2013年全國(guó)職業(yè)院?，F(xiàn)代制造及自動(dòng)化技術(shù)教師大賽

PAGE2013年全國(guó)職業(yè)院校現(xiàn)代制造及自動(dòng)化技術(shù)教師大賽“工業(yè)自動(dòng)化儀表應(yīng)用技術(shù)”實(shí)操比賽【樣題】（總時(shí)間：240分鐘）任務(wù)書(shū)場(chǎng)次：工位號(hào)：工業(yè)自動(dòng)化儀表應(yīng)用技術(shù)賽項(xiàng)【樣題】第4頁(yè)共8頁(yè)一、注意事項(xiàng)1.選手應(yīng)將制作的控制儀表程序保存在“E:\2013過(guò)程自動(dòng)化裝備調(diào)試與控制\工位號(hào)\控制儀表程序”文件夾下。2.選手應(yīng)將制作的系統(tǒng)監(jiān)控組態(tài)工程保存在“E:\2013過(guò)程自動(dòng)化裝備調(diào)試與控制\工位號(hào)\系統(tǒng)監(jiān)控組態(tài)工程”文件夾下。3.選手應(yīng)將系統(tǒng)投運(yùn)所得的過(guò)渡過(guò)程曲線保存在“E:\2013過(guò)程自動(dòng)化裝備調(diào)試與控制\工位號(hào)\過(guò)渡過(guò)程曲線”文件夾下。4.選手的試卷用工位號(hào)標(biāo)識(shí)，考試完成后收回。5.不準(zhǔn)攜帶移動(dòng)存儲(chǔ)器材，不準(zhǔn)攜帶手機(jī)等通訊工具，違者取消競(jìng)賽資格。6.比賽中如出現(xiàn)下列情況時(shí)另行扣分：（1）調(diào)試過(guò)程中設(shè)備各器件發(fā)生碰撞、跌落，影響使用的，扣10分。（2）選手認(rèn)定器件有故障可提出更換，經(jīng)裁判測(cè)定器件完好時(shí)每次扣5分，器件確實(shí)損壞每更換一次補(bǔ)時(shí)3分鐘。（3）由于錯(cuò)誤接線等原因引起DCS主控、西門子主機(jī)、I/O模塊、變頻器和檢測(cè)傳感變送器損壞，取消競(jìng)賽資格。7.任務(wù)書(shū)中需裁判確認(rèn)的部分，參賽選手須先舉手示意，由選手及裁判簽字確認(rèn)后有效。8.記錄表中數(shù)據(jù)用黑色水筆填寫(xiě)，表中數(shù)據(jù)文字涂改后無(wú)效。二、需要完成的工作任務(wù)（請(qǐng)?jiān)?40分鐘內(nèi)完成如下工作任務(wù)）1.根據(jù)賽場(chǎng)提供的管道和儀表流程圖（又稱為P&ID圖），完成自動(dòng)化控制對(duì)象系統(tǒng)的組建工作；2.根據(jù)任務(wù)書(shū)要求，完成儀表的參數(shù)設(shè)置與調(diào)校（傳感器、變頻器、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥等）；3.根據(jù)控制要求及現(xiàn)場(chǎng)提供的I/O表和控制系統(tǒng)原理方框圖完成控制儀表程序編寫(xiě)及監(jiān)控工程組態(tài)的工作；4.根據(jù)控制要求，調(diào)試并投運(yùn)自動(dòng)化系統(tǒng)，對(duì)儀表PID控制參數(shù)進(jìn)行整定；5.整機(jī)運(yùn)行進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)記錄及曲線保存。三、具體任務(wù)及要求任務(wù)總體功能要求：要求將換熱器熱水出口溫度控制在50±3℃，中水箱水位控制在100±4mm任務(wù)1、組建自動(dòng)化控制對(duì)象系統(tǒng)根據(jù)賽場(chǎng)提供的管道和儀表流程圖（又稱為P&ID圖）完成自動(dòng)化控制對(duì)象系統(tǒng)工藝管路的組建（通過(guò)手動(dòng)閥門實(shí)現(xiàn)）。根據(jù)賽場(chǎng)提供的管道和儀表流程圖（又稱為P&ID圖）對(duì)自動(dòng)化控制對(duì)象系統(tǒng)工藝管路進(jìn)行組建，與本設(shè)計(jì)系統(tǒng)相關(guān)的閥門打至開(kāi)的狀態(tài)，與本設(shè)計(jì)系統(tǒng)無(wú)關(guān)的閥門均打至關(guān)的狀態(tài)。工藝管路組建完成后填寫(xiě)附表1，附表1填寫(xiě)完成后參賽選手應(yīng)舉手示意，由選手及裁判在附表1密封線上簽字確認(rèn)方可有效。