控制儀表課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、控制儀表與裝置課程設(shè)計(jì)鍋爐液位DCS控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 專業(yè)班級：姓 名: 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 課設(shè)日期： 2011.06.15 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容摘要以過程控制實(shí)驗(yàn)室的“EFPT過程控制實(shí)驗(yàn)裝置”為被控對象、“SUPCON JX-300 DCS”為控制裝置，構(gòu)成一個閉環(huán)系統(tǒng)，本課程設(shè)計(jì)將完成該閉環(huán)系統(tǒng)的下列一系列工程性設(shè)計(jì)：（1） 被控對象特性設(shè)計(jì)組態(tài)；（2） 控制系統(tǒng)一次儀表選型設(shè)計(jì)；（3） 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；（4） DCS控制裝置的I/O點(diǎn)配置與組態(tài)設(shè)計(jì)；（5） DCS控制回路組態(tài)設(shè)計(jì)；（6） DCS操作站組態(tài)設(shè)計(jì)；（7） DCS系統(tǒng)閉環(huán)運(yùn)行調(diào)試。設(shè)計(jì)報(bào)告目錄1. 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求-32. 課程設(shè)計(jì)

2、小組成員名單及分工-43. 被控對象的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和模擬特性簡要說明-44. “EFPT過程控制實(shí)驗(yàn)裝置”閥門狀態(tài)表-45. 一次儀表選型表-56. 帶測控點(diǎn)的工藝管道流程圖（P&ID圖）-67. 控制系統(tǒng)一次儀表和DCS I/O點(diǎn)接線圖-68. DCS卡件配置圖-69. DCS系統(tǒng)（控制站卡件及設(shè)計(jì)小組各操作站）地址配置表-710. DCS I/O點(diǎn)位號、注釋、量程、單位、報(bào)警限及配電設(shè)置表-811. 控制回路方框圖-812. 操作小組設(shè)計(jì)及操作權(quán)限設(shè)計(jì)說明課程設(shè)計(jì)總結(jié)-813. 控制過程截圖-914. DCS系統(tǒng)閉環(huán)運(yùn)行調(diào)試結(jié)果分析與說明-1015. 課程設(shè)計(jì)總結(jié)-1116. 主要參考資料-1

3、1一、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求（1） 被控對象特性設(shè)計(jì)組態(tài)通過“EFPT過程控制實(shí)驗(yàn)裝置”的管道和閥門的開/閉狀態(tài)，構(gòu)造一個實(shí)驗(yàn)者所希望實(shí)現(xiàn)的對象特性，用于本課程設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)被控對象。列寫出“EFPT過程控制實(shí)驗(yàn)裝置”閥門狀態(tài)表，畫出被控對象工藝流程圖。（2） 控制系統(tǒng)一次儀表選型設(shè)計(jì)根據(jù)被控對象組態(tài)設(shè)計(jì)，確定“EFPT過程控制實(shí)驗(yàn)裝置”中一次儀表的使用情況，查閱一次儀表型號、量程等參數(shù)，編制一次儀表位號，列出一次儀表選型表。（3） 控制系統(tǒng)測控點(diǎn)和控制回路設(shè)計(jì)畫出帶測控點(diǎn)的工藝管道流程圖（P&ID圖）。畫出控制回路方框圖。（4） DCS的硬件配置和I/O點(diǎn)配置設(shè)計(jì)根據(jù)過程控制實(shí)驗(yàn)室的“SUPCON

4、JX-300 DCS”硬件配置（見“控制儀表與裝置實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書”），確定本課程設(shè)計(jì)所需的DCS卡件和I/O點(diǎn)。畫出DCS卡件配置圖。（5） 控制系統(tǒng)一次儀表和DCS I/O點(diǎn)接線設(shè)計(jì)畫出控制系統(tǒng)一次儀表和DCS I/O點(diǎn)接線圖（參照“控制儀表與裝置實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書”）。（6） 控制系統(tǒng)接線實(shí)施根據(jù)所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)一次儀表和DCS I/O點(diǎn)接線圖，在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上完成一次儀表與DCS的信號連接。（7） DCS系統(tǒng)硬件組態(tài)設(shè)計(jì)在工程師站上完成DCS系統(tǒng)的主控卡件組態(tài)、通信卡件組態(tài)、I/O卡件組態(tài)和DCS I/O點(diǎn)組態(tài)設(shè)計(jì)。列出I/O卡件、I/O點(diǎn)地址表，列出I/O點(diǎn)位號、注釋、量程、單位、報(bào)警限及配電設(shè)置表。

