畢業(yè)設(shè)計(jì)-耐硫變換廢熱鍋爐控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)說明書

耐硫變化廢熱鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)摘要 本設(shè)計(jì)是耐硫變換廢熱鍋爐三沖量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，研究表明，在合成氨工廠中，能源成本占到了運(yùn)行成本的絕大部分比例，而廢熱鍋爐正有回收利用能量功能，因此學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)它的控制很有必須性；再者，廢熱鍋爐汽包液位控制和其他簡(jiǎn)單的單容液位控制很不一樣，因?yàn)槠湟何惶匦詴?huì)受蒸汽流量等的影響，所以也有學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的必要性。 本設(shè)計(jì)分了五部分來說明整個(gè)設(shè)計(jì)過程，分別是緒論、控制方案的選擇、閥門孔板的計(jì)算、儀表選型和組態(tài)王的操作。緒論總體敘述了合成氨的現(xiàn)狀以及廢熱鍋爐相關(guān)的控制方案；控制方案的選擇部分包括了總的耐硫變換的工藝流程和控制方案的選擇；閥門孔板的計(jì)算則是孔板閥門的具體計(jì)算過程；儀表選型主要介紹了儀表選型的理由；最后一部分則說明了自己所涉及的組態(tài)王的操作方法。關(guān)鍵字：廢熱鍋爐、控制、汽包液位TheWasteHeatBoilerAutomaticControlSystemEngineeringDesignofsulfurtolerantshiftAbstract Thisdesignisthesulfurtolerantshiftthreeimpulsecontrolsystemdesignofwasteheatboiler,studieshaveshownthatinthesyntheticammoniaplant,energycostsaccountedformostoftherunningcost,andwasteheatboilerisrecycledenergyfunction,solearningdesignofitscontrolisofgreatnecessity;Moreover,wasteheatboilerdrumlevelcontrolandothersimplesinglelevelcontrolisverydifferent,becausethelevelcharacteristicswillbeaffectedbysteamflowrateandsoon,sotherearethenecessityoflearningdesign.Thisdesignisdividedintofivepartstoexplaintheprocessofthewholedesign,respectivelyistheintroduction,thechoiceofcontrolscheme,thevalveorificecalculation,selectionofinstrumentandtheoperationofthekingview.Theintroductionofsyntheticammoniaarereviewedoverallstatusandtherelatedcontrolschemeofwasteheatboiler,Thechoiceofcontrolschemeconsistsofageneralresistancetosulfurtransformationprocessandthechoiceofcontrolscheme;Thevalveorificecalculationcalculationistheorificeofthevalve;Instrumentselectionmainlyintroducesthereasonofinstrumentselection;Lastparthasexplainedhisinvolvedintheoperationmethodofkingview.KEYWORD :wasteheatboiler,control,drumlevel目錄摘要 11緒論 51.1氨的用途及合成氨現(xiàn)狀 51.2耐硫變換中廢熱鍋爐控制系統(tǒng)介紹 52控制方案的選擇 72.1工藝流程介紹 72.2控制方案選擇 82.2.1汽包液位特性 82.2.2三沖量控制系統(tǒng) 92.2.3DCS控制系統(tǒng)的選擇 102.2.4PID控制的選擇 112.2.5控制點(diǎn)的選擇 123調(diào)節(jié)閥孔板計(jì)算 133.1調(diào)節(jié)閥計(jì)算 133.2孔板的計(jì)算 144儀表選型 174.1溫度儀表選型 174.1.1溫度變送器的介紹 174.1.2溫度變送器的選擇及儀表參數(shù) 174.2流量變送器選取 184.2.1流量變送器的介紹 184.2.2孔板流量計(jì)的選擇及儀表參數(shù) 194.2.3渦街流量計(jì)的選擇及儀表參數(shù) 194.3液位變送器 204.3.1液位變送器的介紹 204.3.2液位變送器的選擇及儀表參數(shù) 204.4壓力變送器的選擇 214.4.1儀表選型原則 214.4.2壓力變送器的選擇及儀表參數(shù) 224.5氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選擇 234.5.1調(diào)節(jié)閥的選擇及儀表參數(shù) 234.6I/O模塊相關(guān)參數(shù) 244.6.1熱電偶模塊相關(guān)參數(shù) 244.6.2熱電阻模塊相關(guān)參數(shù) 244.6.3模擬量輸入模塊相關(guān)參數(shù) 244.6.4模擬量輸出模塊相關(guān)參數(shù) 255組態(tài)王操作 265.1組態(tài)王介紹及其特點(diǎn) 265.2組態(tài)王的外部設(shè)備和數(shù)據(jù)詞典 275.2.2構(gòu)造的數(shù)據(jù)詞典 275.3組態(tài)王的重要部分設(shè)計(jì)說明 295.3.1創(chuàng)建歷史趨勢(shì)曲線控件 295.3.2創(chuàng)建X-Y控件 295.3.3實(shí)時(shí)報(bào)表的保存和查詢 295.4組態(tài)王的運(yùn)行演示和操作 31附錄 36致謝 37參考文獻(xiàn) 381緒論1.1氨的用途及合成氨現(xiàn)狀氨是重要的無機(jī)化工產(chǎn)品之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，其中約有80%氨用來生產(chǎn)化學(xué)肥料，20%為其它化工產(chǎn)品的原料。氨主要用于制造氮肥和復(fù)合肥料，例如尿素、硝酸銨、磷酸銨、氯化銨以及各種含氮復(fù)合肥，都是以氨為原料的。氨作為工業(yè)原料和氨化飼料，用量約占世界產(chǎn)量的1/2。硝酸、各種含氮的無機(jī)鹽及有機(jī)中間體、磺胺藥、聚氨酯、聚酰胺纖維和丁腈橡膠等都需直接以氨為原料。液氨常用作制冷劑，貯運(yùn)商品氨中有一部分是以液態(tài)由制造廠運(yùn)往外地。此外，為保證制造廠內(nèi)合成氨和氨加工車間之間的供需平衡，防止因短期事故而停產(chǎn)，需設(shè)置液氨庫。液氨庫根據(jù)容量大小不同，有不冷凍、半冷凍和全冷凍三種類型。液氨的運(yùn)輸方式有海運(yùn)、駁船運(yùn)、管道運(yùn)、槽車運(yùn)、卡車運(yùn)。解放前中國(guó)只有兩家規(guī)模不大的合成氨廠，解放后合成氨工業(yè)有了迅速發(fā)展。1949年全國(guó)氮肥產(chǎn)量?jī)H0.6萬噸，而1982年達(dá)到1021.9萬噸，成為世界上產(chǎn)量最高的國(guó)家之一。中國(guó)引進(jìn)了一批年產(chǎn)30萬噸氮肥的大型化肥廠設(shè)備。中國(guó)自行設(shè)計(jì)和建造的上海吳涇化工廠也是年產(chǎn)30萬噸氮肥的大型化肥廠。這些化肥廠以天然氣、石油、煉油氣等為原料，生產(chǎn)中能量損耗低、產(chǎn)量高，技術(shù)和設(shè)備都很先進(jìn)。合成氨的主要初始原料可分為固體原料、液體原料和氣體原料。如天然氣、石腦油、重質(zhì)油和煤（或焦炭）等。①天然氣制氨。天然氣先經(jīng)脫硫，然后通過二次轉(zhuǎn)化，再分別經(jīng)過一氧化碳變換、二氧化碳脫除等工序，得到的氮?dú)浠旌蠚?，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳約0.10.3體積），經(jīng)甲烷化作用除去后，制得氫氮摩爾比為3的純凈氣，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮而進(jìn)入氨合成回路，制得產(chǎn)品氨。以石腦油為原料的合成氨生產(chǎn)流程與此流程相似。②重質(zhì)油制氨。重質(zhì)油包括各種深度加工所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料氣，生產(chǎn)過程比天然氣蒸氣轉(zhuǎn)化法簡(jiǎn)單，但需要有空氣分離裝置?？諝夥蛛x裝置制得的氧用于重質(zhì)油氣化，氮作為氨合成原料外，液態(tài)氮還用作脫除一氧化碳、甲烷及氬的洗滌劑。③煤（焦炭）制氨。隨著石油化工和天然氣化工的發(fā)展，以煤（焦炭）為原料制取氨的方式在世界上已很少采用。中國(guó)能源結(jié)構(gòu)上存在多煤缺油少氣的特點(diǎn)，煤炭成為主要的合成氨原料，天然氣制氨工藝則受到嚴(yán)格限制。本說明書所針對(duì)的就是第三種方法的控制系統(tǒng)，即通過煤氣化制得原料氣H2，通過空氣分離得到原料氣N2，從而合成氨氣。1.2耐硫變換中廢熱鍋爐控制系統(tǒng)介紹耐硫變換是反應(yīng)方程式CO+H2O====CO2+H2發(fā)生的過程，因?yàn)樵撨^程中耐硫催化劑至關(guān)重要，所以叫做耐硫變換過程。鍋爐設(shè)備是一個(gè)比較復(fù)雜的調(diào)節(jié)對(duì)象，在一般情況下單沖量控制很難滿足工藝需要，無法克服鍋爐汽包所特有的虛假液位現(xiàn)象，所以有學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的必要性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，化工行業(yè)產(chǎn)生的余熱資源約占整個(gè)行業(yè)燃料消耗量15%。余熱回收不僅可以帶來能源方面的經(jīng)濟(jì)效益，還可以減少環(huán)境污染。廢熱鍋爐是利用工業(yè)生產(chǎn)過程中的余熱來生產(chǎn)蒸汽的重要設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于煤氣化工業(yè)、合成氨工業(yè)、乙烯、硫酸、硝酸工業(yè)等化工或石化的廢熱回收。廢熱鍋爐被設(shè)置在各類工業(yè)流程中，用于回收余熱，在提高整體裝置的熱效率，減少環(huán)境污染和滿足某些工藝要求方面，起著十分重要的作用。因此，加強(qiáng)對(duì)廢熱鍋爐的控制系統(tǒng)的研究，充分利用余熱資源將會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，所以有其設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)的必須性。為保證鍋爐設(shè)備的安全穩(wěn)定并提供合格的蒸汽，鍋爐汽包的液位控制至關(guān)重要，汽包液位過高會(huì)影響汽水分離，液位過低會(huì)損壞鍋爐，甚至引起爆炸。鍋爐汽包液位調(diào)節(jié)就是使給水量與鍋爐的蒸汽量相平衡，并維持汽包液位在工藝規(guī)定的范圍內(nèi)。目前汽包液位控制方式主要有單沖量、雙沖量和三沖量3種。單沖量控制是指汽包的液位信號(hào)，當(dāng)汽包的液位下降時(shí)將閥門開大，增加給水量;汽包的液位上升時(shí)將閥門關(guān)小，減少給水量。在一般情況下單沖量控制很難滿足工藝需要，無法克服鍋爐汽包所特有的虛假液位現(xiàn)象。當(dāng)蒸汽量突然增加時(shí)，瞬間汽包的壓力下降，汽包內(nèi)的水沸騰突然加劇，水中氣泡迅速增加，導(dǎo)致汽包液位不降反升，從而產(chǎn)生虛假液位;反之，當(dāng)蒸汽量突然減少時(shí)，汽包液位先降后升，也會(huì)產(chǎn)生虛假液位。要想消除虛假液位必須將蒸汽流量信號(hào)引人到控制系統(tǒng)，從而產(chǎn)生了液位雙沖量控制系統(tǒng)。鍋爐汽包液位的主要影響因素是蒸汽量的變化，將蒸汽流量信號(hào)引人到控制系統(tǒng)中，可根據(jù)蒸汽流量的變化及時(shí)校正調(diào)節(jié)閥，從而構(gòu)成了前饋-反饋的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過這種方式可以克服虛假液位現(xiàn)象，但雙沖量控制仍然有一個(gè)弱點(diǎn)那就是不能克服給水系統(tǒng)的干擾。對(duì)于鍋爐來說，汽包的液位是主沖量(主信號(hào))，蒸汽流量、給水量是輔助沖量，根據(jù)蒸汽流量、給水量的變化及時(shí)校正調(diào)節(jié)閥，從而構(gòu)成了前饋一串級(jí)的復(fù)合調(diào)節(jié)系統(tǒng)。當(dāng)然，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展尤其計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用而生了如PLC、DCS等相關(guān)的控制方法，但其控制原理無外乎上述三種，本說明中的控制系統(tǒng)中所用的控制方案就是三沖量控制。 2控制方案的選擇2.1工藝流程介紹圖2-1是合成氨耐硫變換過程流程圖，主要進(jìn)行CO+H2O====CO2+H2反應(yīng)，從而制得原料氣H2，工藝流程介紹如下：圖2-1耐硫變換流程圖圖2-1耐硫變換流程圖

