PCS2016課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)ZJH自動(dòng)130113021305

1、 過(guò)程控制技術(shù)與系統(tǒng) 課 程 設(shè) 計(jì) 指 導(dǎo) 書(shū)華北電力大學(xué)控制與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院 Part 1 課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)“過(guò)程控制技術(shù)與系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)”是“過(guò)程控制技術(shù)與系統(tǒng)”課程的一個(gè)重要組成部分。通過(guò)實(shí)際工業(yè)過(guò)程對(duì)象控制方案的選擇、控制功能的設(shè)置、調(diào)節(jié)器參數(shù)整定、工程圖紙的繪制等基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)說(shuō)明的撰寫(xiě)，培養(yǎng)學(xué)生基本控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新意識(shí)，完成工程師基本技能訓(xùn)練。 一課程設(shè)計(jì)總體目標(biāo)通過(guò)該課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生進(jìn)一步掌握過(guò)程控制課程主要內(nèi)容，深入理解過(guò)程控制系統(tǒng)的分析與綜合。要求學(xué)生：1了解過(guò)程控制技術(shù)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析的關(guān)鍵技術(shù)；2了解過(guò)程控制方案的組成；3能夠進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真及工程實(shí)現(xiàn)。二

2、課程設(shè)計(jì) 主要內(nèi)容 本課程設(shè)計(jì)是為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，應(yīng)用圖紙資料和文字資料來(lái)表達(dá)設(shè)計(jì)思想、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)現(xiàn)方法。設(shè)計(jì)分為兩個(gè)階段： 1 設(shè)計(jì)前期工作 （1）查閱資料：對(duì)被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析 ；確定控制系統(tǒng)的被調(diào)量和調(diào)節(jié)量（2）確定自動(dòng)化水平 ： 自動(dòng)控制范圍、控制質(zhì)量指標(biāo)、報(bào)警設(shè)限及手自動(dòng)切換水平 （3）提出儀表選型原則：包括測(cè)量、變送、調(diào)節(jié)及執(zhí)行儀表的選型 2設(shè)計(jì)工作（1）根據(jù)對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行的分析，確定系統(tǒng)自動(dòng)控制結(jié)構(gòu)，給出控制系統(tǒng) 原理圖；（2）根據(jù)確定控制設(shè)備和測(cè)量取樣點(diǎn)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，繪制控制系統(tǒng)工藝流程圖（PID圖）；（3）根據(jù)確定的自動(dòng)化水平和系統(tǒng)功能，選擇控制儀表，完成

3、控制系統(tǒng)SAMA圖（包括系統(tǒng)功能圖和系統(tǒng)邏輯圖）；（4）對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行仿真試驗(yàn)并進(jìn)行系統(tǒng)整定；（5）編寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告(說(shuō)明書(shū))。 三設(shè)計(jì)報(bào)告(說(shuō)明書(shū))的具體要求1. 提出控制系統(tǒng)的基本任務(wù)和要求；2. 分析被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性分析；3. 選擇控制系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)，畫(huà)控制原理圖；4. 選擇測(cè)點(diǎn)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，畫(huà)控制系統(tǒng)工藝流程圖；5. 選擇控制儀表，畫(huà)SAMA圖(標(biāo)出調(diào)節(jié)器作用方向)；6. 根據(jù)控制原理圖和對(duì)象數(shù)學(xué)模型進(jìn)行控制系統(tǒng)仿真，給出仿真結(jié)論；7. 設(shè)計(jì)總結(jié)。四. 繪制設(shè)計(jì)圖（一）系統(tǒng)控制原理框圖 控制原理圖應(yīng)反映控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 （二）系統(tǒng)工藝控制流程圖（帶PID） 1工藝流程圖畫(huà)法規(guī)定 工藝流程圖應(yīng)

4、反映實(shí)際工藝設(shè)備及儀表所構(gòu)成控制系統(tǒng)。工藝流程所需的全部設(shè)備、機(jī)器、管道及管件和儀表（包括儀表測(cè)點(diǎn)位置、執(zhí)行調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)位置等）用圖示的方法表示出來(lái)。 它是設(shè)計(jì)和施工的依據(jù)，也是運(yùn)行和檢修的指南。2管道及儀表流程圖比例 1）一般設(shè)備（機(jī)器）圖只取相對(duì)比例。 2）實(shí)際尺寸大設(shè)備（機(jī)器），適用縮小。 3）實(shí)際尺寸過(guò)小適當(dāng)放大。 4）可相對(duì)示意出各設(shè)備位置的高低。 5）整個(gè)圖面要協(xié)調(diào)、美觀。 3圖線：工藝物料線用粗實(shí)線；設(shè)備、閥門(mén)用細(xì)實(shí)線；其余用細(xì)實(shí)線。 4繪出和標(biāo)注全部有關(guān)的檢測(cè)點(diǎn)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)。5 符號(hào)、代號(hào)、表示方法符合自控專(zhuān)業(yè)要求。（過(guò)程檢測(cè)、控制流程圖、圖形符號(hào)和文字代號(hào)） （三）系統(tǒng)SAMA圖S

