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基于OPC与半实物仿真技术的DCS测试系统的设计与应用

作　者: 张金山
导　师: 高强; 李晨光
学　校: 天津理工大学
专　业: 控制工程
关键词: DCS测试 半实物仿真 OPC PLC 流程控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


分布式控制系统(DCS, Distributed Control System)作为目前最为成熟先进的控制系统,已经普遍应用于石化生产过程的控制。因此,在DCS投用前与运行中对其性能进行测试,对保证石化生产的安全、可靠、经济具有极其重要的意义。本课题以石化生产过程控制为背景,通过对DCS测试方法的研究,提出采用半实物仿真结构,通过仿真建模、OPC通信等技术,实现了DCS测试系统的构建。分布式控制系统的性能测试,是DCS产品验收的一个重要手段,能使用户更清楚地了解所采购DCS的性能评价；DCS性能测试还是DCS日常维护的一个重要手段,能够为系统升级改造提供相关依据；对不同品牌不同类型DCS的测试,相关测试数据还可以指导今后DCS的选型工作。总之,只有保障中枢控制系统DCS的可靠运行,才能保证生产的安全、平稳、科学进行。本课题在研究DCS测试方法的基础上,进一步提出了一套DCS测试系统。半实物仿真结构为DCS提供了接近于真实的测试环境,使测试结果更接近于系统真正运行时的状态。针对石化生产开发的仿真模型,与目前存在类似的测试系统相比,更加成熟,用于DCS控制效果的测试。OPC通信技术实现系统内部通信,其开放性与通用性使得系统通信更加方便与稳定。本课题所研究的DCS测试系统主要用于DCS输入输出、网络通信等性能测试与回路控制、逻辑控制等控制效果的验证。该测试系统与DCS连接之后即可对相关性能进行测试,不需要反复进行相关的接线、拆线与调试工作,有效地提高了DCS测试的速度与效率。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 课题研究背景  10
  1.2 主要研究内容和预期目标  10
  1.3 国内外研究现状  10-14
    1.3.1 石化自动控制系统  10-11
    1.3.2 分布式控制系统发展  11-12
    1.3.3 DCS性能测试的意义和作用  12
    1.3.4 国内外研究现状  12-14
  1.4 本文内容安排  14-16
第二章 半实物仿真技术及应用  16-27
  2.1 半实物仿真  16-20
    2.1.1 系统仿真技术  16-17
    2.1.2 半实物仿真技术  17-18
    2.1.3 半实物仿真DCS测试系统构建  18-20
  2.2 过程系统建模  20-23
    2.2.1 过程系统模型建模基本方法  20-22
    2.2.2 动态数学模型的解法  22-23
  2.3 三相分离器仿真模型开发  23-26
  2.4 本章小结  26-27
第三章 分布式控制系统性能测试项目及方法  27-35
  3.1 输入输出功能测试  27-29
    3.1.1 模拟量输入(AI)测试  27-28
    3.1.2 模拟量输出(AO)测试  28
    3.1.3 数字量输入(DI)输出(DO)测试  28-29
  3.2 通信网络测试  29-31
    3.2.1 Modbus通信测试  29-30
    3.2.2 Profibus通信测试  30
    3.2.3 OPC通信测试  30-31
  3.3 主控制器功能测试  31-32
    3.3.1 回路控制测试  31
    3.3.2 顺序控制测试  31
    3.3.3 逻辑控制测试  31-32
  3.4 冗余测试  32-33
    3.4.1 控制器冗余测试  32
    3.4.2 通信网络冗余测试  32-33
    3.4.3 输入输出冗余测试  33
    3.4.4 电源系统冗余测试  33
  3.5 本章小结  33-35
第四章 OPC客户端及测试软件开发  35-48
  4.1 OPC技术  35-37
    4.1.1 OPC客户端和OPC服务器  35-36
    4.1.2 OPC接口体系  36
    4.1.3 OPC同步异步通信  36-37
  4.2 OPC客户端开发  37-44
    4.2.1 OPC客户端的配置  37-39
    4.2.2 OPC客户端的开发  39-44
  4.3 测试软件开发  44-47
    4.3.1 测试软件功能介绍  44-45
    4.3.2 数字量测试功能  45
    4.3.3 模拟量测试功能  45-46
    4.3.4 回路误差测试功能  46-47
  4.4 本章小结  47-48
第五章 DCS测试系统工程设计实现  48-62
  5.1 基于PLC的测试系统硬件设计  48-51
    5.1.1 PLC系统选型及设计  48-49
    5.1.2 PLC系统硬件组态  49-50
    5.1.3 PLC系统程序设计  50-51
  5.2 基于WINCC的测试系统监控画面组态  51-52
    5.2.1 变量组态  51
    5.2.2 画面组态  51-52
    5.2.3 变量连接及运行调试  52
  5.3 模型与WINCC的OPC通信  52-54
  5.4 测试系统和DCS通信通信方式  54-58
    5.4.1 硬点连接  54-55
    5.4.2 MODBUS通信  55-57
    5.4.3 PROFIBUS-DP通信  57-58
  5.5 测试结果  58-61
  5.6 本章小结  61-62
第六章 总结和展望  62-64
  6.1 总结  62
  6.2 展望  62-64
    6.2.1 石化仿真技术的发展与展望  62-63
    6.2.2 DCS测试的发展与展望  63-64
参考文献  64-67
发表论文和科研情况说明  67-68
致谢  68-69
附录  69-78

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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