來自200號(hào)的粗煤氣通過B-302A徑流洗滌器，除去粗煤氣中的灰塵等顆粒物質(zhì)，洗滌后的煤氣水再回到200號(hào)，洗滌后的粗煤氣經(jīng)過W-301第一變換熱交換器到達(dá)W-303A第三變換熱交換器。在W-301中的作用是，將第二變換爐中的反應(yīng)后的變換氣中的余熱充分利用起來，給經(jīng)過W-301的粗煤氣加熱。在W-303A中發(fā)生的換熱是經(jīng)過C-301A第一變換爐的變換氣給流出W-303A的粗煤氣加熱。然后粗煤氣進(jìn)入C-301A第一變換爐發(fā)生反應(yīng)，然后再返回到W-303A中，再經(jīng)過W-304A廢熱鍋爐，充分回收利用熱量，制造過程蒸汽以備其他工序利用，然后經(jīng)過C-302A第二變換爐，進(jìn)一步發(fā)生上述反應(yīng)充分利用原料，然后再經(jīng)過一次換熱后到達(dá)下一步流程。因?yàn)楹铣砂边^程中，能源的消耗占到了成本的很大一部分，所以充分回收利用和高效率利用能源就顯得愈加重要，從上述的流程也可以看出，在耐硫變換中不斷地發(fā)生著換熱，需要強(qiáng)調(diào)的是，化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生是在兩個(gè)變換爐中發(fā)生，為了更加充分的反應(yīng)，第一變換爐中需要較高的溫度，而第二變換爐則需要較低的溫度。我的工程設(shè)計(jì)是對(duì)廢熱鍋爐汽包液位的控制，由上面的敘述中可以看出熱量回收的重要性，而在熱量的回收中，廢熱鍋爐的熱量回收又是占到了最大的比例，廢熱鍋爐是一種特殊的換熱器，它把進(jìn)入到鍋爐中的水加熱成過熱蒸汽，用于需要蒸汽加熱的各種工序中，所以其重要性就不言而喻了。2.2控制方案選擇汽包液位是鍋爐運(yùn)行的主要指標(biāo)。如果水位過低，則由于汽包內(nèi)的水量過低，而負(fù)荷卻很大，水的氣化速度又快，因而，汽包內(nèi)的水量變化速度很快，如果控制不及時(shí)，就會(huì)使汽包內(nèi)的水全部氣化，導(dǎo)致鍋爐破壞或爆炸，水位過高會(huì)影響汽包的水汽分離，產(chǎn)生蒸汽帶液現(xiàn)象，會(huì)使過熱器管壁結(jié)垢，使過熱蒸汽因傳熱阻力過大而急劇下降，如果該過熱蒸汽作為汽輪機(jī)動(dòng)力的，蒸汽液還會(huì)損壞汽輪葉片，影響運(yùn)行安全和經(jīng)濟(jì)性，由于汽包液位過高過低都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，所以必須加以嚴(yán)格控制。2.2.1汽包液位特性汽包水位對(duì)象如圖2-2所示，給水閥用于控制水量W，W是該對(duì)象的操作變量；蒸汽消耗量D由后續(xù)用氣裝置決定，是該對(duì)象的主要干擾。汽包與循環(huán)管構(gòu)成了水循環(huán)系統(tǒng)。初看起來，汽包水位對(duì)象似乎是一種典型的非自平衡單容水槽，但實(shí)際情況要復(fù)雜的多。其中最突出的一點(diǎn)是水循環(huán)系統(tǒng)中充滿了夾帶著大量蒸汽氣泡的的水，而蒸汽氣泡的總體積會(huì)隨著汽包壓力和膛爐熱負(fù)荷的變化而變化。如果某種原因?qū)е缕目傮w積改變，及是水循環(huán)系統(tǒng)的水量沒有變化，汽包水位也會(huì)隨之變化。2.2.2三沖量控制系統(tǒng)汽包的液位是主沖量(主信號(hào))，蒸汽流量、給水量是輔助沖量，根據(jù)蒸汽流量、給水量的變化及時(shí)校正調(diào)節(jié)閥，從而構(gòu)成了如圖2-3所示的前饋一串級(jí)的復(fù)合調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這就是三沖量控制系統(tǒng)。圖2-4與圖2-5分別是三沖量控制系統(tǒng)的連接圖和方塊圖。系數(shù)C1通?？扇?或稍小于的數(shù)值，C2值計(jì)算相當(dāng)簡(jiǎn)單，按物料平衡要求，有△Qw=a△Qs(式2-1)當(dāng)變送器采用開方器時(shí)△QF=△Q而前饋?zhàn)饔靡鸬慕o水變化為：△Qw=整理后可得到：C2=aQsmax式中Qsmax、Q2.2.3DCS控制系統(tǒng)的選擇=1\*GB3①DCS介紹DCS即集散型控制系統(tǒng)，又稱分布式控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem）。它的主要基礎(chǔ)是4C技術(shù)，即計(jì)算機(jī)－Computer、控制－Control、通信－Communication和CRT顯示技術(shù)。DCS系統(tǒng)通過某種通信網(wǎng)絡(luò)將分布在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)附近的現(xiàn)場(chǎng)控制站和控制中心的操作員站及工程師站等連接起來，以完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備的分散控制和集中操作管理。DCS自1975年問世以來已經(jīng)歷了近三十年的時(shí)間，其可靠性、實(shí)用性不斷提高，功能日益增強(qiáng)。如控制器的處理能力、網(wǎng)絡(luò)通訊能力、控制算法、畫面顯示及綜合管理能力等。DCS系統(tǒng)過去只應(yīng)用在少數(shù)大型企業(yè)的控制系統(tǒng)中，但隨著4C技術(shù)及軟件技術(shù)的迅猛發(fā)展，到目前已經(jīng)在電力、石油、化工、制藥、冶金、建材等眾多行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是電力、石化這樣的行業(yè)。=2\*GB3②DCS的優(yōu)點(diǎn)：高可靠性。由于DCS將系統(tǒng)控制功能分散在各臺(tái)計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用容錯(cuò)設(shè)計(jì)，因此某一臺(tái)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)的故障不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)其它功能的喪失。此外，由于系統(tǒng)中各臺(tái)計(jì)算機(jī)所承擔(dān)的任務(wù)比較單一，可以針對(duì)需要實(shí)現(xiàn)的功能采用具有特定結(jié)構(gòu)和軟件的專用計(jì)算機(jī)，從而使系統(tǒng)中每臺(tái)計(jì)算機(jī)的可靠性也得到提高。開放性。DCS采用開放式、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)中各臺(tái)計(jì)算機(jī)采用局域網(wǎng)方式通信，實(shí)現(xiàn)信息傳輸，當(dāng)需要改變或擴(kuò)充系統(tǒng)功能時(shí)，可將新增計(jì)算機(jī)方便地連入系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)或從網(wǎng)絡(luò)中卸下，幾乎不影響系統(tǒng)其他計(jì)算機(jī)的工作。靈活性。通過組態(tài)軟件根據(jù)不同的流程應(yīng)用對(duì)象進(jìn)行軟硬件組態(tài)，即確定測(cè)量與控制信號(hào)及相互間連接關(guān)系、從控制算法庫選擇適用的控制規(guī)律以及從圖形庫調(diào)用基本圖形組成所需的各種監(jiān)控和報(bào)警畫面，從而方便地構(gòu)成所需的控制系統(tǒng)。易于維護(hù)。功能單一的小型或微型專用計(jì)算機(jī)，具有維護(hù)簡(jiǎn)單、方便的特點(diǎn)，當(dāng)某一局部或某個(gè)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，可以在不影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的情況下在線更換，迅速排除故障。協(xié)調(diào)性。各工作站之間通過通信網(wǎng)絡(luò)傳送各種數(shù)據(jù)，整個(gè)系統(tǒng)信息共享，協(xié)調(diào)工作，以完成控制系統(tǒng)的總體功能和優(yōu)化處理。控制功能齊全。控制算法豐富，集連續(xù)控制、順序控制和批處理控制于一體，可實(shí)現(xiàn)串級(jí)、前饋、解耦、自適應(yīng)和預(yù)測(cè)控制等先進(jìn)控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。DCS的構(gòu)成方式十分靈活，可由專用的管理計(jì)算機(jī)站、操作員站、工程師站、記錄站、現(xiàn)場(chǎng)控制站和數(shù)據(jù)采集站等組成，也可由通用的服務(wù)器、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和可編程控制器構(gòu)成。處于底層的過程控制級(jí)一般由分散的現(xiàn)場(chǎng)控制站、數(shù)據(jù)采集站等就地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制，并通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)傳送到生產(chǎn)監(jiān)控級(jí)計(jì)算機(jī)。生產(chǎn)監(jiān)控級(jí)對(duì)來自過程控制級(jí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中操作管理，如各種優(yōu)化計(jì)算、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、故障診斷、顯示報(bào)警等。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，DCS可以按照需要與更高性能的計(jì)算機(jī)設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)連接來實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的集中管理功能，如計(jì)劃調(diào)度、倉儲(chǔ)管理、能源管理等。=3\*GB3③DCS的結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)上劃分，DCS包括過程級(jí)、操作級(jí)和管理級(jí)。過程級(jí)主要由過程控制站、I/O單元和現(xiàn)場(chǎng)儀表組成，是系統(tǒng)控制功能的主要實(shí)施部分。操作級(jí)包括：操作員站和工程師站，完成系統(tǒng)的操作和組態(tài)。管理級(jí)主要是指工廠管理信息系統(tǒng)（MIS系統(tǒng)），作為DCS更高層次的應(yīng)用，目前國(guó)內(nèi)紙行業(yè)應(yīng)用到這一層的系統(tǒng)較少。DCS的控制程序：DCS的控制決策是由過程控制站完成的，所以控制程序是由過程控制站執(zhí)行的。過程控制站的組成：DCS的過程控制站是一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，主要由電源、CPU（中央處理器）、網(wǎng)絡(luò)接口和I/O組成。I/O：控制系統(tǒng)需要建立信號(hào)的輸入和輸出通道，這就是I/O。DCS中的I/O一般是模塊化的，一個(gè)I/O模塊上有一個(gè)或多個(gè)I/O通道，用來連接傳感器和執(zhí)行器（調(diào)節(jié)閥）。I/O單元：通常，一個(gè)過程控制站是有幾個(gè)機(jī)架組成，每個(gè)機(jī)架可以擺放一定數(shù)量的模塊。CPU所在的機(jī)架被稱為CPU單元，同一個(gè)過程站中只能有一個(gè)CPU單元，其他只用來擺放I/O模塊的機(jī)架就是I/O單元。在本次的設(shè)計(jì)中使用的DCS控制系統(tǒng)所用的I/O模塊為亞當(dāng)4000系列，ADAM-4000系列模塊是通用傳感器到計(jì)算機(jī)的小型接口單元，專門為在惡劣環(huán)境下的可靠運(yùn)行而特別設(shè)計(jì)。該系列產(chǎn)品具有內(nèi)置微處理器，堅(jiān)固的工業(yè)級(jí)塑料外殼，使其可以獨(dú)立提供智能信號(hào)調(diào)理、模擬量I/O、數(shù)字量I/O、數(shù)據(jù)顯示和RS-485通訊等功能。ADAM-4000系列歸屬于三個(gè)范疇：控制器、通訊模塊和I/O模塊，產(chǎn)品應(yīng)用可應(yīng)用于，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)視、工業(yè)過程控制、能源管理、上位控制。安全系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化、產(chǎn)品測(cè)試、直接數(shù)字量控制、繼電器控制。2.2.4PID控制的選擇 本設(shè)計(jì)中所用到的控制方案是比例積分微分控制方案。因?yàn)槠刂埔蠛芨?，所以不允許有余差，而且要求控制能夠盡可能的及時(shí)，反應(yīng)快速，綜合以上特點(diǎn)故選擇比例積分微分控制方案。PID控制方案的特點(diǎn)及選擇依據(jù) 比例控制規(guī)律P：采用P控制規(guī)律能較快地克服擾動(dòng)的影響，它的作用于輸出值較快，但不能很好穩(wěn)定在一個(gè)理想的數(shù)值，不良的結(jié)果是雖較能有效的克服擾動(dòng)的影響，但有余差出現(xiàn)。它適用于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、控制要求不高、被控參數(shù)允許在一定范圍內(nèi)有余差的場(chǎng)合。比例積分控制規(guī)律(PI)：在工程中比例積分控制規(guī)律是應(yīng)用最廣泛的一種控制規(guī)律。積分能在比例的基礎(chǔ)上消除余差，它適用于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、被控參數(shù)不允許有余差的場(chǎng)合。 比例微分控制規(guī)律(PD)：微分具有超前作用，對(duì)于具有容量滯后的控制通道，引入微分參與控制，在微分項(xiàng)設(shè)置得當(dāng)?shù)那闆r下，對(duì)于提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，有著顯著效果。因此，對(duì)于控制通道的時(shí)間常數(shù)或容量滯后較大的場(chǎng)合，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減小動(dòng)態(tài)偏差等可選用比例微分控制規(guī)律。如：加熱型溫度控制、成分控制。需要說明一點(diǎn)，對(duì)于那些純滯后較大的區(qū)域里，微分項(xiàng)是無能為力，而在測(cè)量信號(hào)有噪聲或周期性振動(dòng)的系統(tǒng)，則也不宜采用微分控制。

