DCS实训报告.doc

专业综合课程设计题目：加热炉集散控制系统设计专业： 电气工程及其自动化 班级： 电气11-5班 姓名： 温遂云 学号： 11034020525 指导老师： 康珏 设计时间 2014 年 10 月 8 日至 2015 年 11 月1日目录摘要2关键词2正文2JX-300XP概述2 各操作站作用 3 I/O卡件机笼包括卡件组成以及它们的功能4 JX-300X DCS系统的组态软件包各软件的作用5 JX-300X DCS系统通信网络的构成及其各个部分的基本特性5项目的设计6 工艺简介6 加热炉控制流程图6 控制方案6 原料油罐液位控制6 原料加热炉烟气压力控制7 原料加热炉出口温度控制7 控制站及操作站配置7系统组态8 新建一个组态8 I/O组态8 操作小组的组态 11 常规控制方案的组态 12 创建数据组（区）14 位号的区域划分15 光字牌设置 16 设置网络策略16 操作站标准画面组态 16 流程图的制作18 报表的制作 20下载调试22 组态的编译和下载22 手操器检测系统工作是否正常22图形化编程23 基本步骤23 常用的图形编程模块25 应用举例26参考文献27心得27附录1-卡件的选择28附录2-测点清单30实验十（空气压力控制实验）30 实验目的30 实验设备30 实验原理 30 压力基本回路控制工段. 31 实验内容与步骤32 实验数据处理34 实验心得体会35摘要集散控制系统是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机，通信、显示和控制等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。JX-300XP集散控制系统属于浙大中控SUPCON技术有限公司WebField系列，它是在JX-100、200、300、330的基础上开发出来的新一代集散控制系统。本设计中就是以浙江中控WebField Jx-300XP为硬件蓝本，运用其配备的AdvanTrolPro学习版软件对加热炉进行安全可靠，高性能的分布式控制。关键词：DCS JX-300XP 加热炉正文：一、JX-300XP概述JX-300XP系统是SUPCON WebField系列控制系统十余年成功经验的总结，吸收了近年来快速发展的通信技术、微电子技术，充分应用了最新信号处理技术、高速网络通信技术、可靠的软件平台和软件设计技术以及现场总线技术，采用了高性能的微处理器和成熟的先进控制算法，全面提高了 JX-300XP的功能和性能，能适应更广泛更复杂的应用。1、各操作站作用（1）控制站（CS）： 1.1、实现对物理位置、控制功能都相对分散的现场生产过程进行控制的主要硬件设备称为控制站（Control Station，CS）。 1.2、通过不同的硬件配置和软件设置可构成不同功能的控制站，包括数据采集站（DAS）、逻辑控制站（LCS）和过程控制站（PCS）三种类型。 1.3、具有数据采集站提供对模拟量和开关量信号的基本监视功能；逻辑控制站提供马达控制和继电器类型的离散逻辑功能；过程控制站简称控制站，是传统意义上集散控制系统的控制站，提供常规回路控制的所有功能和顺序控制方案，控制周期最小可达0.1s。（2）操作站（OS）：是操作人员完成工艺过程监视、操作、记录等管理任务的环境。（3）工程师站（ES）：用于控制应用软件组态、系统监视、系统维护的工程设备。（4）通信接口单元（CIU）：用于实现JX-300X系统与其它计算机、各种智能控制设备（如PLC）接口的硬件设备。（5）多功能站（MFS）：用于工艺数据的实时统计、性能运算、优化控制、通信转发等特殊功能的工程设备。 （6）过程控制网（SCnet II）：将控制站、操作站、通信接口单元等硬件设备连接起来，构成一个完整的分布式控制系统，实现系统各节点间相互通信的网络。2、I/O卡件机笼包括卡件组成以及们的功能（1）主控卡（XP243）: 功能：协调控制站内部所有的软硬件关系和执行各项控制任务，主要包括：I/O处理、控制运算、上下网络通信控制、诊断。（2）数据转发卡(XP233)：功能： 管理I/O卡件，驱动SBUS总线，连接主控卡和I/O卡件，冷端温度采集（用于远程温度集中采集）负责整个I/O单元的冷端温度采集（3） I/O卡件：功能：a、A/D转换 b、信号调理 图 系统卡件类型和性能3、JX-300X DCS系统的组态软件包各软件的作用。