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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

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摘要

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 主要研究内容和预期目标

1.3 国内外研究现状

1.3.1 石化自动控制系统

1.3.2 分布式控制系统发展

1.3.3 DCS性能测试的意义和作用

1.3.4 国内外研究现状

1.4 本文内容安排

第二章 半实物仿真技术及应用

2.1 半实物仿真

2.1.1 系统仿真技术

2.1.2 半实物仿真技术

2.1.3 半实物仿真DCS测试系统构建

2.2 过程系统建模

2.2.1 过程系统模型建模基本方法

2.2.2 动态数学模型的解法

2.3 三相分离器仿真模型开发

2.4 本章小结

第三章 分布式控制系统性能测试项目及方法

3.1 输入输出功能测试

3.1.1 模拟量输入(AI)测试

3.1.2 模拟量输出(AO)测试

3.1.3 数字量输入(DI)输出(DO)测试

3.2 通信网络测试

3.2.1 ModbuS通信测试

3.2.2 Profibus通信测试

3.2.3 OPC通信测试

3.3 主控制器功能测试

3.3.1 回路控制测试

3.3.2 顺序控制测试

3.3.3 逻辑控制测试

3.4 冗余测试

3.4.1 控制器冗余测试

3.4.2 通信网络冗余测试

3.4.3 输入输出冗余测试

3.4.4 电源系统冗余测试

3.5 本章小结

第四章 OPC客户端及测试软件开发

4.1 OPC技术

4.1.1 OPC客户端和OPC服务器

4.1.2 OPC接口体系

4.1.3 OPC同步异步通信

4.2 OPC客户端开发

4.2.1 OPC客户端的配置

4.2.2 OPC客户端的开发

4.3 测试软件开发

4.3.1 测试软件功能介绍

4.3.2 数字量测试功能

4.3.3 模拟量测试功能

4.3.4 回路误差测试功能

4.4 本章小结

第五章 DCS测试系统工程设计实现

5.1 基于PLC的测试系统硬件设计

5.1.1 PLC系统选型及设计

5.1.2 PLC系统硬件组态

5.1.3 PLC系统程序设计

5.2 基于WinCC的测试系统监控画面组态

5.2.1 变量组态

5.2.2 画面组态

5.2.3 变量连接及运行调试

5.3 模型与WinCC的OPC通信

5.4 测试系统和DCS通信通信方式

5.4.1 硬点连接

5.4.2 MODBUS通信

5.4.3 PROFIBUS-DP通信

5.5 测试结果

5.6 本章小结

第六章 总结和展望

6.1 总结

6.2 展望

6.2.1 石化仿真技术的发展与展望

6.2.2 DCS测试的发展与展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢

附录

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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。

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