例積分微分控制規(guī)律(PID)：PID控制規(guī)律是一種較理想的控制規(guī)律，它在比例的基礎(chǔ)上引入積分，可以消除余差，再加入微分作用，又能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。它適用于控制通道時(shí)間常數(shù)或容量滯后較大、控制要求較高的場(chǎng)合。2.2.5控制點(diǎn)的選擇 本設(shè)計(jì)中共有15個(gè)測(cè)量點(diǎn)，見附錄圖1，有6個(gè)溫度測(cè)量點(diǎn)，3個(gè)流量測(cè)量點(diǎn)，5個(gè)壓力測(cè)量點(diǎn)和1個(gè)液位測(cè)量點(diǎn)。圖2-6為所有測(cè)量點(diǎn)以及儀表的匯總。圖2-6儀表匯總表圖2-6儀表匯總表 圖4-6儀表匯總圖4-6儀表匯總 3調(diào)節(jié)閥孔板計(jì)算3.1調(diào)節(jié)閥計(jì)算=1\*GB3①確定計(jì)算流量由所給工況可知：Q=20.3m3/h,=1g/cm3，=26.4m3/h,7.9m3/h，=2\*GB3②確定計(jì)算壓差根據(jù)調(diào)節(jié)閥工作流量特性的選擇表選擇工作流量特性為直線特性并取S=0.4，所以取理想流量特性為等百分比特性。ΔPv=300=3\*GB3③計(jì)算流量系數(shù)Kmax==4\*GB3④確定流量系數(shù)查閱精小型氣動(dòng)薄膜單座閥、雙座閥參數(shù)表得：Kv=27.5=5\*GB3⑤驗(yàn)算調(diào)節(jié)閥開度根據(jù)等百分比特性調(diào)節(jié)閥開度計(jì)算公式，

