過程控制系統(tǒng)課程設計講解

1、MsTAHFIJAN UNIVEXSUY OP TECHNOLOGY過程控制系統(tǒng)課程設計報告書課設小組：第四小組摘要1.第一章 課程設計任務及說明 2.1.1 課程設計題目 2.1.2 課程設計內(nèi)容3.1.2.1 設計前期工作3.1.2.2 設計工作4.第二章 設計過程4.2.1 符號介紹4.2.2 水箱液位定制控制系統(tǒng)被控對象動態(tài)分析 62.3 壓力定制控制系統(tǒng)被控對象動態(tài)分析 72.4 審級控制系統(tǒng)被控對象動態(tài)分析 7第三章壓力P2定值調(diào)節(jié)8.3.1 壓力定值控制系統(tǒng)原理圖8.3.2 壓力定值控制系統(tǒng)工藝流程圖8第四章 水箱液位L1定值調(diào)節(jié) 9.4.1 水箱液位控制系統(tǒng)原理圖9.4.2 水

2、箱液位控制系統(tǒng)工藝流程圖9第五章鍋爐流動水溫度T1調(diào)節(jié)用級出水流量F2調(diào)節(jié)的流程圖105.1 審級控制系統(tǒng)原理圖 105.2 審級控制系統(tǒng)工藝流程圖 1.1第六章控制儀表的選型1.26.1 儀表選型表1.26.2 現(xiàn)場儀表說明1.36.3 DCS I/O點位號、注釋、量程、單位、報警限及配電設置表 14第七章 控制回路方框圖 1.5總結16參考文獻1.6摘要過程控制課程設計是過程控制課程的一個重要組成部分。通過實際題目、控制方案的選擇、工程圖紙的繪制等基礎設計和設計的學習， 培養(yǎng)學生理論與實踐相結合能力、工程設計能力、創(chuàng)新能力，完成工 程師基本技能訓練。使學生在深入理解已學的有關過程控制和DC

3、S系統(tǒng)的基本概念、組成結構、工作原理、系統(tǒng)設計方法、系統(tǒng)設計原則的基礎上， 結合聯(lián)系實際的課程設計題目，使學生熟悉和掌握DCS 空制系統(tǒng)的設 計和調(diào)試方法，初步掌握控制系統(tǒng)的工程性設計步驟， 進一步增強解 決實際工程問題的能力。關鍵詞：過程控制設計DCSi第一章課程設計任務及說明1.1 課程設計題目：附圖為某過程控制實驗裝置的P&ID圖，該圖為一示意圖，并 不完全符合規(guī)范。根據(jù)該圖，請完成以下任務：不完全符合規(guī)范的P&ID圖1、指出該圖不符合“自控專業(yè)工程設計用圖形符號和文字代號(HG/T20637.2) ” 的地方。2、如果該系統(tǒng)采用DCSfc中控制，測量，依據(jù)相關標準重新繪制PID 圖。3

4、、在該圖的基礎上，設計至少兩個單回路控制系統(tǒng)，一個串級控 制系統(tǒng)?？刂苾x表選用單回路盤裝控制儀表，根據(jù)設計，簡化該圖， 去掉不必要的閥門，測量元件，增加必要的控制儀表，重新繪制P&ID 圖。4、依據(jù)設計，根據(jù)圖中提供的有關數(shù)據(jù)，分析系統(tǒng)的工作原理、 環(huán)境、條件，選取圖中所涉及的測量元件及變送器，填寫所有儀表數(shù) 據(jù)表。并說明量程選擇的依據(jù)。5、具體要求為：第四組水箱液位L1定值調(diào)節(jié)之二（VC作出水量執(zhí)行器）壓力P2定值調(diào)節(jié)之四（用水泵作水源、 VC2乍執(zhí)行器的并聯(lián)式壓力調(diào) 節(jié)）鍋爐流動水溫度T碉節(jié)串級出水流量F明節(jié)1.2 課程設計內(nèi)容過程控制系統(tǒng)設計是為實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化， 應用圖紙資料和文字資

