分散控制系統(tǒng)課設(shè)主汽壓力高保護(hù)

1、 課程設(shè)計(jì)(綜合實(shí)驗(yàn))報(bào)告( 2013- 2014年度第 1學(xué)期)名 稱：分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng) 題 目：主汽壓力高保護(hù)院 系：控制與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院班 級(jí)：自動(dòng)化1003班學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師：李新利設(shè)計(jì)周數(shù)：1成 績(jī)： 日期：2013年 12月 26日分散控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)任 務(wù) 書一、 目的與要求1.本課程設(shè)計(jì)目的是使學(xué)生掌握dcs的設(shè)計(jì)思想，知道如何安裝和使用dcs，如何評(píng)價(jià)和選擇dcs，以及如何在工程設(shè)計(jì)中合理地應(yīng)用dcs。2.按照被控系統(tǒng)的不同，將學(xué)生分成若干個(gè)設(shè)計(jì)小組，原則上每個(gè)小組的設(shè)計(jì)題目不能相同。每個(gè)小組由四名學(xué)生組成，分別進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和硬件配置設(shè)計(jì)、控制

2、策略或控制邏輯設(shè)計(jì)、系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)、以及系統(tǒng)人機(jī)界面設(shè)計(jì)。要求分工協(xié)作，相互配合，形成一個(gè)完整的設(shè)計(jì)方案二、內(nèi)容 我們組選擇的題目是主蒸汽壓力高保護(hù)。三、分組和進(jìn)度序號(hào)設(shè)計(jì)(實(shí)驗(yàn))內(nèi)容完成時(shí)間備注1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與硬件配置設(shè)計(jì)盧國楠2控制策略或控制邏輯設(shè)計(jì)李振丞3系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)戚曉虎4系統(tǒng)人機(jī)界面設(shè)計(jì)張逸凡5答辯四、 設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）成果要求1 要求每人獨(dú)立撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。設(shè)計(jì)報(bào)告至少應(yīng)包含以下內(nèi)容：11 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與硬件配置設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)報(bào)告中應(yīng)包含設(shè)計(jì)說明書、系統(tǒng)配置圖和設(shè)備清單；12控制策略或控制邏輯設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)報(bào)告中應(yīng)包含設(shè)計(jì)說明書、控制系統(tǒng)sama圖或控制系統(tǒng)邏輯圖；13系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)報(bào)告中應(yīng)

3、包含設(shè)計(jì)說明書、控制系統(tǒng)組態(tài)圖；14系統(tǒng)人機(jī)界面設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)報(bào)告中應(yīng)包含設(shè)計(jì)說明書、人機(jī)界面圖；2 同一設(shè)計(jì)組的設(shè)計(jì)者應(yīng)注意各部分設(shè)計(jì)的銜接性與一致性，使各部分設(shè)計(jì)形成一個(gè)完整的體系。五、 考核方式1 設(shè)計(jì)文件審查11 檢查系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理，硬件選型是否恰當(dāng)，硬件種類與數(shù)量是否正確，是否與控制策略或控制邏輯的設(shè)計(jì)方案一致。12 檢查控制策略或控制邏輯設(shè)計(jì)是否滿足工藝系統(tǒng)的控制要求，控制功能是否正確、合理，控制方案是否具有可行性，設(shè)計(jì)圖紙是否符合技術(shù)規(guī)范。13 檢查dcs系統(tǒng)組態(tài)是否正確，是否忠實(shí)再現(xiàn)了控制策略或控制邏輯的設(shè)計(jì)方案，i/o變量的使用是否正確，組態(tài)方案是否簡(jiǎn)潔、可靠。14 檢查

4、人機(jī)聯(lián)系畫面的設(shè)計(jì)是否正確地提供了必要的顯示、操作手段，畫面的顏色、符號(hào)和內(nèi)容是否符合技術(shù)規(guī)范，畫面上的動(dòng)態(tài)元素是否已經(jīng)與數(shù)據(jù)庫中的實(shí)時(shí)變量正確地連接在一起。2 答辯由指導(dǎo)教師針對(duì)設(shè)計(jì)方案提出問題，通過學(xué)生對(duì)問題的回答，重點(diǎn)了解學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)方案的理解程度，對(duì)基本概念的掌握程度，以及各部分設(shè)計(jì)的銜接是否正確。分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)課程設(shè)計(jì)-主蒸汽壓力高保護(hù)一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與硬件配置設(shè)計(jì)1.1概述本控制系統(tǒng)由監(jiān)控級(jí)、控制級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)三部分組成。監(jiān)控級(jí)由工程師站（abb工控機(jī)）和操作員站（abb工控機(jī)）組成；控制級(jí)由控制器acf800、通訊模塊fi830、以太網(wǎng)模件 ei803f、電源模件sd802f（