帶入計(jì)算得：Kmax=87.7%，Kmin=6\*GB3⑥驗(yàn)算可調(diào)比R校驗(yàn)合格；需要說明的是，此處的管徑為68mm，我曾嘗試過取等徑的調(diào)節(jié)閥，但是，調(diào)節(jié)閥開度驗(yàn)算不合格，故不能選擇，由于管徑與調(diào)節(jié)閥直徑不一致所以此處需要變徑管。3.2孔板的計(jì)算=1\*GB3①工況最大流量為：=7.33Kg/s最小流量為：2.2Kg/s工作流量為：Q=5.64Kg/s工況溫度為：143℃，管徑為：φ68*5黏度：0.196mPa.s,密度為：ρ=1000Kg/m3=2\*GB3②求雷諾數(shù)設(shè)計(jì)雷諾數(shù)為：Re最小雷諾數(shù)為：Re=3\*GB3③求差壓上限差壓上限值：β=0.41135lgRe-1.36228=0.85,取β=0.5；C=0.5961+0.0261=0.60,其中A=0.034，M=0.22，L1=0，L2=0.055所以，??=4\*GB3④迭代計(jì)算A設(shè)β利用C1同理可得；所以取孔徑比為：β=0.5623則內(nèi)徑為d=Dβ=32.48mm=5\*GB3⑤校驗(yàn)流量；qq4儀表選型4.1溫度儀表選型4.1.1溫度變送器的介紹溫度變送器一般選擇熱電阻或熱電偶。熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測(cè)元件之一，熱電偶工作原理是基于賽貝克(seeback)效應(yīng),即兩種不同成分的導(dǎo)體兩端連接成回路，如兩連接端溫度不同，則在回路內(nèi)產(chǎn)生熱電流的物理現(xiàn)象。其優(yōu)點(diǎn)是：①測(cè)量精度高。因熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。②測(cè)量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可邊續(xù)測(cè)量，某些特殊熱電偶最低可測(cè)到-269℃（如金鐵鎳鉻），最高可達(dá)+2800℃（如鎢-錸）。③構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護(hù)套管，用起來非常方便。熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測(cè)器。它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱是阻的測(cè)量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。4.1.2溫度變送器的選擇及儀表參數(shù)本設(shè)計(jì)中選擇了TR-301(438℃)一個(gè)個(gè)熱電偶溫度變送器，TR-302（319℃），TR-303（210℃），TR-304（200℃），TR-305(323℃)，TR-306(143℃)五個(gè)熱電阻溫度變送器，一般在選擇熱電阻與熱電偶時(shí)，主要的依據(jù)是所測(cè)溫度的高低，一般當(dāng)溫度低于400℃時(shí)，選擇熱電阻溫度變送器，而當(dāng)溫度高于400℃時(shí)，則選擇熱電偶溫度變送器。(1)熱電偶變送器相關(guān)數(shù)據(jù)型號(hào)：SBWR-2460，位號(hào)：TR-301測(cè)量介質(zhì)：粗煤氣套管材料：不銹鋼分度號(hào)：E，（E鎳鉻-康銅，S測(cè)量范圍0-1600℃，K測(cè)量范圍0-1300℃，E測(cè)量范圍0-800，而且E變送器價(jià)格最低，且能滿足測(cè)量精度）保護(hù)套管外徑：φ16精度等級(jí)：±0.75%t防爆等級(jí)：EXdⅡCT3（查表所得）安裝形式：固定螺紋式量程：0-800℃插入深度/長(zhǎng)度：350/500（管徑φ650）(2)熱電阻溫度變送器相關(guān)數(shù)據(jù)由于測(cè)量介質(zhì),管徑等的不同，所以選擇了不同的兩類型的溫度變送器，分別是TR-302，TR-303，TR-304，TR-305和TR-306。=1\*GB3①TR-302到TR-305數(shù)據(jù)規(guī)格如下：型號(hào)：KZW/P-240測(cè)量介質(zhì)：粗煤氣分度號(hào)：Pt100保護(hù)套管外徑：φ16套管材料：不銹鋼精度等級(jí)：B級(jí)（±（0.3+0.002|t|）防爆等級(jí)：EXdⅡCT3（查表得）安裝形式：固定螺紋式插入深度/長(zhǎng)度：350/500（φ650）量程：計(jì)算同熱電偶；TR-302：0-600℃,TR-303：0-400℃TR-304：0-350℃,TR-305:0-600℃=2\*GB3②TR-306數(shù)據(jù)規(guī)格如下：型號(hào)：WZPK-24測(cè)量介質(zhì)：水分度號(hào)：Pt100保護(hù)套管外徑：φ6套管材料：不銹鋼精度等級(jí)：A級(jí)（±（0.15+0.002|t|）防爆等級(jí)：EXdⅡCT3安裝形式：法蘭安裝插入深度/長(zhǎng)度：35/50（管徑φ68）量程：0-250℃4.2流量變送器選取4.2.1流量變送器的介紹按測(cè)量原理分類：容積式、速度式、差壓式、質(zhì)量式。容積式流量計(jì)：以單位時(shí)間內(nèi)所排出的流體的固定容積的數(shù)目作為測(cè)量依據(jù)來計(jì)算流量的儀表。（橢圓齒輪式、活塞式）速度式流量計(jì)：以測(cè)量流體在管道內(nèi)的流速作為測(cè)量依據(jù)來計(jì)算流量的儀表。（電磁式、渦輪式等）差壓式（也稱節(jié)流式）流量計(jì)：是基于流體流動(dòng)的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力差而實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的。它是目前工業(yè)生產(chǎn)過程中流量測(cè)量最成熟、最常用的方法之一。質(zhì)量流量計(jì)：以測(cè)量流體流過的質(zhì)量M為依據(jù)的流量計(jì)。質(zhì)量流量計(jì)分直接式和間接式兩種。在眾多流量計(jì)中各有用途，本設(shè)計(jì)中選擇了兩個(gè)流量變送器分別是：孔板流量計(jì)和渦街流量計(jì)。4.2.2孔板流量計(jì)的選擇及儀表參數(shù)選擇理由：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無可動(dòng)部件；可靠性較高；復(fù)現(xiàn)性能好；適應(yīng)性較廣，它適用于各種工況下的單相流體，適用的管道直徑范圍寬，可以配用通用差壓計(jì)；裝置已標(biāo)準(zhǔn)化?？装辶髁坑?jì)相關(guān)數(shù)據(jù)：型號(hào)：DT-LGK9568Y11W(DT-LG型號(hào)，K孔板，95公稱壓力，68口徑，Y法蘭連接，1液體，1低壓差量程，W節(jié)流裝置傳感器)位號(hào)：FR-308B測(cè)量介質(zhì)：水量程：0~150KPa（差壓上限值為95KPa）精度等級(jí)：0.5級(jí)防爆等級(jí)：EXdⅡCT3安裝形式：法蘭連接節(jié)流裝置形式：標(biāo)準(zhǔn)孔板孔徑比：0.56mm節(jié)流孔徑：32.48mm孔板材質(zhì)：不銹鋼量程比：1:10特別要說明的是，這個(gè)流量變送器器是一體化流量變送器即，孔板和流量計(jì)是一體的，孔板已于上面計(jì)算。4.2.3渦街流量計(jì)的選擇及儀表參數(shù)(1)選擇理由：壓力損失小，量程范圍大，精度高，在測(cè)量工況體積流量時(shí)幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。無可動(dòng)機(jī)械零件，因此可靠性高，維護(hù)量小。儀表參數(shù)能長(zhǎng)期穩(wěn)定。渦街流量計(jì)采用壓電應(yīng)力式傳感器,可靠性高，可在-20℃～+250℃的工作溫度范圍內(nèi)工作。有模擬標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),也有數(shù)字脈沖信號(hào)輸出，容易與計(jì)算機(jī)等數(shù)字系統(tǒng)配套使用，是一種比較先進(jìn)、理想的測(cè)量?jī)x器。