5、 料來表達設計思想和工程實現(xiàn)方法。設計分為兩個階段：1.2.1 設計前期工作1 ）查閱資料，對被控對象動態(tài)特性進行分析，確定控制系統(tǒng)的被調(diào)量和調(diào)節(jié)量；2 ）確定自動化水平，包括確定自動控制范圍、控制質(zhì)量指標、報 警設限及手自動切換水平；3 ）提出儀表選型原則，包括測量、變送、調(diào)節(jié)及執(zhí)行儀表的選型。1.2.2設計工作1）根據(jù)對被控對象進行的分析，確定系統(tǒng)自動控制結構，完成 控制系統(tǒng)原理圖；2）根據(jù)確定控制設備和測量取樣點和調(diào)節(jié)機構，完成控制系統(tǒng) 工藝流程圖（PID圖）；3）根據(jù)確定的自動化水平和系統(tǒng)功能，選擇控制儀表，完成控 制系統(tǒng)圖（包括系統(tǒng)功能圖和系統(tǒng)邏輯圖）；4）對所設計的系統(tǒng)進行仿真試驗

6、，并進行調(diào)節(jié)器參數(shù)整定；5）編寫設計說明書：1. 提出控制系統(tǒng)的基本任務和要求；2. 被控對象動態(tài)特性分析；3. 選擇控制系統(tǒng)控制結構，畫控制原理圖；4. 選擇測點和調(diào)節(jié)機構畫控制系統(tǒng)工藝流程圖；5. 選擇控制儀表，畫圖（標出調(diào)節(jié)器作用方向）；6. 根據(jù)控制原理圖，進行控制系統(tǒng)仿真實驗，控制器參數(shù)整心7. 設計總結。第二章設計過程2.1 符號介紹過程檢測和控制流程圖用圖形符號和文字代號字母第一位字母后繼字母被測變量修飾詞功能1、常用檢測元件的圖形符號A分析報警熱電偶C電導率控制、調(diào)節(jié)熱電阻D密度、比重差（壓）y 嵌在管道中的檢測元件E電壓檢測元件11孔板F比（值）卜 取壓接頭H手動I電流指示2

7、、儀表的圖形符號J功率巡檢就地安裝L物位燈盤面安裝M濕度盤后安裝P壓力、真空試驗點Q數(shù)量積分積算3、執(zhí)行機構的圖形符號R放射性記錄用電動調(diào)節(jié)閥S速度、頻率安全開關、聯(lián)鎖國氣動調(diào)節(jié)閥T溫度變送下帶電-氣閥門定位器的氣動閥U多變量多功能L工J電磁閥V粘度閥W重量、力套管Y伺放、電-氣、 繼動器如上表所示，文字代號由兩部分組成：字母部分與數(shù)字部分。字母部分即圓中上部分代號；數(shù)字部分即圓中下部分代號。字母部分由兩部分，第一個字母為所處理的變量，例如溫度 T、壓力P、物位L、流 量F。需要時其后面可跟一個修飾字母，例如F表示比、D表示差、Q表示累計根據(jù)國標改后的P&ID圖2.2 水箱液位定制控制系統(tǒng)被控

8、對象動態(tài)分析：控制變量為出水流量，被控變量為水箱水位出水流量控制器根據(jù)給定值給出出水流量控制電動閥控制指令，從而控制水箱液位，水箱液位傳感器采集水箱液位值，反饋到出水流量控制器，與給定值進行比較后得出殘差信號再次輸出給進水流量控 制電動閥，控制水箱液位，從而達到水箱液位為定制的目的。2.3 壓力定制控制系統(tǒng)被控對象動態(tài)分析：控制變量為出水流量，被控變量為出水壓力。出水流量控制器根據(jù)給定值給出出水流量控制電動閥質(zhì)量，從而控制出水壓力，出水壓力傳感器采集出水壓力值，反饋到出水流量控 制器，與給定值進行比較后得出的殘差信號再次給出水流量控制電動 閥，控制出水壓力，從而達到出水壓力為定值的目的。2.4