5、（8） DCS控制回路組態(tài)設(shè)計(jì)根據(jù)控制回路設(shè)計(jì)，組態(tài)主控卡控制回路。（9） 操作站和操作小組設(shè)計(jì)按照課程設(shè)計(jì)小組成員組成，設(shè)計(jì)和定義實(shí)驗(yàn)小組所有成員為控制系統(tǒng)操作站。（10） DCS操作站組態(tài)設(shè)計(jì)根據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，進(jìn)行DCS系統(tǒng)總貌畫面組態(tài)設(shè)計(jì)、分組畫面組態(tài)設(shè)計(jì)、趨勢畫面組態(tài)設(shè)計(jì)、工藝流程畫面組態(tài)設(shè)計(jì)。（11） DCS系統(tǒng)閉環(huán)運(yùn)行調(diào)試課程設(shè)計(jì)小組內(nèi)的每個成員輪流下載自己設(shè)計(jì)的程序，進(jìn)行系統(tǒng)閉環(huán)運(yùn)行調(diào)試。（12） DCS系統(tǒng)多操作站運(yùn)行監(jiān)視在課程設(shè)計(jì)小組內(nèi)的某個成員下載程序運(yùn)行調(diào)試時，利用DCS工程師站的傳送功能將自己設(shè)計(jì)的程序傳送給課程設(shè)計(jì)小組內(nèi)的其他成員，實(shí)現(xiàn)DCS系統(tǒng)的多操作站監(jiān)視功能。（

6、13） 操作站人機(jī)界面設(shè)計(jì)剪切每個學(xué)生應(yīng)將自己設(shè)計(jì)的操作站人機(jī)界面剪切下來，用于課程設(shè)計(jì)報(bào)告中；學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前應(yīng)完成上述設(shè)計(jì)基本要求的初步設(shè)計(jì)，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后方可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行上機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。二、課程設(shè)計(jì)小組成員名單及分工 組員名單分工所有小組成員設(shè)置控制站與I/O接口設(shè)置所有小組成員控制回路設(shè)置所有小組成員裝置接線與閥門控制所有小組成員系統(tǒng)組態(tài)調(diào)試所有小組成員設(shè)置操作小組所有小組成員運(yùn)行與檢測 三、被控對象的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和模擬特性簡要說明“EFPT 過程控制試驗(yàn)裝置”是一套可以用DCS或數(shù)字儀表實(shí)現(xiàn)對模擬鍋爐系統(tǒng)自動控制的試驗(yàn)裝置。它既可在計(jì)算機(jī)上使用JK-300X進(jìn)行組態(tài)與監(jiān)控，也可在控制面

7、板上數(shù)字儀表進(jìn)行手動或自動控制。其控制面板上有綜合接線板 變流頻試驗(yàn)板 數(shù)顯變送報(bào)警儀 加減運(yùn)算器 接觸器模板 單向溫度調(diào)控 溫度調(diào)控器 數(shù)顯能調(diào)節(jié)儀按鈕指示板 DCS信號轉(zhuǎn)接板等控制面板，并有電源單元可提供380V和單相220V的電源。鍋爐系統(tǒng)由管路和循環(huán)水泵 電磁閥 單熱絲 電動調(diào)節(jié)閥M1 M2 鉑電阻 溫度變送器 壓力變送器 電磁流量計(jì) 壓力表組成，通過管路上各閥門的開閉形成一個循環(huán)的系統(tǒng)。 四、“EFPT過程控制實(shí)驗(yàn)裝置”閥門狀態(tài)表閥門標(biāo)號狀態(tài)閥門標(biāo)號狀態(tài)閥門標(biāo)號狀態(tài)V25開V35開V40開V21開V51開V30開V33開V39開V38開V42開V43開V27開五、一次儀表選型表儀表參

8、數(shù)電磁流量轉(zhuǎn)換器電磁流量轉(zhuǎn)換器智能電動調(diào)節(jié)閥Model電動機(jī)壓力變送器儀表型號LDZ-4BQSL-100AQSVP-16KCHL 2-20QBYG輸出4-20mA4-20mA4-20mA精度1級0.5防爆標(biāo)志Ib錯誤未找到引用源防護(hù)等級Ip65工作壓力4mP68KP電源220V 50Hz消耗功率30VA行程16mm工作溫度0-120-40120公稱壓力16KP公稱通徑20mm負(fù)載電阻0750歐N2900r/minQ2m3/hW0.37kw六、帶測控點(diǎn)的工藝管道流程圖（P&ID圖）七、控制系統(tǒng)一次儀表和DCS I/O點(diǎn)接線圖八、DCS卡件配置圖01234567131415是否冗余配置否否否否否否

9、否模塊名稱主控制卡數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡電流信號輸入卡電流信號輸入卡電流信號輸入卡模擬量輸出卡模擬量輸出卡型號SP243XSP243XSP233SP233SP313SP313SP313SP313SP322SP322SP322九、DCS系統(tǒng)地址配置表6#控制站DCS模塊配置表模塊名稱性能型號主控卡IP地址數(shù)據(jù)模塊地址IO模塊地址可用的IO通道地址DCS信號轉(zhuǎn)接板端子號電源指示卡SP221主控制卡CPUSP243X128.128.1.4數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡SP23300卡件擋板SP000電流信號輸入卡4路輸入(420mA)SP3130002,03NAI3,NAI4電流信號輸入卡4路輸入(420mA)SP3130100,