(2)渦街流量計(jì)相關(guān)參數(shù)：LUGB型旋渦流量計(jì)又稱渦街流量計(jì)是利用流體振動(dòng)原理而開發(fā)的一種新型流量計(jì)，廣泛應(yīng)用在石油、化工、冶金、造紙等行業(yè)流體的計(jì)量，該流量計(jì)無可動(dòng)部件，可靠性強(qiáng)、精度高、壽命長(zhǎng)，可在很寬的流量范圍內(nèi)精確測(cè)量介質(zhì)的瞬時(shí)流量和累計(jì)流量，其不受介質(zhì)溫度、壓力、粘度及組分的影響，同時(shí)不堵、不卡、不易結(jié)垢、耐高溫、高壓、安全防爆、適用于惡劣環(huán)境。流量計(jì)分一體化顯示和遠(yuǎn)傳顯示，并可輸出脈沖信號(hào)、電流信號(hào)或485、Hart協(xié)議等與微機(jī)聯(lián)網(wǎng)。型號(hào)：LUGB位號(hào)：FR-308A測(cè)量介質(zhì)：水蒸汽量程：0-5000m3/h和0-10000m3/h精度等級(jí)：0.5級(jí)防爆等級(jí)：EXdⅡCT3安裝形式：法蘭連接測(cè)量元件材質(zhì)：不銹鋼量程比：1:10以上儀表是在滿足量程范圍，測(cè)量精度和滿足防爆等級(jí)的情況下選擇的結(jié)果。4.3液位變送器4.3.1液位變送器的介紹液位變送器按其工作原理分為：直讀式：玻璃管液位計(jì)、玻璃板液位計(jì)等。差壓式：利用液柱或物料堆積對(duì)某定點(diǎn)產(chǎn)生壓力的原理而工作。浮力式：利用浮子高度或浮力隨液位高度而變化的原理工作。電磁式：使物位的變化轉(zhuǎn)換為一些電量的變化，如電容。核輻射：利用射線透過物料時(shí)其強(qiáng)度隨物質(zhì)層的厚度而變化的原理。光學(xué)式：利用物位對(duì)光波的遮斷和反射原理工作。聲波式：由于物位的變化引起聲阻抗的變化、聲波的遮斷和聲波反射距離的不同，測(cè)出這些變化就可測(cè)知物位。根據(jù)工作原理分為聲波遮斷式、反射式和阻尼式。4.3.2液位變送器的選擇及儀表參數(shù)本設(shè)計(jì)中選擇的是差壓式液位變送器。選擇理由如下：差壓式液位變送器測(cè)量范圍廣，易于校正，且易于遠(yuǎn)傳。差壓式液位變送器相關(guān)數(shù)據(jù)：EB系列LT型液位變送器是一種直接安裝在管道上的現(xiàn)場(chǎng)儀表，由于隔離膜片直接與介質(zhì)接觸，不須用導(dǎo)壓管引出壓力，可對(duì)各種容器內(nèi)的液體進(jìn)行精密的液位和密度測(cè)量。輸出工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的(4～20)mA信號(hào),0～100%線性指針表等。同時(shí)可根據(jù)客戶要求提供智能HART通訊輸出。多種顯示方式可供選擇。測(cè)量對(duì)象：開口或密封容器的液位。型號(hào)：EB3351/1151LT測(cè)量介質(zhì)：水量程：0-1m測(cè)量與元件材質(zhì)：304不銹鋼本體材質(zhì)：304不銹鋼精度等級(jí)：0.5級(jí)防爆等級(jí)：EXdⅡCT3安裝形式：法蘭連接，測(cè)裝以上儀表是在滿足量程范圍，測(cè)量精度和滿足防爆等級(jí)的情況下選擇的結(jié)果。4.4壓力變送器的選擇4.4.1儀表選型原則(1)變送器要測(cè)量什么樣的壓力：先確定系統(tǒng)中要確認(rèn)測(cè)量的壓力最大值，一般而言，需要選擇一個(gè)具有比最大值還要大1.5倍左右的壓力量程的變送器。這主要是在很多系統(tǒng)，特別是水壓測(cè)量和加工處理中，有峰值和持續(xù)不規(guī)則的上下波動(dòng)，這種瞬間的峰值能破壞壓力傳感器，然而，由于這樣做會(huì)精度下降。于是，可以用一個(gè)緩沖器來降低壓力毛刺，但這樣會(huì)降低傳感器的響應(yīng)速度。所以在選擇變送器時(shí)，要充分考慮壓力范圍，精度與其穩(wěn)定性。(2)什么樣的壓力介質(zhì)：要考慮的是壓力變送器所測(cè)量的介質(zhì)，黏性液體、泥漿會(huì)堵上壓力接口，溶劑或有腐蝕性的物質(zhì)會(huì)不會(huì)破壞變送器中與這些介質(zhì)直接接觸的材料。一般的壓力變送器的接觸介質(zhì)部分的材質(zhì)采用的是316不銹鋼，如果介質(zhì)對(duì)316不銹鋼沒有腐蝕性，那么基本上所有的壓力變送器都適合對(duì)介質(zhì)壓力的測(cè)量；如果介質(zhì)對(duì)316不銹鋼有腐蝕性，那么就要采用化學(xué)密封，這樣不但起到可以測(cè)量介質(zhì)的壓力，也可以有效的阻止介質(zhì)與壓力變送器的接液部分的接觸，從而起到保護(hù)壓力變送器，延長(zhǎng)了壓力變送器的壽命。(3)變送器需要多大的精度：決定精度的有：非線性、遲滯性、非重復(fù)性、溫度、零點(diǎn)偏置刻度、溫度的影響，精度越高，價(jià)格也就越高。每一種電子式的測(cè)量計(jì)都會(huì)有精度誤差，但是由于各個(gè)國(guó)家所標(biāo)的精度等級(jí)是不一樣的。(4)變送器的溫度范圍：通常一個(gè)變送器會(huì)標(biāo)定兩個(gè)溫度范圍，即正常操作的溫度范圍和溫度可補(bǔ)償?shù)姆秶?。正常操作溫度范圍是指變送器在工作狀態(tài)下不被破壞的時(shí)候的溫度范圍，溫度補(bǔ)范圍時(shí)，可能會(huì)達(dá)不到其應(yīng)用的性能指標(biāo)。溫度補(bǔ)償范圍是一個(gè)比操作溫度范圍小的典型范圍。在這個(gè)范圍內(nèi)工作，變送器肯定會(huì)達(dá)到其應(yīng)有的性能指標(biāo)。溫度變從兩方面影響著其輸出，一是零點(diǎn)漂移；二是影響滿量程輸出。如：滿量程的+/-X%/℃，讀數(shù)的+/-X%/℃，在超出溫度范圍時(shí)滿量程的+/-X%，在溫度補(bǔ)償范圍內(nèi)時(shí)讀數(shù)的+/-X%，如果沒有這些參數(shù)，會(huì)導(dǎo)至在使用中的不確定性。變送器輸出的變化到度是由壓力變化引起的，還是由溫度變化引起的。(5)需要得到怎樣的輸出信號(hào)：mV、V、mA及頻率輸出數(shù)字輸出，選擇怎樣的輸出取決于多種因素，包括變送器與系統(tǒng)控制器或顯示器間的距離，是否存在“噪聲”或其他電子干擾信號(hào)。是否需要放大器，放大器的位置等。對(duì)于許多變送器和控制器間距離較短的OEM設(shè)備，采用mA輸出的變送器最為經(jīng)濟(jì)而有效的解決方法，如果需要將輸出信號(hào)放大，最好采用具有內(nèi)置放大的變送器。對(duì)于遠(yuǎn)距離傳輸出或存在較強(qiáng)的電子干擾信號(hào)，最好采用mA級(jí)輸出或頻率輸出。如果在RFI或EMI指標(biāo)很高的環(huán)境中，除了要注意到要選擇mA或頻率輸出外，還要考慮到特殊的保護(hù)或過濾器。(6)選擇怎樣的勵(lì)磁電壓：輸出信號(hào)的類型決定選擇怎么樣的勵(lì)磁電壓。許多放大變送器有內(nèi)置的電壓調(diào)節(jié)裝置，能夠得到的一個(gè)工作電壓決定是否采用帶有調(diào)節(jié)器的傳感器，選擇傳送器時(shí)要綜合考慮工作電壓與系統(tǒng)造價(jià)。(7)是否需要具備互換性的變送器：確定所需的變送器是否能夠適應(yīng)多個(gè)使用系統(tǒng)。一般來講，這一點(diǎn)很重要。尤其是對(duì)于OEM產(chǎn)品，一旦將產(chǎn)品送到客戶手中，那么客戶用來校準(zhǔn)的花銷是相當(dāng)大的。如果產(chǎn)品具有良好的互換性，那么即使是改變所用的變送器，也不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的效果。(8)變送器超時(shí)工作后需要保持穩(wěn)定度：大部分變送器在經(jīng)過超時(shí)工作后會(huì)產(chǎn)生“漂移”，因此很有必要在購買前了解變送器的穩(wěn)定度，這種預(yù)先的工作能減少將來使用中會(huì)出現(xiàn)的種種麻煩。(9)變送器的封裝：變送器的封裝，尤其往往容易忽略是它的機(jī)架，然而這一點(diǎn)在以后使用中會(huì)逐漸暴露出其缺點(diǎn)。在選購傳送器傳一定要考慮到將來變送器的工作環(huán)境，濕度如何，怎樣安裝變送器，會(huì)不會(huì)有強(qiáng)烈的撞擊或振動(dòng)等。(10)在變送器與其它電子設(shè)備間采用怎樣的連接：是否需要采用短距離連接，若是采用長(zhǎng)距離連接，是否需要采用一個(gè)連接器。4.4.2壓力變送器的選擇及儀表參數(shù) 本設(shè)計(jì)中選擇的是電容式壓力變送器，這是根據(jù)以上選取原則的結(jié)果；所選的五個(gè)壓力變送型號(hào)、規(guī)格等都是一樣的電容式壓力變送器； 變送器主要用于測(cè)量氣體、液體、和蒸氣的壓力、負(fù)壓和絕對(duì)壓力等參數(shù)，然后將其轉(zhuǎn)換成4-20mA.DC信號(hào)輸出。