9、 串級控制系統(tǒng)被控對象動態(tài)分析：住被控變量為鍋爐流動水溫，福被控變量為出水流量鍋爐流動水溫度控制器把控制信號給出水流量控制器，副回路中，出水流量控制器根據(jù)給定值給出出水流量控制電動閥控制指令，從而控制出水壓力，出水壓力傳感器采集出水壓力值，反饋到出水流量控 制器，與給定值進行比較后得出的殘差信號再次輸出給進水流量控制 電動閥，控制出水壓力；主回路中，出水流量影響鍋爐流動水溫溫度， 鍋爐流動水溫度傳感器采集鍋爐流動水溫度，反饋到鍋爐流動水溫 度，反饋到鍋爐流動水溫度控制器，與最初的給定值進行比較后得出的殘差信號再次輸出給出水流量控制器的發(fā)揮路控制出水流量，從而 達到控制鍋爐劉鼎水溫度的目的第三章

10、壓力P2定值調(diào)節(jié)3.1 壓力定值控制系統(tǒng)原理圖：給定值,水箱值控制變量為出水流量，被控變量為出水壓力出水流量控制器根據(jù)給定值給出出水流量控制電動閥質(zhì)量，從而控制出水壓力，出水壓力傳感器采集出水壓力值，反饋到出水流量控制器，與給定值進行比較后得出的殘差信號再次給出水流量控制電動閥，控制出水壓力，從而達到出水壓力為定值的目的。3.2 壓力定值控制系統(tǒng)工藝流程圖：16V43電羋一0卜” 383計出k*陰piPE-IM3。出VD1lOOkP王昨用、27M2.RE-2出帖工PICTV35 丫tJaV3E V4D0-jooL/hV51手廉ITFITOrvlOOS-1V26第四章 水箱液位L1定值調(diào)節(jié)4.1

11、 水箱液位控制系統(tǒng)原理圖給定值水箱值控制變量為出水流量，被控變量為水箱水位。出水流量控制器根據(jù)給定值給出出水流量控制電動閥控制指令,從而控制水箱液位，水箱液位傳感器采集水箱液位值，反饋到出水流 量控制器，與給定值進行比較后得出殘差信號再次輸出給進水流量控 制電動閥，控制水箱液位，從而達到水箱液位為定制的目的。4.2 水箱液位控制系統(tǒng)工藝流程圖第五章 鍋爐流動水溫度T1調(diào)節(jié)串級出水流量F2調(diào)節(jié)的流程圖5.1串級控制系統(tǒng)原理圖：主被控變量為鍋爐流動水溫，福被控變量為出水流量鍋爐流動水溫度控制器把控制信號給出水流量控制器，副回路 中，出水流量控制器根據(jù)給定值給出出水流量控制電動閥控制指令， 從而控制

12、出水壓力，出水壓力傳感器采集出水壓力值，反饋到出水流 量控制器，與給定值進行比較后得出的殘差信號再次輸出給進水流量 控制電動閥，控制出水壓力；主回路中，出水流量影響鍋爐流動水溫 溫度，鍋爐流動水溫度傳感器采集鍋爐流動水溫度， 反饋到鍋爐流動 水溫度，反饋到鍋爐流動水溫度控制器，與最初的給定值進行比較后 得出的殘差信號再次輸出給出水流量控制器的發(fā)揮路控制出水流量， 從而達到控制鍋爐劉鼎水溫度的目的。5.2串級控制系統(tǒng)工藝流程圖Hi般儂附 2 * mt第六章控制儀表的選型6.1儀表選型表儀表 名 參數(shù) 壓力變送器電磁流量電磁流量 傳感器QS智能型 電動調(diào)節(jié) 閥電動機型號DBYGLDZ-4BLDG-

