控制仪表课程设计-锅炉液位DCS控制系统设计报告.doc

编号2003606序号组号班级控制仪表与装置课程设计锅炉液位DCS控制系统设计报告锅炉液位DCS控制系统设计报告摘 要EFPT过程控制实验装置 DCS 锅炉 阀门 I/O组态 监控 操作小组 数据转发卡 I/O卡件. 概述1.1课程设计的性质、目的和任务控制仪表与装置课程设计是自动化专业必修实践性教学环节。按自动化专业培养计划要求，在学完专业限选课控制仪表与装置后，安排控制仪表与装置课程设计。其目的是使学生在深入理解已学的有关过程控制仪表和DCS系统的基本概念、组成结构、工作原理、系统组态设计方法、系统设计原则的基础上，结合联系实际的课程设计题目，使学生熟悉和掌握DCS控制系统的设计和调试方法，初步掌握控制系统的工程性设计步骤，进一步增强解决实际工程问题的能力。1.2课程设计的主要内容与要求1.2.1主要设计内容以过程控制实验室的“EFPT过程控制实验装置”为被控对象、“SUPCON JX-300 DCS”为控制装置，构成一个闭环系统，本课程设计将完成该闭环系统的下列一系列工程性设计：（1） 被控对象特性设计组态；（2） 控制系统一次仪表选型设计；（3） 控制系统设计；（4） DCS控制装置的I/O点配置与组态设计；（5） DCS控制回路组态设计；（6） DCS操作站组态设计；（7） DCS系统闭环运行调试。1.2.2设计基本要求（1） 被控对象特性设计组态通过“EFPT过程控制实验装置”的管道和阀门的开/闭状态，构造一个实验者所希望实现的对象特性，用于本课程设计的控制系统被控对象。列写出“EFPT过程控制实验装置”阀门状态表，画出被控对象工艺流程图。（2） 控制系统一次仪表选型设计根据被控对象组态设计，确定“EFPT过程控制实验装置”中一次仪表的使用情况，查阅一次仪表型号、量程等参数，编制一次仪表位号，列出一次仪表选型表。（3） 控制系统测控点和控制回路设计画出带测控点的工艺管道流程图（P&ID图）。画出控制回路方框图。（4） DCS的硬件配置和I/O点配置设计根据过程控制实验室的“SUPCON JX-300 DCS”硬件配置（见“控制仪表与装置实验指导书”），确定本课程设计所需的DCS卡件和I/O点。画出DCS卡件配置图。（5） 控制系统一次仪表和DCS I/O点接线设计画出控制系统一次仪表和DCS I/O点接线图（参照“控制仪表与装置实验指导书”）。（6） 控制系统接线实施根据所设计的控制系统一次仪表和DCS I/O点接线图，在实验系统上完成一次仪表与DCS的信号连接。（7） DCS系统硬件组态设计在工程师站上完成DCS系统的主控卡件组态、通信卡件组态、I/O卡件组态和DCS I/O点组态设计。列出I/O卡件、I/O点地址表，列出I/O点位号、注释、量程、单位、报警限及配电设置表。（8） DCS控制回路组态设计根据控制回路设计，组态主控卡控制回路。（9） 操作站和操作小组设计按照课程设计小组成员组成，设计和定义实验小组所有成员为控制系统操作站。（10） DCS操作站组态设计根据控制系统设计，进行DCS系统总貌画面组态设计、分组画面组态设计、趋势画面组态设计、工艺流程画面组态设计。（11） DCS系统闭环运行调试课程设计小组内的每个成员轮流下载自己设计的程序，进行系统闭环运行调试。（12） DCS系统多操作站运行监视在课程设计小组内的某个成员下载程序运行调试时，利用DCS工程师站的传送功能将自己设计的程序传送给课程设计小组内的其他成员，实现DCS系统的多操作站监视功能。（13） 操作站人机界面设计剪切每个学生应将自己设计的操作站人机界面剪切下来，用于课程设计报告中；（14） 学生进入实验室前应完成上述设计基本要求的初步设计，经指导教师检查后方可进入实验室进行上机设计实验。1.3 课程小组成员名单及分工：设置工作站与I/O接口设置周峰控制回路设置杨占磊运行与控制姜达王加晨装置接线与阀门控制沈浩系统组态调试刘晓峰设置操作小组王宇新2. 被控对象设计2.1实验装置简介“EFPT过程控制实验装置”是一套可以用DCS或数字仪表实现对模拟锅炉系统自动控制的实验装置。它既可以在计算机上使用JK-3000X进行组态和监控，也可以在控制面板上数字仪表进行手动或自动控制。其控制面板上有综合接线板 流变频实验板 数显变送报警仪 加减运算器 接触器模板 单向温度调控 温度调控器 数显智能调节仪按钮指示板 DCS信号转接板等控制面板，并有电源单元可提供三相380V和单相220V的电源。锅炉系统由管路和循环水泵 电磁阀 单热丝 电动调节阀 M1 M2 铂电阻 温度变送器 电磁流量计 压力表组成，通过管路上各阀门的开闭形成了一个循环的系统。2.2被控对象的结构设计通过“EFPT过程控制实验装置”的管道和阀门的开/闭状态，实现上述的对象特性，用于本课程设计的控制系统被控对象。“EFPT过程控制实验装置”阀门状态表。