變送器包括GP型（表壓力）和AP型（絕對(duì)壓力）兩種類型。GP和AP型與智能放大板組合，可構(gòu)成智能型壓力變送器，它可通過符合HART協(xié)議的手操器相互通訊，進(jìn)行設(shè)定和監(jiān)控。

GP型壓力變送器的δ室，一側(cè)接受被測(cè)壓力信號(hào)，另一側(cè)則與大氣壓力貫通，因此可用于測(cè)量表壓力或負(fù)壓。

AP絕對(duì)壓力變送器的δ室,一側(cè)接受被測(cè)絕對(duì)壓力信號(hào)，另一側(cè)被封閉成高真空基準(zhǔn)室，可以測(cè)量排氣系統(tǒng)、蒸餾塔、蒸發(fā)器和結(jié)晶器等的絕對(duì)壓力；以下是具體參數(shù)：型號(hào)：JT-1151GP8（JT-1151—型號(hào)，AP—類型，8—代號(hào)）位號(hào)：PR-313~PR-317（5個(gè)）測(cè)量介質(zhì)：粗煤氣量程：0—3MPa（同上）精度等級(jí)：0.25級(jí)防爆等級(jí)：EXdⅡCT3（同上）安裝形式：法蘭連接本體材質(zhì)：不銹鋼量程比：1:104.5氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選擇4.5.1調(diào)節(jié)閥的選擇及儀表參數(shù)本設(shè)計(jì)選擇的調(diào)節(jié)閥是氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥理由如下：即使發(fā)生泄不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，其工作環(huán)境適應(yīng)性好，在易燃、易爆、強(qiáng)磁和強(qiáng)輻射等惡劣環(huán)境中也不受影響，可在斷電、斷油源、斷信號(hào)時(shí)使閥門復(fù)位到一個(gè)事先設(shè)定的安全位置，使閥門所在的系統(tǒng)得到保護(hù)，同時(shí)由于空氣的可壓縮性，氣動(dòng)的動(dòng)作穩(wěn)定性稍差。氣動(dòng)執(zhí)行閥相關(guān)數(shù)據(jù)：ZJHP、ZJHM精小型氣動(dòng)薄膜直通單座、套筒調(diào)節(jié)閥采用頂導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，配用多彈簧執(zhí)行機(jī)構(gòu)。具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、動(dòng)作靈敏、流體通道呈S流線型、壓降損失小、閥容量大、流量特性精確、拆裝方便等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于精確控制氣體、液體等介質(zhì)的工藝參數(shù)如壓力、流量、液位保持在給定值。特別適用于允許泄漏小且閥前后壓差不大的工作場(chǎng)合。

本系列產(chǎn)品有標(biāo)準(zhǔn)型、調(diào)節(jié)切斷型、波紋管密封型、夾套保溫型等多種品種。產(chǎn)品公稱壓力等級(jí)有PN16、40、64；公稱通徑范圍DN20～300。適用液體溫度由-200℃至+560℃范圍內(nèi)多種檔次。泄漏量標(biāo)準(zhǔn)有Ⅳ級(jí)或Ⅵ級(jí)，流量特性為線性或等百分比。多種多樣的品格規(guī)格可供選擇。型號(hào)：HTS/ZJHP控制對(duì)象：汽包液位氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：薄膜式公稱通徑：40mm流量系數(shù)：Kv防爆等級(jí)：EXdⅡCT3安裝形式：法蘭連接閥芯材質(zhì)：1Cr18Ni9Ti作用形式：氣關(guān)閥以上儀表是在滿足量程范圍，測(cè)量精度和滿足防爆等級(jí)的情況下選擇的結(jié)果，特別注意的是本氣動(dòng)執(zhí)行閥上自帶相應(yīng)的電/氣閥門定位器。4.6I/O模塊相關(guān)參數(shù)4.6.1熱電偶模塊相關(guān)參數(shù) 本設(shè)計(jì)選擇的熱電偶模塊是亞當(dāng)4000系列ADAM4018；ADAM-4018支持6路差分，2路單端信號(hào)，電壓輸入范圍+/-15mV，+/-50mV，+/-100mV，+/-500mV，+/-1V，+/-2.5V，+/-20mA。如果測(cè)試電流信號(hào)，需在該通道的輸入端口并聯(lián)一125歐姆的精密電阻；具體見熱電偶回路圖。

