职业学院自动化工程毕业论文-ROE反应工段自动化控制设计

毕毕 业业 论论 文（设计）文（设计） 题题目目: :ROE 反应工段自动化控制设计 系系部部: :自动化工程系_ 专业班级专业班级: :生产过程自动化 1332_ 指导老师指导老师: :雷 钊 _ 姓姓名名: :郑 显 彬_ 2016 年 5 月 20 日 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) 内容提要：随着科学技术的发展，工业控制的技术发展越来越快，工业控 制技术使得工厂的生产效率大幅提高，而工业控制器 DCS、工业 PC 等的应用也 大幅度提高了系统的自动化程度，我国工业控制自动化的发展道路，大多是在引 进成套设备的同时进行消化吸收，然后进行二次开发和应用。目前我国工业控制 自动化技术、 产业和应用都有了很大的发展， 我国工业计算机系统行业已经形成。 工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。本文主要介绍利 用工业过程自动化在基于仪器仪表的主功能、 信息功能和控制功能上引进微电子 技术、计算机控制技术、传感器技术、自动控制技术等多种技术，并将仪表装置 与电子装置用计算机组态监控软件进行有机融合而构成一个用于化工生产流程 的控制系统。 关键词：工业控制；DCS；自动化技术；仪器仪表；组态监控 Abstract：With the development of science and technology, industrial control technology made great develops for the past few years,and the industrial control technology efficiency be improved significantly. After the application of DCS and industrial PC be is used in industrial manufacture,that also take greatly improve in the automation degree of the system. The development of industrial control automation in our country is mostly at the same time of the introduction of complete sets of equipment for secondary development and application, At present, Chinas industrial control automation technology and the application has greatly development, industrial computer systems industry has been formed,too. It is developing in the direction of intelligent, network and integration, The article is introduces the Microelectronics, computer control , sensor, automatic control technology and others main,function based on the instrument,Through the pc-software control technology, to integrate the instrumentation and electronic devices ,and then form a control system used in chemical industry production process. Key words: Industrial control;DCS; Automation technology;instrument; monitoring configuration 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) 目录 引言.- 1 - 1.任务说明.- 2 - 1.1 联锁说明.- 2 - 2.ROE 反应工段 P而单用 PLC 互相连接构成的系统， 其站与站(PLC 与 PLC)之间的联系则是一种松散连接方式，做不出协调控 制的功能。 DCS 在整个设计上就留有大量的可扩展性接口，外接系统或扩展系统 都十分方便，PLC 所搭接的整个系统完成后，想随意的增加或减少操作员 站都是很难实现的。 为保证 DCS 控制的设备的安全可靠,DCS 采用了双冗余 的控制单元，当重要控制单元出现故障时，都会有相关的冗余单元实时无 扰的切换为工作单元，保证整个系统的安全可靠。PLC 所搭接的系统则需 要配置双 PLC 实现冗余。 对各种工艺控制方案更新是 DCS 的一项最基本的功能，当某个方案发 生变化后，工程师只需要在工程师站 长将更改过的方案编译后，执行下 装命令就可以了， 下装过程是由系统白动完成的， 不影响原控制方案运行。 系统各种控制软件与算法可以将工艺对象的控制精度提高。 而对于 PLC 构 成的系统来说，工作量极其庞大，首先需要确定所要编辑更新的是哪个 PLC，然后要用与之对应的编译器进行程序编译，最后再用专用的机器(读 写器)一对一的将程序传送给这个 PLC，在系统调试期间，大量增加调试 时间和调试成本，而且极不利于日后的维护。 