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1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告( 2012- 2013年度第2學(xué)期)名 稱： 控制裝置與儀表A （DCS部分）課程設(shè)計(jì) 題 目：過(guò)熱汽溫控制系統(tǒng)組態(tài)院 系： 自動(dòng)化系 班 級(jí)： 測(cè)控1003 學(xué) 號(hào)： 20100203 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 翟永杰 設(shè)計(jì)周數(shù)： 一周 成 績(jī)： 日期： 2013 年 7 月 10 日控制裝置與儀表A（DCS部分）課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任 務(wù) 書(shū)一、 目的與要求1 了解DCS應(yīng)用過(guò)程中的主要工作內(nèi)容及應(yīng)該注意的問(wèn)題，并能根據(jù)應(yīng)用目的，進(jìn)行分散控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)組態(tài)、調(diào)試操作等工作。2 以LN2000分散控制系統(tǒng)為平臺(tái)，完成過(guò)熱汽溫控制系統(tǒng)的組態(tài)。3 進(jìn)行DCS的調(diào)試工作。二、 主要內(nèi)容分為

2、組態(tài)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)調(diào)試兩個(gè)部分：1 組態(tài)設(shè)計(jì)11系統(tǒng)配置組態(tài)主要是指DCS中工程師站、操作員站、控制站的主機(jī)系統(tǒng)配置信息及外設(shè)類型，I/O卡件信息，電源布置，控制柜內(nèi)安裝接線等。此部分內(nèi)容作為了解內(nèi)容，不進(jìn)行具體組態(tài)。12實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)是系統(tǒng)組態(tài)中應(yīng)盡早完成的工作，因?yàn)橹挥杏辛藬?shù)據(jù)庫(kù)，其他的組態(tài)工作（控制回路組態(tài)、畫(huà)面組態(tài)等）才可以調(diào)試。數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)一般通過(guò)專用軟件進(jìn)行，數(shù)據(jù)錄入時(shí)一定要認(rèn)真仔細(xì)，數(shù)據(jù)庫(kù)中一個(gè)小的錯(cuò)誤就會(huì)給運(yùn)行帶來(lái)極大的麻煩，如造成顯示錯(cuò)誤、操作不當(dāng)甚至死機(jī)故障。13控制算法組態(tài)控制算法組態(tài)指的是將系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定的模擬量控制、開(kāi)關(guān)量控制等功能用DCS算法予以實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)以主

3、汽溫度串級(jí)控制策略為對(duì)象，并且模擬控制對(duì)象，構(gòu)成閉環(huán)回路，完成這些控制算法的組態(tài)工作。14操作員站顯示畫(huà)面組態(tài)運(yùn)行人員主要通過(guò)操作員站畫(huà)面來(lái)觀察生產(chǎn)過(guò)程運(yùn)行情況，并通過(guò)畫(huà)面提供的軟操作器來(lái)干預(yù)生產(chǎn)過(guò)程，因此畫(huà)面設(shè)計(jì)是否合理、操作是否方便都會(huì)對(duì)運(yùn)行產(chǎn)生重要影響。本設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)關(guān)于主汽溫控制的簡(jiǎn)單流程圖畫(huà)面、趨勢(shì)畫(huà)面、參數(shù)顯示畫(huà)面、操作畫(huà)面，并把有關(guān)的動(dòng)態(tài)點(diǎn)同控制算法連接起來(lái)。15報(bào)警顯示在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行溫度報(bào)警值設(shè)置，在運(yùn)行界面中顯示報(bào)警窗口。本設(shè)計(jì)要求能夠模擬實(shí)現(xiàn)超溫報(bào)警。16趨勢(shì)組態(tài)。顯示需要觀察的數(shù)據(jù)點(diǎn)趨勢(shì)圖。2 系統(tǒng)調(diào)試設(shè)計(jì)要求進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)試。實(shí)際工作中的動(dòng)態(tài)調(diào)試是指系統(tǒng)與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)相連時(shí)的調(diào)