（1）授权管理权限的设置 （2）系统组态软件系统参数设置（3）流程图制作软件流程图制作 （4）报表制作软件报表制作（5）二次计算软件-实现二次计算功能 （6）SCX语言编程软件控制方案 编程（7） 图形化编程软件控制方案编程 （8）实时监控软件实现数据采集、 数据管理4、JX-300X DCS系统通信网络的构成及其各个部分的基本特性。 JX-300X通信系统对于不同结构层次分别采用了信息管理网、SCnet II网络和SBUS总线。信息管理网的基本特性为：（1）拓扑结构 总线形或星形结构。 （2）传输方式 曼彻斯特编码方式。（3）通信控制 符合IEEE802.3标准协议和TCP/IP标准协议。（4）通信速率 10Mbps、100Mbps、1Gbps等。（5）网上站数 最大1024个。（6）通信介质 双绞线（星形连接）、50细同轴电缆、50粗同轴电缆（总线形连接，带终端匹配器）、光纤等。（7）通信距离 最大距离为10km。（8）信息管理网开发平台 采用PIMS软件。二 项目设计1、 工艺简介 加热炉是石油化工生产中的主要设备之一，广泛应用在石油炼制和石油化工生产中，它利用直接火焰加热物料，可将物料加热到很高的温度，亦可作为反应器使用。对于加热炉，工艺介质受热升温或同时进行气化，其温度的高低会直接影响后一工序的操作工况或产品质量。当加热炉温度过高时，会使物料在加热炉里分解，甚至造成结焦而产生事故，因此，一般加热炉的出口温度都需要严格控制。2、 加热炉控制流程图3、 控制方案 原料油罐液位控制，单回路PID，回路名LIC10图 原料油罐液位控制方案 原料加热炉烟气压力控制，单回路PID，回路名PIC102图 加热炉烟气压力控制方框图 原料加热炉出口温度控制，串级控制：内环FIC102(加热炉燃料流量控制)；外环为TIC101(加热炉出口温度控制)。图 加热炉出口温度串级控制方框图4、 控制站及操作站配置 控制系统由1个控制站、1个工程师站、2个操作员站组成。控制站IP地址为02,工程师站IP地址为130，操作员站IP地址为I31-I32。 要求主控卡和数据转发卡均冗余配置； 2个操作员站分别监控原料加热炉和反应物加热炉的过程参数和画面； 工程师站可以同时查看原料加热炉和反应物加热炉中的所有参数和画面 三、系统组态1、新建一个组态，进入系统组态1.1登陆输入密码(1111)后，选择新建组态，系统会生成.sck文件1.2主机设置点击“主机”按钮，进行控制站的设置以及操作站组态，结果分别如下： 2、I/O组态控制站I/O组态是完成对控制系统中各控制站内卡件和I/O点数的参数设置。其组态分为以下三部分：2.1、数据转发卡组态 2.2、I/O卡件组态2.3、I/O点组态 2.4、参数设置点击图2.3中的“参数”对参数进行设置 系统中其他参数应设置数据如下所示：依据加热炉测量清单，依次对每个变量进行趋势和报警组态设置如下所示： 报警设置对话框 趋势组态框 3、操作小组的组态 操作站节点组态内容并不是每个操作站节点都要查看，在组态时选定操作小组后，在各操作站节点组态画面中设定该操作站节点关心的内容，这些内容可以在不同的操作小组中重复选择。 在本项目中将设置3个操作小组，即：工程师小组、原料加热炉小组、反应物加热炉小组。 4、 常规控制方案的组态 所谓常规控制方案是指过程控制中常用的对象控制方法。对一般要求的常规控制，这里提供的控制方案基本都满足要求。这些控制方案易于组态，操作方便，且实际应用中控制运行可靠、稳定。4.1、点击“常规”控制按钮，进行控制回路的设置：4.2、分别点击“”PV、MV、SV，进行参数设置，图示如下5、 创建数据组（区）数据分组分区的目的是为了方便数据的管理和监控。当数据组与操作小组绑定后，则只有绑定的操作小组可以监控该数据组的数据，使查找更有争对性。6、 位号的区域划分 若在I/O数据组态时未对各数据点位号分组分区，则可以利用“位号”菜单中的“位号区域划分”来实现。7、光字牌设置光字牌报警就是数据的成组报警，当报警点较多时，可以根据光字牌对重点关注的信号进行优先处理。（如图进行处理）8、设置网络策略 网络策略用于控制系统中的操作站获取数据的模式及操作小组与数据组的的绑定模式。9、 操作站标准画面组态该部分是指对已定义格式的标准操作画面进行组态，主要包括控制分组、趋势画面、数据一览、总貌画面等操作画面的组态。A. 控制分组B.趋势画面C.数据一览D.总貌画面10、流程图的制作10.1弹出式流程图制作当组态比较复杂时，就需要用到弹出式流程图，方便监测时候的分辨，制作过程如下：点击“流程图”在弹出框图中选择“弹出式流程图”，弹出式流程图必须保存在组态文件中的FlowPopup文件夹中最后便是组态流程图的制作，选择“流程图”选项，其主要包括以下几个步骤A. 