在控制精度上相差甚远。 这就决定了为什么在大中型控制项 目中(500 点以上)，基本不采用全部由 PLC 所连接而成的系统的原因. 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) - 5 - DCS 系统所有 I/O 模块都带有 CPU，可以实现对采集及输出信号品质 判断与标量变换，故障带电拔，随机更换。而 PLC 模块只是简单电气转换 元，没有智能芯片，故障后相应单元全部瘫 1.分散控制系统（DCS）是溶 于计算机技术、控制技术、通信技术、CRT 技术为一体，对生产过程进行 监视、控制、操作和管理的一种控制系统。 DCS 在软件组态的基本配置方面也十分优秀，DCS 组态的效果以及功能也更 强大，例如数据库生成，历史数据生成，图形生成，报表生成和控制组态等。出 此以外 PLC 控制的对象一般都比较简单，DCS 就不一样了，他可以控制企业的全 部设备。DCS 更擅长与过程自动化控制，处理模拟量能力强，联网功能大；PLC 更适合于小型控制系统，此工段通过分析比较，选择使用 DCS 控制系统来实现此 工段的自动化生产。 3.2 信号回路流程 （1）简单控制回路框图 构成自动化控制主要包括器件： 控制器、执行结构（气动调节阀、电动调节阀等） 、被控制的对象、检 测变送装置（各种传感器） （2）控制回路的确定 控制回路有开环和闭环的区别。开环控制回路，指输出是根据一个 参考量而定，输入和输出量没有直接的关系。而闭环回路则将控制回路 的输出再反馈回来作为回路的输入，与该量的设定值或应该的输出值作 比较。闭环回路控制又叫反馈控制，是控制系统中最常见的控制方式。 在本系统的控制中使用闭环控制的方法来进行对系统的控制。针对此工 段的控制回路设计分析会在 5.1 章节中详细阐述分析。 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) - 6 - 3.3 DCS 控制设备信息 3.3.1 DCS（计算机集散控制系统）自动化控制系统的组成部分： （1） 、分散过程控制装置 分散过程控制装置是集散控制系统与生产过程间的界面，生产过程的 各种过程变量通过分散过程控制装置转化为操作监视的数据，而操作的各 种信息也通过分散过程控制装置送到执行机构。在分散过程控制装置内， 进行模拟量与数字量的相互转换，完成控制算法的各种运算，对输入与输 出量进行有关的软件滤波及其它的一些运算。 （2）操作管理装置 操作管理装置是操作人员与集散控制系统间的界面，操作人员通过操 作管理装置了解生产过程的运行状况，并通过它发出操作指令给生产过程。 生产过程的各种参数在操作管理装置上显示，以便于操作人员监视和操作。 （3）通信系统 分散过程控制装置与操作管理装置之间需要有一个桥梁来完成数据 之间的传递和交换，这就是通信系统。有些集散控制系统产品在分散过程 控制装置内又增加了现场装置级的控制装置和现场总线的通信系统，有些 集散控制系统产品则在操作管理装置内增加了综合管理级的控制装置和 相应的通信系统。这些集散控制系统使系统的分级增加，系统的通信系统 对不同的装置有不同的要求，但是，从系统总的结构来看，还是由三大部 分组成的。 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) - 7 - 3.3.2 各个站的作用说明 （1）现场控制站组成 现场控制站的硬件一般都采用专门的工业级计算机系统。在工厂中， 一般把现场控制站和数据采集站集中安装在位于主控室后的电子设备室 中。现场控制站接收由现场设备，如传感器、变送器来的信号，然后控制 站输出的控制量（420mA 的电信号或现场总线数字信号）转换成机械位 移，带动调节机构，实现对生产过程的控制按照一定的控制策略计算出所 需的控制量，并送回到现场的执行器中去。现场控制站可以同时完成连续 控制、顺序控制或逻辑控制功能，也可能仅完成其中的一种控制功能。 主要包括两部分：一部分是运算器（即主 CPU） 、存储器等组成的计算 机单元，称之为逻辑部分或主控制器；另一部分是现场测量单元、执行单 元的输入输出设备，即过程量 I/O 或现场 I/O，称为过程通道。 （2）数据采集站组成 与现场控制站类似，也接收由现场设备送来的信号，并对其进行一些必要 的转换和处理之后送到分散型控制系统中的其它部分，主要是监控 级设备中去。 （3）操作员站 处理一切与运行操作有关的人机界面（HIS,Human Interface Station, 或 OI , OperatorInterface ,或 MMI , Man Machine Interface）功能的 网络节点。 主要功能：为系统的运行操作人员提供人机界面，使操作员可以通过操 作员站及时了解现场运行状态、各种运行参数的当前值、是否有异常情况 发生等，并可通过输入设备对工艺过程进行控制和调节，以保证生产过程 的安全、可靠、高效、高质。 （4）工程师站 对 DCS 进行进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护 的网络接点。 主要功能：提供对 DCS 进行组态，配置工作的工具软件，并在 DCS 在线 运行时实时地监视 DCS 网络上各个节点的运行情况，使系统工程师可以通 过工程师站及时调整系统配置及一些系统参数的设定，使 DCS 随时处在最 佳的工作状态之下。 