4.6.2熱電阻模塊相關(guān)參數(shù) ADAM-4015是16位A/D

6通道的熱電阻輸入模塊，可以采集兩線制和三線制熱電阻輸入信號(hào)。ADAM-4015T是16位A/D

6通道的熱敏電阻輸入模塊，可以采集熱敏電阻輸入信號(hào)。它為所有通道都提供了可編程的輸入范圍，同時(shí)具有斷線檢測(cè)功能。這些模塊為工業(yè)測(cè)量和監(jiān)控的應(yīng)用中提供很好的性價(jià)比；既支持Advantech的ASCII協(xié)議，也支持Modbus協(xié)議，而且它的模擬量輸入通道和模塊之間還提供了3000V的電壓隔離，這樣就有效的防止模塊在受到高壓沖擊時(shí)而損壞；具體接線見熱電阻回路圖。ADAM-4015：通道：六通道差分輸入

熱電阻類型：Pt100，Pt1000，BALCO500，Ni

溫度范圍：Pt100：-50

-

150℃，0-100

℃，0-200℃，0-400℃，-200-200℃

IEC

RTD

100歐姆（a=0.00385）

JIS

RTD

100歐姆（a=0.00392）

采樣速率：10采樣點(diǎn)/秒（所有通道）

輸入阻抗：10兆歐

精度：+/-0.1％或更高

4.6.3模擬量輸入模塊相關(guān)參數(shù)本設(shè)計(jì)中選擇的是ADAM-4017+和ADAM-4017具體介紹如下：ADAM-4017/4017+是16位A/D

8通道的模擬量輸入模塊，可以采集電壓、電流等模擬量輸入信號(hào)。它為所有通道都提供了可編程的輸入范圍，這些模塊為工業(yè)測(cè)量和監(jiān)控的應(yīng)用中提供很好的性價(jià)比；而且它的模擬量輸入通道和模塊之間還提供了3000V的電壓隔離，這樣就有效的防止模塊在受到高壓沖擊時(shí)而損壞。

ADAM-4017支持6路差分，2路單端信號(hào)，輸入范圍+/-150mV，+/-500mV，+/-1V，+/-5V，+/-10V，+/-20mA。如果測(cè)試電流信號(hào)，需在該通道的輸入端口并聯(lián)一125歐姆的精密電阻。

ADAM-4017+支持8路差分信號(hào)，還支持Modbus協(xié)議。各通道可獨(dú)立設(shè)置其輸入范圍，

同時(shí)在模塊右側(cè)使用了一個(gè)撥碼開關(guān)來設(shè)置INT*

和正常工作狀態(tài)的切換，4017+還增加了4~20mA的輸入范圍，測(cè)量電流時(shí)，不需要外接電阻，只需打開盒蓋，設(shè)置跳線到△即可。ADAM-4017： 通道：

6通道差分，2通道單端

輸入范圍：

毫伏電壓輸入：±150

mV

和

±500

mV

電壓輸入：±1

V,

±5

V,

和

±10

V

電流輸入：±20mA

（需外接125Ω電阻）

模塊按工程單位的方式給主機(jī)數(shù)據(jù)（V，Mv，mA）ADAM-4017+：通道數(shù)

：8

輸入類型

：mV,V,mA

輸入范圍

：+/-150mV,

+/-500mV,

+/-1mV,

+/-5mV,

+/-10mV,

+/-20mV,

4～20mA

隔離電壓：

3000VDC最高額定電壓

：＋/-35V

采樣速率：

10個(gè)采樣點(diǎn)/秒(總的)

輸入阻抗

：20M?

精確度

≤+/-0.1%

功率

1.2W

4.6.4模擬量輸出模塊相關(guān)參數(shù)本設(shè)計(jì)中選擇的是ADAM-4024具體介紹如下：ADAM-4024是4路模擬量輸出通道，分辨率為12位，輸出范圍0-20mA，4-20mA，+/-10V，支持Modbus協(xié)議。用戶可以通過配置軟件配置電壓或電流的建立速率和啟動(dòng)輸出。技術(shù)說明

：-電壓輸出

0～10V(可編程輸出斜率：0.0625～64

V/Sec)

-電流輸出:

0～20mA或4～20mA

(可編程輸出斜率：0.125～128

mA/Sec)模塊按照配置設(shè)置,接收主機(jī)以以下其中一種形式發(fā)送的數(shù)據(jù)以-工程單位(mV,V或mA)