10、01,02,03NAI5,NAI6,NAI7,NAI8電流信號輸入卡4路輸入(420mA)SP3130200,01,02,03NAI9,NAI10,NAI11,NAI12卡件擋板SP000熱阻信號輸入卡2路輸入(Pt100)SP31604熱阻信號輸入卡2路輸入(Pt100)SP3160500,01Pt-3,PT-4熱阻信號輸入卡2路輸入(Pt100)SP3160600,01Pt-5,Pt-6卡件擋板SP000脈沖量輸入卡4路輸入，最高響應(yīng)頻率10KHzSP3350803P4模擬量輸出卡4路輸出(420mA)SP3220903NAO4模擬量輸出卡4路輸出(420mA)SP3221000,01,0

11、2,03NAO5,NAO6,NAO7,NAO8卡件擋板SP000觸點(diǎn)型開關(guān)量輸入卡7路輸入SP3631203,04,05,06DI4,DI5,DI6,DI7繼電器開關(guān)量輸出卡7路輸出SP3641301,02,03,04,05,06DO2,DO3,DO4,DO5,DO6,DO7卡件擋板SP000卡件擋板SP000十、DCS I/O點(diǎn)位號、注釋、量程、單位、報(bào)警限及配電設(shè)置位號注 釋量程單位報(bào)警限配電設(shè)置閥特性信號制LT-1水箱液位0400毫米0400否LT-2鍋爐液位0400毫米20380否FT-1進(jìn)水流量0300升/時否FT-2出水流量0300升/時否MV-1進(jìn)水閥位0100%595否MV-2

12、出水閥位0100%595否MO-1進(jìn)水閥控制氣開閥三型MO-2出水閥控制氣開閥三型十一、控制回路方框圖流量進(jìn)水閥鍋爐測量計(jì)+_姓名任務(wù)十二、操作小組設(shè)計(jì)及操作權(quán)限設(shè)計(jì)說明每個人都是自己的工作組，自己的DCS組態(tài)。但是在一個做工程師的時候，其他五個為操作員。姓名職稱工程師操作員操作員操作員操作員操作員十三、控制過程截圖報(bào)警一覽 控制分組系統(tǒng)總貌 調(diào)整畫面趨勢圖 數(shù)據(jù)一覽故障診斷 流程圖十四、DCS系統(tǒng)閉環(huán)運(yùn)行調(diào)試結(jié)果分析與說明在自動調(diào)節(jié)時，若鍋爐實(shí)際液位比設(shè)定值低（高），輸出流量不變時，控制系統(tǒng)會增大（減小）進(jìn)水流量，以達(dá)到設(shè)定液位值；若系統(tǒng)已經(jīng)穩(wěn)定，出水流量突然增大（減?。┊a(chǎn)生干擾時，控制系統(tǒng)

13、會相應(yīng)地增大（減?。┻M(jìn)水流量，以維持系統(tǒng)穩(wěn)定。在手動調(diào)節(jié)時，若鍋爐實(shí)際液位比設(shè)定值低（高），輸出流量不變時，需手動增大（減?。┻M(jìn)水流量，以達(dá)到設(shè)定液位值；若系統(tǒng)已經(jīng)穩(wěn)定，出水流量突然增大（減?。┊a(chǎn)生干擾時，相應(yīng)地手動增大（減?。┻M(jìn)水流量，以維持系統(tǒng)穩(wěn)定。自動控制PID算法中，P的作用是比例，能夠加快調(diào)節(jié)速度；I的作用是減小誤差，從而消除靜差；D的作用是改善系統(tǒng)的動態(tài)性能；可通過改變PID參數(shù)改變系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定的時間。十五、課程設(shè)計(jì)總結(jié) 在這次課程設(shè)計(jì)之前，我對自動控制系統(tǒng)只停留在書本上的理論知識和腦海中的想象畫面，對真正的的自動控制系統(tǒng)并沒有準(zhǔn)確的概念。通過這次課程設(shè)計(jì)，我真正意義上的直面DCS控制系統(tǒng)，強(qiáng)烈的視覺沖擊使我對自動化這一專業(yè)有了更深的了解，對自動控制現(xiàn)場有了真正的客觀的認(rèn)識，同時我學(xué)會了使用JX-300X組態(tài)與JX-300X監(jiān)控軟件系統(tǒng)，能夠構(gòu)建簡單的DCS系統(tǒng)。這次課設(shè)給我留下另外一個深刻印象的是小組合作的課設(shè)