软件；在菜单“选项-自定义”下，设定存放项目的目录；用向导创建项目。
2、在组件视图的“图表”中，新建CFC对象，改名为LEVEL，打开，进行编辑。编辑时，用到CFC库中的原件INT-P,PT1-P,SUB-R等。
3、连线并定义管脚名称。
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4、将图表生成块类型：图表-编译-图表生成块类型。
至此，对象仿真模型就生成了。
4.2、实现液位控制程序