任務(wù)2、儀表參數(shù)設(shè)置與調(diào)校*（見(jiàn)注識(shí)）根據(jù)賽場(chǎng)提供的資料《三菱通用變頻器FR-D700使用手冊(cè)》、《KZQ系列電動(dòng)閥門智能定位器使用說(shuō)明書(shū)》、《新型智能電動(dòng)調(diào)節(jié)閥》、《KYB系列擴(kuò)散硅壓力變送器使用說(shuō)明書(shū)》，完成變頻器相關(guān)參數(shù)的設(shè)定工作，完成電動(dòng)調(diào)節(jié)球閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的自整定工作，完成相應(yīng)水箱底部壓力變送器量程上、下限的調(diào)校，為系統(tǒng)整體調(diào)試運(yùn)行做好準(zhǔn)備工作。1.賽場(chǎng)提供的資料《FR-E700使用手冊(cè)》、《KZQ系列電動(dòng)閥門智能定位器使用說(shuō)明書(shū)》、《新型智能電動(dòng)調(diào)節(jié)閥》、《KYB系列擴(kuò)散硅壓力變送器使用說(shuō)明書(shū)》存放在電腦D盤(pán)下的“2013過(guò)程自動(dòng)化裝備調(diào)試與控制技術(shù)參考資料”文件夾下；2.變頻器參數(shù)設(shè)置要求：變頻器下限頻率設(shè)置為：0Hz，上限頻率設(shè)置為：50Hz，運(yùn)行模式選擇設(shè)置為：0-外部/PU切換模式，RH端子功能選擇設(shè)置為：4-端子4輸入選擇（AU）,通過(guò)變頻器STF端子啟動(dòng)變頻器；3.KZQ系列電動(dòng)閥門智能定位器參數(shù)設(shè)置要求：將中水箱出口電動(dòng)調(diào)節(jié)閥內(nèi)的ΚZQ07-2A型電動(dòng)閥門智能定位器的作用方式選擇正作用；定位精度設(shè)置為0.5；最后對(duì)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)定；4.新型智能電動(dòng)調(diào)節(jié)閥參數(shù)設(shè)置要求：輸入控制信號(hào)規(guī)格選擇4～20mADC信號(hào)，輸入信號(hào)故障時(shí)執(zhí)行器輸出的保護(hù)方式選擇執(zhí)行器處于全開(kāi)狀態(tài)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)作用方式選擇反作用，回差設(shè)置為0.5，最后對(duì)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行閥位自整定操作；5.完成相應(yīng)水箱底部壓力變送器量程上、下限的調(diào)校：先給中水箱打2cm水，然后放掉，因?yàn)樗斜砻鎻埩?，這時(shí)水箱內(nèi)會(huì)積留5mm左右的水（根據(jù)液位標(biāo)尺的實(shí)際指示液位來(lái)定），將上水箱壓力變送器的外面端蓋旋開(kāi)，正面看里面的電路板右面一個(gè)電位器標(biāo)著Z（zero），是用來(lái)調(diào)節(jié)零點(diǎn)的電位器，左面一個(gè)是調(diào)節(jié)增益的電位器，在DCS控制柜上將信號(hào)選擇旋鈕打到儀表現(xiàn)場(chǎng)總線位置，將控制柜下端的中水箱信號(hào)引出端子用兩線制接法接到智能儀表1、2端（1、2端需并250Ω精密電阻起I/V轉(zhuǎn)換），智能儀表的部分參數(shù)需要修改：sn=33,dih=50,如果顯示與液位標(biāo)尺的實(shí)際指示液位不一致，調(diào)節(jié)且只能調(diào)節(jié)零點(diǎn)電位器，使其輸出顯示為0.5，然后關(guān)閉上水箱出水閥，用泵將水箱打滿水，打滿的同時(shí)關(guān)閉進(jìn)水閥，注意必須關(guān)閉進(jìn)水閥，因?yàn)樗畷?huì)回流，這時(shí)調(diào)節(jié)增益電位器使其顯示與水箱液位一致，然后放出一定的水，看儀表顯示的數(shù)據(jù)是否與實(shí)際值相同，再次放出一定的水，同樣看儀表顯示的數(shù)據(jù)是否與實(shí)際值相同，接連放出四次，若偏差在2～4mm以內(nèi)，則說(shuō)明壓力變送器調(diào)校完成，若不符合，則要把水全部放掉，從零點(diǎn)電位器再次調(diào)起，打滿水后調(diào)節(jié)增益電位器，如此反復(fù)調(diào)節(jié)幾次即可滿足允許偏差。