建立文件，保存在“Flow”文件夹中并注意关联B. 画面基本属性设置C. 动态图形绘制D. 画面优化E. 编译、监控演示11、报表的制作步骤：A.新建报表，单击软件主界面中“报表”按钮，选择“反应物加热炉小组”，接着进入编辑界面 B.静态表格绘制如下：C.时间对象的组态和填充:选择“数据”“时间引用”选项，双击“引用事件”按下图所示选择好后，按回车键确定D.位号的组态和填充 位号的组态和填充与时间对象的组态和填充相似，选择“数据”“位号引用”选项，各组态设置如下图所示E.报表输出设置下图所示记录周期设置F.编译，完成报表制作四、下载调试1、 组态的编译和下载操作如下：用数据线将电脑与设备连接后上电，在软件的主界面有编译按钮，点击下拉选项，选择“全体编译”，再点击“下载”按钮2、 手操器检测系统工作是否正常操作如下：方法是分别用红黑表笔接入端子板的两端，如下图所示，手操器有输入的给定和输出量的测量，也可以给定和测量电压、电流等不同的变量。5、 图像化编程1、基本步骤：a. 建立图形化组态工程并与系统组态软件建立关联；b. 根据控制方案的特点及需要选择合适的编辑器在建好的工程中新建段落，在段落中编写程序，编写的过程中进行保存；c. 程序编写完毕后，通过编译检查程序语法错误，修改程序至程序编译无误；d. 将程序下载到主控卡，联机调试程序，使程序运行时符合控制方案的要求；选择“图形编程”，在点击“？”后选择之前组态好的系统文件，然后点击“编辑”按钮，进入图形编程界面如下：单击“文件”-“新建程序段”选择功能块图，并命名如下：命名好后就可以进行图形化的编程了，在界面的右侧有一列命令栏，可以选择你需要用到的命令类型标示符说明范围布尔型BOOL1字节ON/OFF字WORD2字节065535整型INT2字节-32768+32767无符号整型UINT2字节065535长整型LONG4字节-2147483648+2147483647双字DWORD4字节04294967295无符号长整型ULONG4字节04294967295浮点型FLOAT4字节1.75490351E-393.402823466E38半浮点型SFLOAT2字节-7.9998+7.99982、 常用的图形编程模块a. 算术运算-ADD 该模块的功能是将输入值相加，并将结果赋给输出值。输入值个数不限。EN/ENO能作为附加参数加以设置。公式：OUT=IN1+IN2+IN3+ 参数描述b. 算数运算DIV公式：OUT=IN1/IN2参数描述3、举例如下：下图是实现数字相加的命令 选择输入和输出后，点击“浏览”按钮，找到或者新建字节等变量，该相加命令是实现变量相加求和的作用。 图形化编程命令还可以实现多个变量相加的作用，方法是将图形的下边框往下拉，需要多少个变量的相加都可以实现。如左下图所示（P1-1），单击编程界面右边的按钮“”，会弹出如右下图所示的模块库，模块库中包含很多计算模块，包括算数运算、逻辑运算、数学函数、定时器等等，用来编程时候使用。参考文献：集散控制系统及工业控制网络（主编：刘美 副主编：康珏、宁鹏） 集散型控制系统DCS学习手册 JK-300XP综合实验指导书6、 心得 实践与理论相结合，是巩固理论基础知识的最佳途径。在学习任何知识的时候都要做到这样，才能巩固所学内容，加深对理论基础的理解，使知识掌握地更牢固。本学期第二个月，我们就进行了为期四周的浙大中控DCS实训。 本次JX-300XPDCS系统实训任务主要有协助工程技术人员安装系统，了解系统结构、通讯网络、各器件的功能和应用， 熟练使用SCkey组态软件，掌握组态的调试、下载和发布运行，熟悉各种图形编程元素并掌握FBD图形的编程方法，掌握多功能信号校验仪的使用。ECS-700DCS系统实训内容主要是了解ECS-700系统构架，熟悉工程组态流程、系统结构组态、控制组态和监控组态。我认为课程设计是一门很好的课程，它能锻炼我们动手能力和独立思考的能力，理论与实践的完美结合。打破了传统老师教学生学的教育模式，它要求是学生先做先学，不懂的再去请教老师，这样我们对知识点就会掌握得更全面更深入。现在很多大学生缺乏的正是自学的能力，所以课程设计这种模式的改变对于我们大学生是很有帮助的，也很有必要！