4、試。由于生產(chǎn)過(guò)程已經(jīng)處于運(yùn)行或試運(yùn)行階段，此時(shí)應(yīng)以觀察為主，當(dāng)涉及到必需的系統(tǒng)修改時(shí)，應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備及安全措施，以免影響正常生產(chǎn)，更不允許造成系統(tǒng)或設(shè)備故障。動(dòng)態(tài)調(diào)試一般包括以下內(nèi)容：1）觀察過(guò)程參數(shù)顯示是否正常、執(zhí)行機(jī)構(gòu)操作是否正常；2）檢查控制系統(tǒng)邏輯是否正確，并在適當(dāng)時(shí)候投入自動(dòng)運(yùn)行；3）對(duì)控制回路進(jìn)行在線整定；4）當(dāng)系統(tǒng)存在較大問(wèn)題時(shí)，如需進(jìn)行控制結(jié)構(gòu)修改、增加測(cè)點(diǎn)等，應(yīng)盡量在停機(jī)狀態(tài)下重新組態(tài)下裝。若條件不允許，也可進(jìn)行在線組態(tài)，但要熟悉在線組態(tài)的各個(gè)環(huán)節(jié)并做好應(yīng)急措施。三、 進(jìn)度計(jì)劃序號(hào)設(shè)計(jì)(實(shí)驗(yàn))內(nèi)容完成時(shí)間備注1了解設(shè)計(jì)內(nèi)容，閱讀并理解課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)的要求。D12熟悉LN20

5、00分散控制系統(tǒng)軟件的組態(tài)方法。D13進(jìn)行組態(tài)設(shè)計(jì)要求的6項(xiàng)內(nèi)容。D1D24進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試D3D45撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告D46上機(jī)答辯考核D5四、 設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）成果要求1 完成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及數(shù)據(jù)點(diǎn)清單，打印各步的組態(tài)設(shè)計(jì)圖紙。2 對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行總結(jié)，完成并打印設(shè)計(jì)報(bào)告。五、 考核方式1 設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容及格式考查。2 按上述步驟逐項(xiàng)完成軟件內(nèi)容的設(shè)計(jì)，進(jìn)行操作演示，并進(jìn)行答辯。 分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào) 告 書(shū)一、分散控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)的目的與要求1、了解DCS應(yīng)用過(guò)程中的主要工作內(nèi)容及應(yīng)該注意的問(wèn)題，并能根據(jù)應(yīng)用目的，進(jìn)行分散控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)組態(tài)、調(diào)試操作等工作。2、以LN2000分散控制系

6、統(tǒng)為平臺(tái)，完成過(guò)熱汽溫控制系統(tǒng)的組態(tài)。3、進(jìn)行DCS的調(diào)試工作。二、設(shè)計(jì)正文(一)設(shè)計(jì)分析過(guò)程一、串級(jí)汽溫控制系統(tǒng)的工作原理 圖1所示的串級(jí)汽溫控制系統(tǒng)，只要導(dǎo)前汽溫發(fā)生變化，副調(diào)節(jié)器P就去改變減溫水流量，初步維持后級(jí)過(guò)熱器入口汽溫在一定范圍內(nèi)，起粗調(diào)作用。而過(guò)熱器出口汽溫的控制，則是通過(guò)主調(diào)節(jié)器PI來(lái)校正副調(diào)節(jié)器工作，只要未達(dá)到給定值，主調(diào)節(jié)PI的輸出信號(hào)就不斷遞變化，使副調(diào)節(jié)器不斷去控制減溫水噴水量的變化，直到恢復(fù)到給定值為止。穩(wěn)態(tài)時(shí)，導(dǎo)前汽溫可能穩(wěn)定在與原來(lái)數(shù)值不同的數(shù)值上，而主汽溫則一定等于給定值。圖1 串級(jí)汽溫控制系統(tǒng)工作原理在串級(jí)汽溫控制系統(tǒng)中，由于兩個(gè)回路的任務(wù)及動(dòng)態(tài)特性不同，可