阀门号V21V25V27V30V33V35V38V39V40V42V43V51VC1VC2状态开开开半开开开开开开开开开开开2.3被控对象工艺流程图3.控制系统设计3.1控制系统原理分析及控制方案设计要求：（1）根据所组态的被控生产流程（被控对象）的工艺要求，确定控制系统的控制方案，画出控制系统原理框图。（2） 根据被控对象的生产流程和控制要求，确定调节阀的气开、气关形式和调节器的正、反作用。（3）带测控点的工艺管道流程图3.2一次仪表选型设计根据被控对象组态设计，确定“EFPT过程控制实验装置”中一次仪表的使用情况，查阅一次仪表型号、量程等参数，要求：仪表名参数压力变送器电磁流量转换器电磁流量传感器QS智能型电动调节阀电动机型号DBYGLDZ-4BLDG-10SQSVP-16KCHL2-20输出信号420mA-DC420mA 420mA-DC量程04KP工作压力68KP精度0.51级防爆标志ibIICT6流量范围00.3m3/h工作温度0120工作压力4KP防护等级IP65IP653.3DCS选型设计要求：（1） 列出I/O清单：电流信号输入卡4路输入（420SP3130002 ，03NAI3，NAI4，电流信号输入卡4路输入（420SP3130100，01，02，03NAI5，NAI6，NAI7，NAI8电流信号输入卡4路输入（420SP3130200 ，0102， 03NAI9NAI10NAI11NAI12模拟量输出卡4路输出（420）SP3221000，01，02，03NA05，NA06，NA07，NAO8（2） 操作小组：（3） 根据系统I/O清单，确定DCS的硬件配置，列出所选用的DCS硬件配置，包括：电源、主控卡、数据通信卡件、I/O卡件。模块名称性能型号主控卡IP地址数据模块地址IO模块地址可用的IO通道地址DCS信号转接板端子号电源指示卡SP221主控卡CPUSP243X128.128.1.6数据转发卡SP23300卡件挡板SP000电流信号输入卡4路输入4-20mASP3130002，03NAI3,NAI4电流信号输入卡4路输入4-20mASP3130100,01,02,03NAI5,NAI6NAI7,NAI8电流信号输入卡4路输入4-20mASP3130200,0102,03NAI9,NAI10NAI11,NAI12卡件挡板SP000热阻信号输入卡2路输入（Pt100）SP31604热阻信号输入卡2路输入（Pt100）SP3160500,01Pt-3,Pt-4热阻信号输入卡2路输入（Pt100）SP3160600,01Pt-5,Pt-6卡件挡板SP000脉冲量输入卡4路输入，最高响应频率SP3350803P4模拟量输出卡4路输出4-20mASP3220903NA04模拟量输出卡4路输出4-20mASP3221000,0102,03NA05,NA06NA07,NA08卡件挡板SP000触电型开关量输入卡SP3631203,0405,06DI4,DI5DI6,DI7继电器开关量输入卡SP3641301,02,03,0405,06卡件挡板SP000卡件挡板SP0003.4控制系统接线设计控制系统接线图：4.DCS组态设计4.1DCS硬件组态设计 4.1.1 DCS卡件配置图操作站设置：数据转发卡：4.1.2DCS系统（控制站卡件及设计小组各操作站）地址配置表4.2DCS软件组态设计 各 小 组 操 作 站 地 址姜达 128.128.1.155周峰 128.128.1.156杨占磊128.128.1.145沈浩128.128.1.146刘晓峰128.128.1.135王宇新128.128.1.136王加晨128.128.1.154数据转发00SP2336电流信号输入卡00SP313电流信号输入卡01SP313模拟量输出卡09SP322模拟量输出卡10SP3224.2.1 I/O组态包括：DCS I/O点位号、注释、量程、单位、报警限及配电设置表；位 号AI06000000AI06000001AI06000100AI06000001AI06001000AI06001001注 释水箱液位进水阀位进水流量锅炉液位出水流量出水阀信号类型电流4-20MA电流4-20MA电流4-20MA电流4-20MA电流4-20MA电流4-20MA折 线 表下 限000000上 限4001005040050100单 位MM%L/HMML/H%温度补偿否否否否否否压力补偿否否否否否否滤 波 否否否否否否开 方否否否否否否积 累否否否否否否报 警是否是是是否高 限3604536545高 高 限4005040050低 限16051805低 低 限400400高/低死区1111高高/低低死 区11114.2.2控制回路组态4.2.3操作站组态包括：小组设计及操作权限设计说明；姜达操作员周峰工程师杨占磊操作员沈浩操作员刘晓峰操作员王宇新操作员王加晨操作员DCS系统总貌画面；DCS系统分组画面；DCS系统趋势画面；调整画面：数据一览：故障诊断：4.3DCS系统闭环运行调