附录1：卡件选择序号位号描述I/O类型选择卡件1TI106原料加热炉炉膛温度TCKXP3142TI107原料加热炉辐射段温度TCKXP3143TI108反应物加热炉烟囱段温度TCKXP3144TI103反应物加热炉入口温度TCKXP3145TI104反应物加热炉出口温度TCKXP3146TI102反应物加热炉炉膛温度TCEXP3147TI111原料加热炉热风道温度TCXP3148NAI2012备用TCXP3149NAI2013备用TCXP31410NAI2014备用TCXP31411NAI2015备用TCXP31412NAI2016备用TCXP31413TI101原料加热炉出口温度TCRTDXP31614NAI2022备用TCXP31615NAI2023备用TCXP31616NAI2024备用TCXP31617LI101原料油储罐液位AI不配电4-20mAXP31318NAI2042备用AIXP31319NAI2043备用AIXP31320PI102原料加热炉烟气压力AI不配电4-20mAXP31321NAI2045备用AIXP31322NAI2046备用AIXP31323FI101原料加热炉原料油流量AI不配电4-20mAXP31324NAI2062备用AIXP31325NAI2063备用AIXP31326FI104原料加热炉燃气流量AI不配电4-20mAXP31327FI102反应物加热炉燃气流量AI不配电4-20mAXP31328NAI2066备用AIXP31329LV1011储罐液位A阀调节AO正输出XP32230LV1012储罐液位B阀调节AO正输出XP32231PV102烟气压力调节AO正输出XP32232FV104原料燃料气流量调节AO正输出XP32233NAO20101备用AOXP32234NAO20102备用AOXP32235NAO20103备用AOXP32236NAO20104备用AOXP32237KI301泵开关指示DIXP36338KI303泵开关指示DIXP36339KI305泵开关指示DIXP36340NDI20124备用DIXP36341NDI20125备用DIXP36342NDI20126备用DIXP36343NDI20127备用DIXP36344NDI20128备用DIXP36345KO302泵开关操作DOXP36246KO304泵开关操作DOXP36247KO306泵开关操作DOXP36248NDI20134备用DOXP362附录2 加热炉测量点清单序号位号信号趋势要求描述I/O类型量程单位报警要求周期（s）压缩方式和统计数据1PI102原料加热炉烟气压力AI不配电420mA-1000Pa90%高报1低精度并记录2LI101原料油储罐液位AI不配电420mA0100%100%高高报2低精度并记录3FI001加热炉原料油流量AI不配电420mA0500M3/h跟踪值250高偏差40报警60低精度并记录4FI104加热炉燃气流量AI不配电420mA0500M3/h下降速度10%/s报警60低精度并记录5TI106原料加热炉炉膛温度TCK0600上升速度10%/s报警2低精度并记录6TI107原料加热炉辐射段温度TCK0100010%低报1低精度并记录7TI102反应物加热炉炉膛温度TCK0600跟踪值300高偏100低偏80报警2低精度并记录8TI103反应物加热炉入口温度TCK0400跟踪值300高偏30低偏20报警2低精度并记录9TI104反应物加热炉出口温度TCK060090%高报2低精度并记录10TI108原料加热炉烟囱段温度TCE0300下降速度15%/s报警2低精度并记录11TI111原料加热炉热风道温度TCE0200上升速度15%/s报警2低精度并记录12TI101原料加热炉出口温度RTDPt100060090%高报1低精度并记录13PV102加热炉烟气压力调节AO正输出14FV104加热炉燃料气流量调节AO正输出15LV1011原料油罐液位A阀调节AO正输出16LV1012原料油罐液位A阀调节AO正输出17KI301泵开关指示DINCNO报警1低精度并记录18KI302泵开关指示DINC变化率大于2s报警，延时3s1低精度并记录19KI303泵开关指示DINC1低精度并记录20KI304泵开关指示DINC1低精度并记录21KI305泵开关指示DINC1低精度并记录22KI306泵开关指示DINC1低精度并记录23KO301泵开关操作DONC1低精度并记录24KO302泵开关操作DONC1低精度并记录25KO303泵开关操作DONC1低精度并记录26KO304泵开关操作DONC1低精度并记录27KO305泵开关操作DONC1低精度并记录28KO306泵开关操作DONC1低精度并记录压力扰动实验十、空气压力控制实验1、 实验目的 1.整定P、I参数，选取最佳值。 2.改变P、I、相关参数，观察它们对系统性能的影响。二、