-滿量程百分比-十六進(jìn)制表示的二進(jìn)制補(bǔ)碼 5組態(tài)王操作5.1組態(tài)王介紹及其特點(diǎn)組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是新型的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，它以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺(tái)構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。組態(tài)王kingview6.55是亞控科技根據(jù)當(dāng)前的自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，面向低端自動(dòng)化市場(chǎng)及應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)一體化為目標(biāo)開發(fā)的一套產(chǎn)品。該產(chǎn)品以搭建戰(zhàn)略性工業(yè)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)為目標(biāo)，集成了對(duì)亞控科技自主研發(fā)的工業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫（KingHistorian）的支持，可以為企業(yè)提供一個(gè)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)流程進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總、分析及管理的有效平臺(tái)，使企業(yè)能夠及時(shí)有效地獲取信息，及時(shí)地做出反應(yīng)，以獲得最優(yōu)化的結(jié)果。組態(tài)王保持了其早期版本功能強(qiáng)大、運(yùn)行穩(wěn)定且使用方便的特點(diǎn)，并根據(jù)國(guó)內(nèi)眾多用戶的反饋及意見，對(duì)一些功能進(jìn)行了完善和擴(kuò)充。組態(tài)王kingview6.55提供了豐富的、簡(jiǎn)捷易用的配置界面，提供了大量的圖形元素和圖庫精靈，同時(shí)也為用戶創(chuàng)建圖庫精靈提供了簡(jiǎn)單易用的接口；該款產(chǎn)品的歷史曲線、報(bào)表及web發(fā)布功能進(jìn)行了大幅提升與改進(jìn)，軟件的功能性和可用性有了很大的提高。組態(tài)王在保留了原報(bào)表所有功能的基礎(chǔ)上新增了報(bào)表向?qū)Чδ?，能夠以組態(tài)王的歷史庫或KingHistorian為數(shù)據(jù)源，快速建立所需的班報(bào)表、日?qǐng)?bào)表、周報(bào)表、月報(bào)表、季報(bào)表和年報(bào)表。此外，還可以實(shí)現(xiàn)值的行列統(tǒng)計(jì)功能。組態(tài)王在web發(fā)布方面取得新的突破，全新版的Web發(fā)布可以實(shí)現(xiàn)畫面發(fā)布，數(shù)據(jù)發(fā)布和OCX控件發(fā)布，同時(shí)保留了組態(tài)王Web的所有功能：IE瀏覽客戶端可以獲得與組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)相同的監(jiān)控畫面，IE客戶端與Web服務(wù)器保持高效的數(shù)據(jù)同步，通過網(wǎng)絡(luò)您可以在任何地方獲得與Web服務(wù)器上相同的畫面和數(shù)據(jù)顯示、報(bào)表顯示、報(bào)警顯示等，同時(shí)可以方便快捷的向工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)布控制命令，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制的功能。組態(tài)王集成了對(duì)KingHistorian的支持，且支持?jǐn)?shù)據(jù)同時(shí)存儲(chǔ)到組態(tài)王歷史庫和工業(yè)庫，極大地提高了組態(tài)王的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，能夠更好地滿足大點(diǎn)數(shù)用戶對(duì)存儲(chǔ)容量和存儲(chǔ)速度的要求。KingHistorian是亞控新近推出的獨(dú)立開發(fā)的工業(yè)數(shù)據(jù)庫。具有單個(gè)服務(wù)器支持高達(dá)100萬點(diǎn)、256個(gè)并發(fā)客戶同時(shí)存儲(chǔ)和檢索數(shù)據(jù)、每秒檢索單個(gè)變量超過20,000條記錄的強(qiáng)大功能。能夠更好地滿足高端客戶對(duì)存儲(chǔ)速度和存儲(chǔ)容量的要求，完全滿足了客戶實(shí)時(shí)查看和檢索歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)的要求。它具有適應(yīng)性強(qiáng)、開放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。通?？梢园堰@樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個(gè)層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對(duì)下連接控制層，對(duì)上連接管理層，它不但實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，且在自動(dòng)控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開發(fā)的重要作用。尤其考慮三方面問題：畫面、數(shù)據(jù)、動(dòng)畫。通過對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)要求及實(shí)現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。組態(tài)軟件也為試驗(yàn)者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗(yàn)者實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。而且，它能充分利用Windows的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動(dòng)畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報(bào)警窗口、實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線等，可便利的生成各種報(bào)表。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能。5.2組態(tài)王的外部設(shè)備和數(shù)據(jù)詞典5.2.1定義外部設(shè)備組態(tài)王把那些需要與之交換數(shù)據(jù)的設(shè)備或程序都作為外部設(shè)備。外部設(shè)備包括：下位機(jī)（PLC、儀表、板卡等），它們一般通過串行口和上位機(jī)交流數(shù)據(jù)；其他Windows應(yīng)用程序，它們之間一般通過DDE交換數(shù)據(jù)；外部設(shè)備還包括網(wǎng)絡(luò)上的其他計(jì)算機(jī)。只有在定義了外部設(shè)備之后，組態(tài)王才能通過I/O變量和它們交換數(shù)據(jù)。本設(shè)計(jì)中選擇了兩個(gè)PLC和com2連接，即PLC1和PLC2，而PLC的寄存器可以產(chǎn)生一定的數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行一些信號(hào)輸入的運(yùn)行及操作。圖5-1是PLC1的具體數(shù)據(jù)，由于PLC2的類型和PLC1完全一致，故不在此贅述。5.2.2構(gòu)造的數(shù)據(jù)詞典數(shù)據(jù)庫是“組態(tài)王”軟件的核心部分，數(shù)據(jù)庫是聯(lián)系上位機(jī)和下位機(jī)的橋梁。數(shù)據(jù)庫中變量的集合形象地稱為“數(shù)據(jù)詞典”，數(shù)據(jù)詞典記錄了所有用戶可使用的數(shù)據(jù)變量的詳細(xì)信息。本設(shè)計(jì)中一共定義了24個(gè)變量，其中包括15個(gè)測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)和9個(gè)便于組態(tài)王操作的變量，具體變量見下圖5-2。圖5-1PLC1相關(guān)數(shù)據(jù)“I/O變量”指的是組態(tài)王與外部設(shè)備或其它應(yīng)用程序交換的變量。這種數(shù)據(jù)交換是雙向的、動(dòng)態(tài)的，就是說在組態(tài)王系統(tǒng)運(yùn)行過程中，每當(dāng)I/O變量的值改變時(shí)，該值就會(huì)自動(dòng)寫入外部設(shè)備或遠(yuǎn)程應(yīng)用程序；每當(dāng)外部設(shè)備或遠(yuǎn)程應(yīng)用程序中的值改變時(shí)，組態(tài)王系統(tǒng)中的變量值也會(huì)自動(dòng)改變。所以，那些從下位機(jī)采集來的數(shù)據(jù)、發(fā)送給下位機(jī)的指令，都需要設(shè)置成“I/O變量”。圖5-1PLC1相關(guān)數(shù)據(jù)那些不需要和外部設(shè)備或其它應(yīng)用程序交換，只在組態(tài)王內(nèi)使用的變量，比如計(jì)算過程的中間變量，就可以設(shè)置成“內(nèi)存變量”。圖5-3和圖5-4是I/O型變量TR-301的基本屬性和報(bào)警定義，由于I/O型變量的基本屬性和報(bào)警定義都一致，所以在此處僅做出圖5-3和圖5-4。圖5-5是內(nèi)存型變量開關(guān)控制的基本屬性，同樣其他內(nèi)存變量的定義和該變量一致，此處不再贅述。圖5-4FR-301（I/O型）的報(bào)警定義圖5-3FR-301（I/O型）的基本屬性圖5-4FR-301（I/O型）的報(bào)警定義圖5-3FR-301（I/O型）的基本屬性5-4TR-301(I/O型)報(bào)警定義5-4TR-301(I/O型)報(bào)警定義圖5-2數(shù)據(jù)詞典中的變量圖5-2數(shù)據(jù)詞典中的變量 圖5-5開關(guān)控制（內(nèi)存型）基本屬性圖5-5開關(guān)控制（內(nèi)存型）基本屬性圖5-3TR-301(I/O型)變量定義圖5-3TR-301(I/O型)變量定義圖圖5-4TR-301(I/O型)報(bào)警定義圖5-5開關(guān)控制(內(nèi)存型)變量定義圖5-5開關(guān)控制(內(nèi)存型)變量定義 5.3組態(tài)王的重要部分設(shè)計(jì)說明5.3.1創(chuàng)建歷史趨勢(shì)曲線控件(1)新建一畫面，名稱為：歷時(shí)趨勢(shì)曲線畫面(2)選擇工具箱中的工具，在畫面上輸入文字：歷史趨勢(shì)曲線。(3)選擇工具箱中的工具，在畫面中插入通用控件窗口中的“歷史趨勢(shì)曲線”控件,選中此控件，單擊鼠標(biāo)右鍵在彈出的下拉菜單中執(zhí)行“控件屬性”命令，彈出控件屬性對(duì)話框。歷史趨勢(shì)曲線屬性窗口分為五個(gè)屬性頁：曲線屬性頁、坐標(biāo)系屬性頁、預(yù)置打印選項(xiàng)屬性頁、報(bào)警區(qū)域選項(xiàng)屬性頁、游標(biāo)配置選項(xiàng)屬性頁。曲線屬性頁：在此屬性頁中您可以利用“增加”按鈕添加歷史曲線變量，并設(shè)置曲線的采樣間隔（即：在歷史曲線窗口中繪制一個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔）。單擊此屬性頁中的“增加”按鈕彈出“增加曲線”對(duì)話框.單擊“本站點(diǎn)”左側(cè)的“+”符號(hào)，系統(tǒng)將工程中所有設(shè)置了記錄屬性的變量顯示出來，選擇“原料油液位”變量后，此變量自動(dòng)顯示在“變量名稱”后面的編輯框中。其它屬性設(shè)置如下：繪制方式：模擬數(shù)據(jù)來源：使用組態(tài)王數(shù)據(jù)庫單擊“確定”按鈕后關(guān)閉此窗口。其他屬性的設(shè)置基本與曲線屬性類似。5.3.2創(chuàng)建X-Y控件(1)新建一畫面，名稱為：XY控件畫面。(2)選擇工具箱中的工具，在畫面上輸入文字：XY控件。(3)單擊工具箱中的工具，在彈出的創(chuàng)建控件窗口中雙擊“趨勢(shì)曲線”類中的“X-Y軸曲線”控件，在畫面上繪制XY曲線窗口。(4)選中并雙擊此控件，彈出控件屬性設(shè)置對(duì)話框。為使XY曲線控件實(shí)時(shí)反應(yīng)變量值，需要為該控件添加命令語言。在“畫面屬性”命令語言中輸入如下腳本語言：xyAddNewPoint("xy控件",\\本站點(diǎn)\LT309,\\本站點(diǎn)\FR308A,0);(5)單擊“文件”菜單中的“全部存”命令，保存您所作的設(shè)置。(6)單擊“文件”菜單中的“切換到VIEW”命令，進(jìn)入運(yùn)行系統(tǒng)。5.3.3實(shí)時(shí)報(bào)表的保存和查詢 實(shí)現(xiàn)以當(dāng)前時(shí)間作為文件名將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表保存到指定文件夾下的操作過程如下：(1)在當(dāng)前工程路徑下建立一文件夾：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)文件夾。(2)在“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表畫面”中添加一按鈕，按鈕文本為：保存實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表。(3)在按鈕的彈起事件中輸入如下命令語言:stringfilename;filename=InfoAppDir()+"\實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)文件夾\"+StrFromReal(\\本站點(diǎn)\$年,0,"f")+StrFromReal(\\本站點(diǎn)\$月,0,"f")+StrFromReal(\\本站點(diǎn)\$日,0,"f")+StrFromReal(\\本站點(diǎn)\$時(shí),0,"f")+StrFromReal(\\本站點(diǎn)\$分,0,"f")+StrFromReal(\\本站點(diǎn)\$秒,0,"f")+".rtl