1、力控组态软件实例集散控制系统原理及应用实验报告姓名： 胡文千_学号： _班级： _专业： 电气工程及其自动化学院： 电气与信息工程学院江苏科技大学（张家港）二零一六年六月一、 实验目的1、熟悉DCS系统的方案设计；2、熟悉使用组态软件对工艺流程图的绘制；3、熟悉使用组态软件生成多种报表。二、 实验内容实验（一）1、自行设计一个小型的工程现场；2、绘制工艺流程图；3、在力控中模拟设计的系统，仿真实现基本功能。实验（二）1、在实验（一）基础上，完成在力控中生成报表；2、运用DCS知识分析所设计的系统；3、仿真结果分析总结。实验（一）1、方案题目交通系统实时监控系统。2、方案背景现在的交通变得越来越
2、繁忙，交通系统变得越来越重要，对交通系统实时必要的监控能够维持交通安全，若出现交通信号等混乱时能够及时准确的发现。3、组态软件1）概念组态软件，又称组态监控软件系统软件。译自英文SCADA,即 Supervisory Control and Data Acquisition（数据采集与监视控制）。它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。它们处在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件的应用领域很广，可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。在电力系统
3、以及电气化铁道上又称远动系统(RTU System,Remote Terminal Unit)。组态软件指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式（而不是编程方式）提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法，它解决了控制系统通用性问题。其预设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机和I/O产品，与高可靠的工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软硬件的全部接口，进行系统集成。2）组态软件的功能组态软件通常有以下几方面的功能：（1）强大的界面显示组态功能。目前，工控组态软件大
4、都运行于Windows环境下，充分利用Windows的图形功能完善界面美观的特点，可视化的m风格界面、丰富的工具栏，操作人员可以直接进人开发状态，节省时间。丰富的图形控件和工况图库，既提供所需的组件，又是界面制作向导。提供给用户丰富的作图工具，可随心所欲地绘制出各种工业界面，并可任意编辑，从而将开发人员从繁重的界面设计中解放出来，丰富的动画连接方式，如隐含、闪烁、移动等等，使界面生动、直观。（2）良好的开放性。社会化的大生产，使得系统构成的全部软硬件不可能出自一家公司的产品，“异构”是当今控制系统的主要特点之一。开放性是指组态软件能与多种通信协议互联，支持多种硬件设备。开放性是衡量一个组态软件
5、好坏的重要指标。组态软件向下应能与低层的数据采集设备通信，向上能与管理层通信，实现上位机与下位机的双向通信。（3） 丰富的功能模块。提供丰富的控潲功能库，满足用户的测控要求和现场要求。利用各种功能模块，完成实时监控 产生功能报表 显示历史曲线、实时曲线、提醒报警等功能，使系统具有良好的人机界面，易于操作，系统既可适用于单机集中式控制、DCS分布式控制，也可以是带远程通信能力的远程测控系统。（4）强大的数据库。配有实时数据库，可存储各种数据，如模拟量、离散量、字符型等，实现与外部设备的数据交换。（5）可编程的命令语言。有可编程的命令语言，使用户可根据自己的需要编写程序，增强图形界面（6）周密的系
6、统安全防范，对不同的操作者，赋予不同的操作权眼，保证整个系统的安全可靠运行。（7）仿真功能捉供强大的仿真功能使系统并行设计，从而缩短开发周期。本次实验使用由北京三维力控科技有限公司开发（核心软件产品初创于1992年）的三维力控组态软件进行仿真。3、系统基本功能本实验过程模拟了交通系统监控部分，目标实现对时间，信号灯亮情况等数据的实时监控。4、工艺流程 启动系统后，假设南北方向允许通行，以南北方向信号灯运行情况为例设计方案运行步骤如下：（1）南北方向信号灯：直行绿灯40秒，人行道绿灯40秒，开始倒计时；（2）上述倒计时结束后信号灯变为：人行道红灯20秒，左转绿灯17秒加黄灯3秒，开始倒计时；（3
7、）上述倒计时结束后信号灯变为：禁止通行红灯60秒，人行道红灯60秒。东西方向信号灯运行情况与南北方向信号灯运行情况完全相反，两者相互结合构成了一个简单的交通信号灯系统。5、工艺流程图南北方向都为绿灯直行时的信号灯情况图如下所示：南北方向为绿灯左转，人行道为红灯时的信号灯情况图如下所示：南北方向为黄灯，人行道为红灯时的信号灯情况图如下所示：东西方向都为绿灯直行时的信号灯情况图如下所示：东西方向其余左转与黄灯情况与南北方向一致。实验（二）1、报表画面 本次实验设计使用了两个报表，实时数据报表和历史报表。 实时数据报表显示了数据点点名及测量值的实时数据和变量说明如图1所示：图1 实时数据报表历史报表
8、记录了从运行开始以来的所有检测数据，并可以通过设定时间范围进行查询如图2所示：图2 历史报表2、方案程序设计进入程序：nst=40;/南北秒数ewt=60;/东西秒数程序运行周期执行：IF ns=120 THENns=0;ew=0;nst=40;ewt=60;ELSEENDIFIF ns=40 THENnst=17ELSEENDIFIF ns=57 THENnst=3ELSEENDIFIF ns=60 THENnst=60ELSEENDIFIF ew=60 THENewt=40ELSEENDIFIF ew=100 THENewt=17ELSEENDIFIF ew=117 THENewt=3EL
9、SEENDIF/东西红灯60秒IF ew=0&ew=60&ew=100&ew=117&ew=0&ns=40&ns=57&ns=60&ns=40&ns=0&ew60 THEN=1;ELSE=0;ENDIFns=ns+1;ew=ew+1;ewt=ewt-1;nst=nst-1;3、仿真结果分析总结（1）信号灯控制1）实际系统 南北方向为了保持不会交叉通行，所以信号灯就必须要求南北红灯时东西才能通行，同样东西红灯时南北才能通行。人行道还要考虑到南北左转时南北人行道是不能同行的，同样东西左转时东西人行道是不能同行的。2）设计系统比较 相比于实际系统，本实验模拟了与交通信号等同步点亮的一个系统，实时监控交通灯正常或者异常的状态。（2）时间控制1）实际模型为了保证不交叉，因此南北红灯时间=东西绿灯时间+东西绿灯左转时间+东西黄灯时间东西红灯时间=南北绿灯时间+南北绿灯左转时间+南北黄灯时间这样就保证了时间上也是不交叉的。2）设计模型 本实验设计将四个时间显示器放置在交通灯下面，以便及时观察时间。（3）系统冗余关于系统冗余，设计使用多个时间计时装置，信号灯备用装置。设计总控制器，使主系统和冗余系统共同运作，平摊输出要求，在一个系统出现故障时，及时故障报警，另一个可以短时负荷运作或适当降低要求，单系统工作。