5、AMA圖應(yīng)表達(dá)如下的基本功能1. 信號(hào)處理1）現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)和控制室信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換；2）對(duì)信號(hào)的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)其是否在有效的范圍之內(nèi)； 3）重要參數(shù)應(yīng)采用多點(diǎn)測(cè)量，綜合處理；4）對(duì)測(cè)量信號(hào)補(bǔ)償處理。 2 自動(dòng)控制1）反映控制原理圖的控制結(jié)構(gòu)；2）反映控制器的動(dòng)態(tài)規(guī)律；3）反映控制器作用方向；4）在系統(tǒng)手動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)器應(yīng)具備跟蹤功能，以使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)擾切換。 在控制系統(tǒng)中一般每一個(gè)執(zhí)行器應(yīng)配備一個(gè)操作器；操作器。根據(jù)系統(tǒng)需要手/自動(dòng)切換、手動(dòng)操作及閥位顯示、定值和測(cè)量值顯示。圖1-1. 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)擾切換圖示控制系統(tǒng)手/自動(dòng)切換的基本原則：1）系統(tǒng)正常時(shí)，由操作員在操作器上通過(guò)按“自動(dòng)”按鍵使系統(tǒng)投入

6、自動(dòng)狀態(tài)；而在系統(tǒng)有故障或控制系統(tǒng)控制品質(zhì)差時(shí)，控制系統(tǒng)應(yīng)由自動(dòng)狀態(tài)自動(dòng)地切換到手動(dòng)狀態(tài)。 2）在系統(tǒng)手動(dòng)時(shí)，控制系統(tǒng)的輸出由操作員在操作器上通過(guò)“”、“”按鍵操作輸出。 一般操作器在下列情況應(yīng)切至手動(dòng)： 操作器的輸入和輸出方向有信號(hào)異常，則操作器應(yīng)切換到手動(dòng)； 操作員在操作器面板上按手動(dòng)按鍵； 調(diào)節(jié)器的入口偏差過(guò)大或測(cè)量值越限； 閥位和控制輸出偏差大或閥位達(dá)限值； 3）調(diào)節(jié)器輸出對(duì)應(yīng)的操作器切至手動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)器的輸出應(yīng)切至跟蹤狀態(tài)，以使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)擾切換。 手/自動(dòng)切換及自動(dòng)跟蹤圖1-2. 控制系統(tǒng)手/自動(dòng)切換及自動(dòng)跟蹤的基本原則4 信號(hào)報(bào)警對(duì)于關(guān)鍵參數(shù)，應(yīng)根據(jù)工藝要求規(guī)定其高低報(bào)警值.通常

7、設(shè)計(jì)的信號(hào)報(bào)警信號(hào)有： 1）測(cè)量值越限； 2）調(diào)節(jié)器的入口偏差過(guò)大； 3）閥位和控制輸出偏差； 4）測(cè)量質(zhì)量差； 5）閥位達(dá)限值。 * 5 連鎖保護(hù) 連鎖保護(hù)系統(tǒng)是指當(dāng)生產(chǎn)出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)，為保證設(shè)備、人身的安全，使各個(gè)設(shè)備按一定的順序緊急停止運(yùn)轉(zhuǎn)或運(yùn)轉(zhuǎn)在某個(gè)特定的狀態(tài)。 例: 典型的控制回路 五. 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 優(yōu)秀：按照所選題目完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)構(gòu)思新穎，系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、 全面，仿真試驗(yàn)結(jié)果反映了系統(tǒng)可達(dá)到較好的品質(zhì)指標(biāo)，設(shè)計(jì)報(bào)告完整規(guī)范，答辯中回答問(wèn)題正確。 良好： 按照所選題目完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，仿真試驗(yàn)結(jié)果反映了系統(tǒng)可達(dá)到較好的品質(zhì)指標(biāo)，設(shè)計(jì)報(bào)告完整規(guī)范，答辯中回答問(wèn)題正確。 中等：

8、按照所選題目完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，設(shè)計(jì)報(bào)告完整，答辯中回答問(wèn)題基本正確。 及格：基本按照所選題目完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，基本符合題目要求，設(shè)計(jì)報(bào)告完整，答辯回答問(wèn)題基本正確。 不及格：系統(tǒng)設(shè)計(jì)有較嚴(yán)重錯(cuò)誤，基本概念不清。 六.其它事項(xiàng)適用專(zhuān)業(yè)： 自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)先修課程： 自控原理、過(guò)程控制設(shè)計(jì)課時(shí)分配： 一周實(shí)驗(yàn)環(huán)境： 仿真軟件Matlab及相關(guān)工具包；相關(guān)繪圖軟件如Visio等。Part 2 設(shè) 計(jì) 題 目 被控對(duì)象: 電廠鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng) 某電廠600MW 汽包鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度是通過(guò)噴水減溫來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。已知該系統(tǒng)減溫水流量W和過(guò)熱蒸汽流量D可通過(guò)加裝流量計(jì)進(jìn)行檢測(cè)，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度可根據(jù)控制器輸出值自動(dòng)調(diào)整。其動(dòng)態(tài)特性如下：班級(jí)被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性自動(dòng)1301自動(dòng)1302