變送器驗(yàn)證完成后，填寫(xiě)液位變送器驗(yàn)證記錄表，記錄表填寫(xiě)完成后參賽選手應(yīng)舉手示意，由選手及裁判在附表2密封線上簽字確認(rèn)方可有效。任務(wù)3、控制儀表程序編寫(xiě)及監(jiān)控工程組態(tài)*（見(jiàn)注識(shí)）根據(jù)所選控制系統(tǒng)（和利時(shí)MACSV系列DCS控制系統(tǒng)或西門子公司的S7-300PLC控制系統(tǒng)）使用相配套的工程制作軟件完成控制系統(tǒng)控制程序編寫(xiě)及上位機(jī)監(jiān)控界面的組態(tài)任務(wù)。1.如果選擇和利時(shí)MACSV系列DCS控制器作為控制系統(tǒng)，首先應(yīng)在數(shù)據(jù)庫(kù)總控軟件中新建工程，名稱為：THJDS+工位號(hào),并進(jìn)行域組號(hào)組態(tài)；第二步在設(shè)備組態(tài)軟件中進(jìn)行設(shè)備地址組態(tài)；第三步在數(shù)據(jù)庫(kù)總控軟件中進(jìn)行基本編譯，基本編譯無(wú)誤后根據(jù)《I/O表》進(jìn)行編輯數(shù)據(jù)庫(kù)，編輯數(shù)據(jù)庫(kù)完成后對(duì)工程進(jìn)行聯(lián)編；第四步在工程聯(lián)編完成后打開(kāi)控制器算法組態(tài)軟件對(duì)控制算法程序進(jìn)行編寫(xiě)并點(diǎn)擊“在線-通訊參數(shù)”進(jìn)行通訊參數(shù)設(shè)置，編寫(xiě)完成后對(duì)控制算法進(jìn)行完全再編譯，編譯無(wú)誤后點(diǎn)擊“在線-登錄”進(jìn)行控制站算法下裝；第五步打開(kāi)圖形組態(tài)軟件進(jìn)行操作員監(jiān)控界面組態(tài)，組態(tài)界面應(yīng)包含系統(tǒng)流程圖、中水箱實(shí)時(shí)液位顯示、換熱器出口溫度顯示、鍋爐內(nèi)膽溫度顯示、鍋爐加熱功率百分比顯示、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度百分比顯示、變頻磁力泵頻率顯示、悶泵報(bào)警指示；第六步打開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)總控軟件，在數(shù)據(jù)庫(kù)總控軟件中進(jìn)行生成全部下裝文件；最后打開(kāi)工程師站下裝軟件對(duì)服務(wù)器及操作員站進(jìn)行工程下裝；部分軟件的打開(kāi)需輸入相應(yīng)的用戶名和密碼，若不能自行進(jìn)行輸入，需現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)支持，則需進(jìn)行扣分處理，所用軟件的快捷方式放在桌面的“和利時(shí)”文件夾中；2.如果選擇現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，首先應(yīng)在S7-300編程軟件“S7tgtopx.Exe”新建工程，名稱為：THJDS+工位號(hào)；第二步在新建工程中添加“SIMATIC300Station；第三步打開(kāi)Hardware進(jìn)行S7-300硬件設(shè)備組態(tài)，并根據(jù)《I/O表》進(jìn)行通道地址設(shè)置，完成后進(jìn)行編譯保存；第四步在”Blocks“中添加相關(guān)程序塊、功能塊數(shù)據(jù)塊；第五步PLC程序的編寫(xiě)，編寫(xiě)完成后進(jìn)行下位機(jī)程序的下載；第六步打開(kāi)WindowsControlCenter6.0軟件進(jìn)行操作員監(jiān)控界面組態(tài)，組態(tài)內(nèi)容包含變量連接和畫(huà)面組態(tài)，畫(huà)面組態(tài)需包括系統(tǒng)流程圖、中水箱實(shí)時(shí)液位顯示、換熱器出口溫度顯示、鍋爐內(nèi)膽溫度顯示、鍋爐加熱功率百分比顯示、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度百分比顯示、變頻磁力泵頻率顯示、悶泵報(bào)警指示、溫度歷史曲線、液位歷史曲線和實(shí)時(shí)曲線組態(tài)。