过程控制综合实践指导书-MPCE实验部分.docVIP

过程控制综合实践指导书 MPCE实验装置 中国石油大学（北京）信息学院自动化系 2012年6月  目 录 第一章 MPCE实验装置组成 - 1 - 1.1小型流程设备盘台 - 1 - 1.2 动态数学模型软件 - 3 - 1.3 控制系统图形组态软件 - 3 - 1.4 实验系统监控软件 - 4 - 1.5实验系统硬件功能 - 4 - 第二章 VB扩展接口 - 4 - 2.1 软硬件结构 - 4 - 2.2 基本原理 - 5 - 2.3 上位机配置与准备工作 - 6 - 2.4 开发流程及代码示例 - 7 - 第三章 被控对象介绍 - 9 - 3.1 离心泵与三级液位过程 - 9 - 3.2 气体压缩过程 - 11 - 3.3 列管式热交换器传热过程 - 13 - 第一章 MPCE实验装置组成 MPCE实验装置由小型流程设备盘台、数字式软仪表与接口硬件、系统监控软件及过程模型软件四部分组成。四部分通过小型实时数据库、实时数字通信协调运行，完成复杂的过程与控制模拟实验。 1.1小型流程设备盘台 见图1-1右下方所示，在钢结构的盘台上安装着由不锈钢制的比例缩小的流程设备模型。主设备包括：一台卧式储罐、两台高位计量罐、一台带搅拌器的釜式反应器、一台列管式热交换器、三台离心泵、十个手动/自动双效阀门和若干管路系统。在垂直的仪表盘面上分布有压力（P）、流量（F）、温度（T）、物位（L）、功率（N）、组成（A）和阀位（V）等传感器（变送器）插孔和数字式软仪表。本盘台是直接操作和运行过程系统的环境。本环境给操作员以全真实的空间位置感觉、全真实的操作力度感觉和过程变化的时间特性感觉。由于真实过程装置的压力、流量、温度、物位、功率、组成也是无法直接观察的，必须通过仪表检测，因此，本系统和真实系统的观测界面完全一致。 图1-1过程控制技能测试系统总貌图 1. 盘台检测点、操作点与控制点 见图1-2所示，小型流程盘台上可以变化组合的检测点、操作点与控制点统计如下： 电子阀： 10个 （V1(V10，既能定义为手动阀门，也能定义为控制阀） 电子开关： 4个 （S2、S4、S5、S8） 开关阀： 4个 （S1、S3、S6、S7，用于快开特性阀门的操作） 流量检测点：10个 （F1(F10） 液位检测点： 4个 （L1(L4） 压力检测点： 7个 （P1(P7） 温度检测点： 6个 （T1(T6） 功率检测点： 1个 （N） 组份检测点： 1个 （A） 指示灯： 2个 （D1、D2） 图1-2 过程控制实验系统流程 2.彩色液晶显示器 是一台大尺寸(17吋)高分辨率彩色液晶显示器，安装在盘台左上方（见图1-1所示）。液晶显示器上自动显示十五个任意选定的指示仪表。其中最上排设有五个“棒图”显示仪。当用两端有插头的黑色软线将流程中的变量传感器测量点连接到液晶显示器下方的上数第一排1(5号黑色插孔时，被检测变量即被指定到对应的五个“棒图”显示仪中的某一个，包括变量位号、上下限指示都自动被指定并立即显示。上数第二排和第三排6(15号黑色插孔对应十个“数字”显示仪，直接进行变量数值显示。这种显示方式具有很大地灵活性，使用者可以通过黑色软线将盘台上的任一个变量连接到任一个指示仪表上读取数据。 标准模拟量输出和输入接口 本测试系统可以通过直流4(20 mA国际标准A/D、D/A信号与集散型控制系统DCS、可编程序控制器PLC、基于PC的控制系统等连接。启用本功能必须在组态时定义为“外控方式”。 在外控方式下，液晶显示器上十五个任意选定的指示仪表，不但与液晶显示器下面1(15号黑色插孔有一一对应关系，而且还与盘台左侧面小窗口内的接线端子排有一一对应关系。对应关系见图1-3。当外接控制系统需要通过4(20 mA国际标准信号获取盘台上的某一个指定变量数据时，应先将该变量用黑色软线连接到对应的1(15号黑色插孔中的某一个，然后从接线端子排对应排号用导线连接到外接控制器。 在外控方式下，液晶显示器下面1(5号红色插孔（见图1-2所示）被启用。目的是将外接控制器的控制输出信号接收过来，并连接到指定的控制阀。连接方法是用两端有插头的红色软线将指定的控制阀上的红色插孔与1(5号红色插孔中的某一个相连。1(5号红色插孔与盘台左侧面小窗口内的接线端子排也有一一对应关系。对应关系见图1-3。 图1-3标准模拟量输出和输入接口端子排编号 1.2 动态数学模型软件 本测试系统采用动态定量数学模型模拟真实工艺流程，并提供各变量随时间变化的瞬态值。具体分为以下五种流程的动态仿真模型： （1） 离心泵及三级液位动态仿真模型 （2） 压力系