13、10SQSVP-16KCHL2-20輸出信號420mA-DC420mA420mA-DC04KP工作壓力68KP精度0.51級防爆標志ibIICT6流量范圍00.3m3/h工作溫度0120C工作壓力4KP防護等級IP65IP65負裁電阻0750Q電源220V 50HZ220V 50HZ消耗功率30VA35VA0.37KW公稱通徑20mm公稱壓力16KP介質(zhì)溫度-40+200 C行程16mm轉(zhuǎn)速2900r/min8M:2m3/h高度14m位號LT-1LT-2FT-1FT-2MV-1MV-26.2現(xiàn)場儀表說明：在舁 廳P圖位號型號規(guī)格名稱用途1P1-1 (PL-1)Y-10000.25MPa彈簧管壓

14、力表進水壓力指示2P2-T(PT-2)DBYG0100KPa(420mA)擴散硅壓力變送器出水壓力變送器3F1-E (FE-1)LDG-10S0300L/h電磁流量傳感器進水流量檢測4F1-1T(FIT-1)LD2-4B(420 mA)電磁流量轉(zhuǎn)換器進水流量變送和顯示5F2-E (FE-2)LDG-10S0300L/h電磁流量傳感器出水流量檢測6F2-1T(FIT-2)LD2-4B(420 mA)電磁流量轉(zhuǎn)換器出水流量變送和顯示7L1-T(LT-1)DBYG04Kpa (0400mm) (420mA)擴散硅壓力變送器水箱液位變送8L2-T(LT-2)DBYG04Kpa (0400mm) (42

15、0mA)擴散硅壓力變送器鍋爐液位變送9L3-T(LT-3)DBYG04Kpa (0400mm) (420mA)擴散硅壓力變送器水槽液位義送10TIT-1(TE-1)WZP-270155 X100mmPt100鋁電阻鍋爐水溫檢測11TIT-2(TE-2)WZP-270155 X100mmPt100鋁電阻夾套水溫檢測12M1QS201行程16mm直行程電子式電動執(zhí)行器配Vc1調(diào)節(jié)閥13VC1VT-16DN=20mmdN =10mm線性鑄鋼閥進水流量調(diào)節(jié)閥14M2QS 201行程16mm直行程電子式電動執(zhí)行器配Vc2調(diào)節(jié)閥15VC2VT-16DN=20mmdN =10mm線性鑄鋼閥出水流量調(diào)節(jié)閥6.

16、3 DCS I/O點位號、注釋、量程、單位、報警限及配電設置表DCS I/O 點位號注釋單位報警限配電設置LT-1水箱液位0400毫米高限360低 限40/、配電LT-2鍋爐液位0400毫米高限360低 限40/、配電FT-1進水流量0300升/時高限270低 限30/、配電FT-2出水流量0300升/時高限270低 限30/、配電M1進水閥位0100%高限90低限10/、配電M2出水閥位0100%高限90低限10/、配電M1Ao1進水控制/、配電M2Ao2出水控制/、配電模擬量輸出位 號M1Ao1M2Ao2注 釋進水控制出水控制閥特性氣開閥氣開閥信號制III型III型常規(guī)控制方案NO0001

17、注釋鍋爐液位控制出水流量控制方案單回路手操器回路1輸入M1M2回路1位號S06-L000S06-L001第七章控制回路方框圖注釋地址型號數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡00SP233電流信號輸入卡00SP313電流信號輸入卡01SP313模擬量輸出卡10SP322首先感謝老師以及學校安排的組態(tài)技術及應用課程設計，感謝老師認真的指 導和精心的幫助，其次感謝同學鼎力的幫助。作為一名電子信息工程專業(yè)的學生，我覺得做組態(tài)的課程設計是十分有意義 的，而且是十分必要的。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)課的理論知識，實際操作能力卻相對較差，而做類似的課程設計為我們提供了良好的實踐平臺。做好一個課程設計，不僅僅需要我們把所學的知識能夠很好地運用，還用學會查閱相關 的資料。尤其在設計程序時，更要細心。通過這次設計，更進一步了解到理論知 識與實踐相結合的重要意義，以及堅持、耐心和努力