7、以選用不同的調(diào)節(jié)器。副回路及副調(diào)節(jié)器的任務(wù)是快速消除內(nèi)擾，要求控制過(guò)程的持續(xù)時(shí)間較短，但不要求無(wú)差，故一般可選用純比例調(diào)節(jié)器。當(dāng)?shù)角捌麥貞T性較大時(shí)，也可選用比例微分調(diào)節(jié)器。主回路及主調(diào)節(jié)器的任務(wù)是維持恒定，一般選用比例積分調(diào)節(jié)器。當(dāng)過(guò)熱器惰性區(qū)較大時(shí)，也可選用比例、積分、微分調(diào)節(jié)器。二、串級(jí)汽溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)鍋爐過(guò)熱汽溫控制采用串級(jí)汽溫控制系統(tǒng),控制系統(tǒng)方框圖如圖2:已知系統(tǒng)中被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為:被控對(duì)象導(dǎo)前區(qū)：（/%）被控對(duì)象惰性區(qū)：（/）圖2串級(jí)汽溫控制系統(tǒng)構(gòu)成串級(jí)組態(tài)仿真方案為了更加形象地顯示串級(jí)系統(tǒng)的控制作用，可以假設(shè)一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)象模型，如圖中紅色框內(nèi)所示，使用SAMA模塊搭建，僅用來(lái)

8、示意，實(shí)際中對(duì)應(yīng)具體的被控對(duì)象，在控制邏輯組態(tài)圖中沒(méi)有這部分內(nèi)容。紅色框內(nèi)產(chǎn)生PV1主汽溫度、PV2導(dǎo)前汽溫，接受從控制器來(lái)的OP閥門(mén)開(kāi)度信號(hào)。 該控制對(duì)象的建立參考某電廠鍋爐參數(shù)，使用某設(shè)計(jì)值下的參數(shù)作為系統(tǒng)的靜態(tài)點(diǎn)，在該靜態(tài)點(diǎn)情況下，工況不再發(fā)生變化，無(wú)外界干擾，僅由減溫水來(lái)調(diào)節(jié)蒸汽溫度。 系統(tǒng)的靜態(tài)平衡狀態(tài)描述如下：1、上一級(jí)過(guò)熱器出口溫度：71號(hào)模塊設(shè)定為定值520度，該溫度測(cè)點(diǎn)在噴水減溫器之前。2、末級(jí)過(guò)熱器出口溫度：SP設(shè)定值為540度，為末級(jí)過(guò)熱器出口溫度。系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)下，噴水減溫器之前溫度值為520度（模塊71），減溫水閥開(kāi)度為50%，經(jīng)減溫器（傳遞函數(shù)w2，模塊69）引起40度

9、的溫降，形成末級(jí)過(guò)熱器進(jìn)口溫度480度（模塊70的輸出）；實(shí)際末級(jí)過(guò)熱器進(jìn)口溫度經(jīng)惰性區(qū)（傳遞函數(shù)w1，模塊70），得到最終的末級(jí)過(guò)熱器溫度（模塊72輸出）。以上描述為某嚴(yán)格靜態(tài)點(diǎn)的平衡狀態(tài)，僅為示意，省略和簡(jiǎn)化了很多因素，更合理的模型建立方式是采用機(jī)理建模方法，構(gòu)成整個(gè)電廠熱力系統(tǒng)模型。在該簡(jiǎn)化模型基礎(chǔ)上，可以進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、主汽溫度設(shè)定值的變化：將設(shè)定值SP（模塊68的SP輸出）進(jìn)行改變，例如545或535度，觀察自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的狀態(tài)和工作變化。2、上一級(jí)過(guò)熱器出口溫度的變化：改變模塊71的輸出，表示上一級(jí)過(guò)熱器出口溫度發(fā)生了變化，實(shí)現(xiàn)擾動(dòng)，觀察自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的克服擾動(dòng)的能力。完成數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)、，并研究報(bào)警軟件。數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)圖SAMA圖組態(tài)流程圖組態(tài)操作器組態(tài)趨勢(shì)圖1、串級(jí)控制系統(tǒng)（1）手動(dòng)操作（2）無(wú)擾切換（3）定值擾動(dòng)（4）外部擾動(dòng)監(jiān)控畫(huà)面2、單回路控制系統(tǒng)（1）報(bào)警實(shí)現(xiàn)2、設(shè)計(jì)分析1) 串級(jí)控制系統(tǒng)中無(wú)擾切換的實(shí)現(xiàn)。2) 主副調(diào)節(jié)器正反作用的確定。3) PID參數(shù)整定的步驟及方法。4) 設(shè)定值擾動(dòng)及外擾情況下系統(tǒng)的響應(yīng)及分析。5) 單回路控制與串級(jí)控制的對(duì)比分析。