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(jí)：姓 名: 學(xué) 號(hào)： 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(guò)程控制實(shí)驗(yàn)室的“EFPT過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置”為被控對(duì)象、“SUPCON JX-300 DCS”為控制裝置，構(gòu)成一個(gè)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(duì)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(duì)象的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和模擬特性簡(jiǎn)要說(shuō)明-44. “EFPT過(guò)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(cè)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(hào)、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(shuō)明課程設(shè)計(jì)總結(jié)-813. 控制過(guò)程截圖-914. DCS系統(tǒng)閉環(huán)運(yùn)行調(diào)試結(jié)果分析與說(shuō)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(duì)象特性設(shè)計(jì)組態(tài)通過(guò)“EFPT過(guò)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(gè)實(shí)驗(yàn)者所希望實(shí)現(xiàn)的對(duì)象特性，用于本課程設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)被控對(duì)象。列寫出“EFPT過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置”閥門狀態(tài)表，畫出被控對(duì)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(duì)象組態(tài)設(shè)計(jì)，確定“EFPT過(guò)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(hào)、量程等參數(shù)，編制一次儀表位號(hào)，列出一次儀表選型表。（3） 控制系統(tǒng)測(cè)控點(diǎn)和控制回路設(shè)計(jì)畫出帶測(cè)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(guò)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(hào)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(hào)、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(shì)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(gè)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(gè)成員下載程序運(yùn)行調(diào)試時(shí)，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(gè)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(lái)，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(cè) 三、被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和模擬特性簡(jiǎn)要說(shuō)明“EFPT 過(guò)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(duì)模擬鍋爐系統(tǒng)自動(dòng)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(dòng)或自動(dòng)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(hào)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(dòng)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(guò)管路上各閥門的開閉形成一個(gè)循環(huán)的系統(tǒng)。 四、“EFPT過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置”閥門狀態(tài)表閥門標(biāo)號(hào)狀態(tài)閥門標(biāo)號(hào)狀態(tài)閥門標(biāo)號(hào)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(dòng)調(diào)節(jié)閥Model電動(dòng)機(jī)壓力變送器儀表型號(hào)LDZ-4BQSL-100AQSVP-16KCHL 2-20QBYG輸出4-20mA4-20mA4-20mA精度1級(jí)0.5防爆標(biāo)志Ib錯(cuò)誤未找到引用源防護(hù)等級(jí)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(cè)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(hào)輸入卡電流信號(hào)輸入卡電流信號(hào)輸入卡模擬量輸出卡模擬量輸出卡型號(hào)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(hào)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(hào)轉(zhuǎn)接板端子號(hào)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(hào)輸入卡4路輸入(420mA)SP3130002,03NAI3,NAI4電流信號(hào)輸入卡4路輸入(420mA)SP3130100,

10、01,02,03NAI5,NAI6,NAI7,NAI8電流信號(hào)輸入卡4路輸入(420mA)SP3130200,01,02,03NAI9,NAI10,NAI11,NAI12卡件擋板SP000熱阻信號(hào)輸入卡2路輸入(Pt100)SP31604熱阻信號(hào)輸入卡2路輸入(Pt100)SP3160500,01Pt-3,PT-4熱阻信號(hào)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(hào)、注釋、量程、單位、報(bào)警限及配電設(shè)置位號(hào)注 釋量程單位報(bào)警限配電設(shè)置閥特性信號(hào)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(shí)否FT-2出水流量0300升/時(shí)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(cè)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(shuō)明每個(gè)人都是自己的工作組，自己的DCS組態(tài)。但是在一個(gè)做工程師的時(shí)候，其他五個(gè)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(guò)程截圖報(bào)警一覽 控制分組系統(tǒng)總貌 調(diào)整畫面趨勢(shì)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(shuō)明在自動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)，若鍋爐實(shí)際液位比設(shè)定值低（高），輸出流量不變時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)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(shí)，控制系統(tǒng)

13、會(huì)相應(yīng)地增大（減小）進(jìn)水流量，以維持系統(tǒng)穩(wěn)定。在手動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)，若鍋爐實(shí)際液位比設(shè)定值低（高），輸出流量不變時(shí)，需手動(dòng)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(shí)，相應(yīng)地手動(dòng)增大（減小）進(jìn)水流量，以維持系統(tǒng)穩(wěn)定。自動(dòng)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(dòng)態(tài)性能；可通過(guò)改變PID參數(shù)改變系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)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(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)只停留在書本上的理論知識(shí)和腦海中的想象畫面，對(duì)真正的的自動(dòng)控制系統(tǒng)并沒有準(zhǔn)確的概念。通過(guò)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(duì)自動(dòng)化這一專業(yè)有了更深的了解，對(duì)自動(dòng)控制現(xiàn)場(chǎng)有了真正的客觀的認(rèn)識(shí)，同時(shí)我學(xué)會(huì)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(jiǎn)單的DCS系統(tǒng)。這次課設(shè)給我留下另外一個(gè)深刻印象的是小組合作的課設(shè)