5、am801備份電源）、數(shù)字量輸入模塊di810、繼電器數(shù)字輸出模塊（常開）do820構(gòu)成；現(xiàn)場(chǎng)級(jí)由測(cè)量變送器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。監(jiān)控級(jí)與控制級(jí)之間的通信網(wǎng)絡(luò)選用以太網(wǎng)ethernet，控制器與通信模塊之間的連接選用預(yù)制電纜。該控制系統(tǒng)的工作原理：1100t高溫型壓力變送器采集現(xiàn)場(chǎng)的過程變量和di810的狀態(tài)量，通過通訊模塊送到控制器，控制器根據(jù)已設(shè)定的控制策略運(yùn)算得出控制信號(hào)，控制信號(hào)經(jīng)通訊模塊到do810用來輸出控制設(shè)備啟停信號(hào)。操作員站有豐富的外圍設(shè)備和人機(jī)界面，操作員通過畫面監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況。在遇到緊急狀況時(shí)，按規(guī)定流程進(jìn)行手動(dòng)操作。工程師站負(fù)責(zé)進(jìn)行控制系統(tǒng)的組態(tài)、控制模塊參數(shù)的修改等

6、工作，并能夠?qū)⒖刂撇呗韵卵b到控制器。1.2設(shè)備清單(1) 監(jiān)控級(jí)序號(hào)設(shè)備數(shù)量備注1abb vis2操作員站和工程師站(2)控制級(jí)序號(hào)設(shè)備數(shù)量備注1sd802f電源模件224v dc2fi830通訊模塊23di810模擬量輸出模件2數(shù)字量輸入16通道4do820繼電器輸出模件2數(shù)字量輸出8通道5acf800fr主控器（cpu pm 802）2與以太網(wǎng)兼容通信6通信電纜1連接控制器和通信模件7電源電纜1（3）現(xiàn)場(chǎng)級(jí)序號(hào)設(shè)備數(shù)量備注11100t高溫型壓力變送器1測(cè)量主蒸汽壓力22sq3031電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)2打開過熱安全門和向空排汽門1.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖profibus-dp數(shù)字量輸出模塊do820通信模塊

7、fi830操作員站工程師站控制器a數(shù)字量輸出模塊do820現(xiàn)場(chǎng)變送器執(zhí)行器ethernet控制器b以太網(wǎng)模件數(shù)字量輸入模塊di810數(shù)字量輸入模塊di810通信模塊fi830以太網(wǎng)模件profibus-dp二、控制策略或控制邏輯設(shè)計(jì)主汽壓力高保護(hù)是指主汽壓力高至規(guī)定值時(shí)，氣壓保護(hù)裝置動(dòng)作，使主汽壓力迅速恢復(fù)到允許范圍內(nèi)，防止因氣溫升高而產(chǎn)生事故。主汽壓力高保護(hù)的必要性：鍋爐機(jī)組的承壓部件在正常運(yùn)行時(shí)已承受很高的壓力和溫度，在這樣的壓力和溫度的作用下，有關(guān)部件的鋼材強(qiáng)度余量已經(jīng)很小了，尤其是高溫過熱器，是在接近材料蠕變的極限狀況下進(jìn)行工作，若繼續(xù)增加壓力就可能會(huì)發(fā)生爆管事故。為避免在煤種變化、操

8、作失誤或汽輪機(jī)甩負(fù)荷時(shí)鍋爐壓力超限過度，必須裝設(shè)蒸汽壓力高保護(hù)裝置。鍋爐主汽壓力高保護(hù)的設(shè)置原則：（1）安全門保護(hù)。鍋爐主汽壓力高保護(hù)的最后執(zhí)行對(duì)象是打開鍋爐安全門。所以，鍋爐安全門保護(hù)，是防止鍋爐超壓損壞的根本措施，因此鍋爐主汽壓力高保護(hù)和鍋爐安全門保護(hù)都是壓力高保護(hù)，但必須要遵照下列要求：1安全門保護(hù)自成系統(tǒng)；2必須有機(jī)械式和電動(dòng)式兩種安全門，而再熱機(jī)組必須是汽包、過熱器和再熱器均設(shè)安全門。（2）充分利用旁路系統(tǒng)。對(duì)于具有旁路系統(tǒng)的單元機(jī)組，要充分發(fā)揮其作用。當(dāng)汽輪機(jī)突然甩負(fù)荷造成鍋爐主汽壓力升高超過規(guī)定值時(shí)，高壓旁路閥快速將鍋爐蒸汽從旁路系統(tǒng)排出，經(jīng)減溫減壓后的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)的凝汽器，發(fā)