任務(wù)4、自動(dòng)化系統(tǒng)投運(yùn)、控制儀表參數(shù)整定根據(jù)任務(wù)總體功能要求，在完成以上任務(wù)后對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行整體調(diào)試并投入運(yùn)行，進(jìn)行控制系統(tǒng)PID參數(shù)的整定，使其達(dá)到控制系統(tǒng)的預(yù)期效果（換熱器熱水出口溫度控制在50±3℃，中水箱水位控制在100±4mm.在整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中要考慮到悶泵現(xiàn)象的安全保護(hù)措施選手在調(diào)試前需對(duì)制作好的控制工程進(jìn)行下載項(xiàng)目組態(tài)和傳送項(xiàng)目組態(tài)等工作，對(duì)相關(guān)的站地址、通訊參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)IP進(jìn)行設(shè)置，完成控制工程的下載、傳送和通訊連接，在上位機(jī)監(jiān)控界面正確顯示各變量值及曲線*（見(jiàn)注識(shí)）；系統(tǒng)調(diào)試前應(yīng)先給電加熱鍋爐注滿水（要求通過(guò)變頻泵以40Hz的頻率進(jìn)行注水），防止出現(xiàn)鍋爐干燒現(xiàn)象，注滿水后應(yīng)先對(duì)鍋爐內(nèi)的水進(jìn)行加熱做好調(diào)試前的準(zhǔn)備，投運(yùn)前對(duì)水泵的正反轉(zhuǎn)做檢查并調(diào)整（按泵體箭頭標(biāo)識(shí)為準(zhǔn)）；結(jié)合軟硬件完成控制系統(tǒng)的整體調(diào)試，并投入運(yùn)行，在監(jiān)控界面中進(jìn)行PID參數(shù)整定（在整定過(guò)程中，選手可加入階躍干擾，液位20mm～50mm,溫度10℃～15℃任務(wù)5、整機(jī)運(yùn)行進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)記錄及曲線保存根據(jù)任務(wù)4中得出的PID參數(shù)進(jìn)行控制系統(tǒng)的整機(jī)運(yùn)行，加入階躍干擾，得出理想的過(guò)渡過(guò)程曲線，并保存分析相關(guān)性能指示。利用任務(wù)4中得出的PID參數(shù)進(jìn)行控制系統(tǒng)的整機(jī)運(yùn)行，并兩次加入階躍干擾，最終得出兩條曲線，一條為中水箱液位階躍響應(yīng)曲線，一條為溫度階躍響應(yīng)曲線，要求每條曲線的衰減比n:1中n滿足2.00≤n≤10.00的條件（為便于評(píng)判，最大偏差用A表示，超調(diào)量B表示，計(jì)算衰減比時(shí)，這里采用衰減比n:1=B/B’）；選手認(rèn)為曲線合理后截圖，并由裁判確認(rèn)后，正確命名并保存趨勢(shì)畫(huà)面至相應(yīng)的文件夾中；選手需在保存的趨勢(shì)畫(huà)面中標(biāo)注出過(guò)渡過(guò)程的性能指標(biāo)：最大偏差、衰減比、余差、振蕩周期、過(guò)渡時(shí)間等；完成預(yù)期控制效果，參賽選手應(yīng)舉手示意，由選手及裁判在附表3密封線上簽字確認(rèn)方可有效。注識(shí)：選手對(duì)完成任務(wù)中帶*項(xiàng)目認(rèn)為有難度可放棄。如決定放棄須先向裁判申請(qǐng)，由裁判請(qǐng)技術(shù)支持協(xié)助完成，此項(xiàng)任務(wù)裁判將以0分計(jì)（其他任務(wù)不得放棄）。選手工位號(hào)：裁判確認(rèn)：選手確認(rèn)：密封線附表1：任務(wù)一（組建自動(dòng)化控制對(duì)象系統(tǒng)）現(xiàn)場(chǎng)操作記錄表序號(hào)項(xiàng)目閥門編號(hào)備注1競(jìng)賽中需打開(kāi)的閥門234567891011121314151617181920212223選手工位號(hào)：裁判確認(rèn)：選手確認(rèn)：密封線附表2：任務(wù)二（儀表參數(shù)設(shè)置與調(diào)校）液位變送器驗(yàn)證記錄表序號(hào)液位標(biāo)尺示值（cm）儀表顯示值（cm）信號(hào)計(jì)算電壓值(V)信號(hào)實(shí)際電壓值(V)備注1162.282121.96381.64441.32工業(yè)自動(dòng)化儀表應(yīng)用技術(shù)賽項(xiàng)【樣題】第8頁(yè)共8頁(yè)選手工位號(hào)：裁判確認(rèn)：選手確認(rèn)：