9、揮安全保護(hù)作用。 （3）鍋爐壓力高保護(hù)一般要求按、三個(gè)定值整定。如一臺(tái)給水泵運(yùn)行（兩臺(tái)運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)突然停運(yùn)）、電氣故障等原因造成的負(fù)荷突降使主汽壓力升高到值時(shí)，先停選擇好的給粉機(jī)；當(dāng)壓力由值繼續(xù)升到值時(shí)，進(jìn)一步停值選定的給粉機(jī)，降低燃燒強(qiáng)度，同時(shí)打開對(duì)空排汽；當(dāng)主汽壓力升高到值時(shí)，打開安全門，對(duì)空排汽。控制策略：當(dāng)一臺(tái)給水泵運(yùn)行（兩臺(tái)運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)突然停運(yùn)）、電氣故障等原因造成的負(fù)荷突降使主汽壓力升高到值時(shí)，主汽壓力升高到值和發(fā)電機(jī)失磁兩觸點(diǎn)串聯(lián)構(gòu)成“與”門條件，去停部分給粉機(jī)；當(dāng)主汽壓力升高到ii值時(shí)，除了停部分給粉機(jī)，降低燃燒強(qiáng)度以減少蒸發(fā)量迫使氣壓回降外，還應(yīng)該自動(dòng)打開向空排氣門。圖中汽機(jī)

10、主氣門關(guān)閉和發(fā)電機(jī)全甩負(fù)荷構(gòu)成的“或”門再與主汽壓力升至ii值時(shí)構(gòu)成的“與”門在非緊急停爐的情況下控制a.自動(dòng)投入旁路系統(tǒng)b.停兩組給粉機(jī)c.投四只油燃燒器點(diǎn)火程控；當(dāng)緊急停爐時(shí)，閉鎖系統(tǒng)投旁路、投油，主汽壓力升高到iii值時(shí)，打開安全門向空排氣。所以，鍋爐安全門保護(hù)，是防止鍋爐超壓損壞的根本措施。該系統(tǒng)框圖如下：三、系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)在control builder f中進(jìn)行組態(tài)設(shè)計(jì)。新建組態(tài)文件，取名ccc。插入下一級(jí)【conf】,之后加入操作員站d-os，取名os1，加入冗余過程站d-ps/red，取名cc，加入公共顯示池p-cd，取名disp，和仿真控制器emulator。如下圖：之后，在c

11、c下一級(jí)加入任務(wù)列表usrtask給出邏輯組態(tài)的ps1usrtask【ld】。disp下一級(jí)加入圖形顯示【fgr】用以人機(jī)界面設(shè)置。如下圖；進(jìn)行硬件組態(tài)。加入cfb emulator仿真器。下一個(gè)加入ac800fr industrial it冗余控制器和vis操作站。之后進(jìn)行資源指定，與剛才的部分聯(lián)系起來，仿真器指定到剛才的仿真器，ac800fr指定到cc，vis指定到os1。得到硬件圖如下。在ac800fr下一級(jí)插入電源sd802f，以太網(wǎng)模件ei803f和profibus模件fi830f，在fi830下一級(jí)加入profibusdpv1master和通信模件ci840。通信模件下面加入了di

12、810、do820輸入輸出模件。對(duì)輸入輸出模件進(jìn)行劃分。寫出變量名。以di為例之后在ac800fr里面的任務(wù)列表中編寫邏輯組態(tài)如下：邏輯組態(tài)通過變量與硬件組態(tài)聯(lián)系起來，以上圖中的發(fā)電機(jī)失磁觸點(diǎn)為例：四、人機(jī)界面設(shè)計(jì)4.1畫面設(shè)計(jì)原則(1)畫面應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單清晰;(2)畫面不應(yīng)過分閃爍或采用淺色背景，最常用的背景色是灰色和黑色;(3)每個(gè)畫面最上面一行或兩行應(yīng)該設(shè)計(jì)為運(yùn)行員所關(guān)心的一般性信息，最下面一行或兩行留作人機(jī)聯(lián)系,，回送信息，提示信息或錯(cuò)誤信息;(4)所有的畫面顏色應(yīng)該統(tǒng)一使用以避免造成運(yùn)行員的記憶混亂，所用顏色應(yīng)該遵循行業(yè)有關(guān)規(guī)定;(5)某些危險(xiǎn)工況下顏色不應(yīng)當(dāng)是提供信息的唯一手段。在改變顏色的同時(shí)應(yīng)輔以閃光加線或加框的方法，以保證可靠性。4.2設(shè)計(jì)步驟根據(jù)主汽壓力高保護(hù)系統(tǒng)框圖繪制人機(jī)界面(1) 數(shù)字量：發(fā)電機(jī)全甩負(fù)荷、汽機(jī)主汽門關(guān)閉、緊急停機(jī)、發(fā)電機(jī)失磁。 繪制顯示塊輸入為0、輸入為1時(shí)的顏色以及選