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) - 8 - 图 3.3a DCS 系统的部件图 图 3.3b DCS 系统的部件图 DCS 的组成以及特性阐述 硬件上位机、网络、控制器、I/O 接口、 现场仪表等 软件 上位机组态软件、控制器编程软件、通讯接口软件、操作及设计画面接 口软件等 运算周期相对长 特点分布式控制、全局性、控制回路大 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) - 9 - 图 3.3c DCS 系统的部件图 图 3.3d DCS 系统的部件图 - 10 - 3.4 根据 P 02 表示检测仪表或者执行器接入在卡件的 02 通道上 - 14 - 3.8 DCS 系统的防护接地示意 - 15 - 3.4.2 系统控制方案整理 紧急停车和全场停车这个功能的实现，需要使用到浙大中控的Advantrol Pro 软件 组态， 进入组态界面算法模块里编写连锁反应的自定义控制方案。文章 5.2 中已 绘制好连锁逻辑图。 3.4.3 系统 I/O 卡件选择，I/O 点分配 在整理并且分析了 PU-电压(220V);cos-功率因素(0.8);I-相线电流(A) 三相 I=P(U1.732cos) P-功率(W);U-电压(380V);cos-功率因素(0.8);I-相线电流(A) 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) - 32 - 在选择电缆时考虑安全工作电流后确定电缆的导体截面积， 确定电线电缆的使用 规格 (导体截面)时，电线电缆型号一般应考虑发热；电线电缆规格电压损失； 经济电流密度；机械强度等条件。在一般情况下由于低压动力线因其负荷电流较 大， 故一般先按发热条件选择截面，电线电缆型号然后验算其电压损失和机械强 度;电线电缆规格低压照明线因其对电压水平要求较高，可先按允许电压损失条 件选择截面，再验算发热条件和机械强度;对高压线路，电线电缆型号则先按经 济电流密度选择截面，电线电缆规格然后验算其发热条件和允许电压损失;而高 压架空线路，还应验算其机械强度，对一般的低电压、非重要场合，多采用查表 的方法；根据最大负荷电流，去查导线的载流量，从而确定导线截面。 RVVP 是一种软导体 PVC 绝缘线外加屏蔽层和 PVC 护套的电缆可以起到很好的信 号传输作用。 “二点五下乘以九，往上减一顺号走”这个选型口诀，载流量与截 面的倍数关系， 可以使用 RVVP8*1.0 型号的铜芯聚氯乙烯绝缘屏蔽聚氯乙烯护套 软电缆。在用于触点开关上，选用另外一种 RVV4*1.5 的铜芯护套线。 变频电动机使用 YJV3*120+1*70 的电力电缆， 此电缆安装注意事项：1.电缆导体的最高额定温度为 90C，短路时（最长持续 时间不超过 5S） ，电缆导体的最高温度不超过 250C、 2.敷设电缆时的环境温度不应该低于 0C、 3.敷设时允许弯曲半径：单芯电缆不小于电缆外径的 15 倍；多芯电缆不小于电 缆外径的 10 倍。 图 3.6.1.2 为 RVVP8*1.0 型号和 RVV4*1.5 的铜芯护套线 3.6.1.3 操作端安全栅的选型 （一）安全栅的选用原则 安全栅的防爆标志等级必须不低于本安电气设备的防爆标志的等级。 确定安 全栅的端电阻及回路电阻可以满足本安电气设备的最低工作电压。 安全栅的 本安端安全参数能够满足本安参数防爆认证的要求。 根据本安电气设备的电 源极性及信号传输方式选择与之相匹配的安全栅。 避免安全栅的漏电流影响 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) - 33 - 本安现场设备的正常工作。 安全栅有两大类，一类为齐纳式安全栅，另一类 为隔离式安全栅。 安全场所的控制室设备通过安全栅与危险场所的本安设备相连， 传递信号或能量。 安全栅利用限流和限压电路，限制了从安全场所传递到危险场所的能量；本安系 统由本安现场设备、关联设备(也称安全栅)和连接电缆三部分组成，反应工段选 用，苏州迅鹏仪器仪表有限公司 XPB 系列隔离式安全栅。 图 3.6.1.3 安全栅连接示意图和外观图 （二）技术参数 供电电压： 2035VDC消耗电流（24V 供电， 。20mA 输出时） ；60mA 危险侧：电流输出：420mA (或 020mA) 负载电阻 RL：75 电压输出：15V（或 05V）负载电阻 RL：250K 安全侧：电流输出：420mA (或 020mA) 负载电阻 RL：50 连接的现场设备及所处区域：二线制阀门定位器、电气转换器等 3.6.1.4 继电器的选型 （一）作用 1、隔离。控制系统的输出信号与负载端电气隔离； 2、转换。比如控制系统输出信号为 DC24V，但负载使用 AC220V 供电，对于输入， 可逆； 3、 “放大” 。 控制器输出的信号的带负载的能力往往有限， 在 mA 或者数 A 的级别， 如果有需要更大电流的负载，只能通过中间继电器来转换。 4、便于维护。即使是满足负载电流要求的输出端，但因为集成在控制器内部， 如果损坏，更换维修比较麻烦，但如果通过中间继电器，输出端的负载只是继电 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) - 34 - 器的线圈，减轻了控制器输出级的负载，从而降低损坏的几率。而当中间继电器 触点因为频繁的使用损坏时，很容易通过简单的插拔完成更换。 （二）选型 中间继电器选用正泰 JZ7 系列继电器， 用于交流 50Hz(派生后可用于 60Hz)、 额定工作电压 至 380V 或直流额定电压至 220V 的控制电路中， 用来控制各种电磁线圈， 以使信号扩大或将 信号同时传给有关控制元件。 基本参数如下： 产品名称：JZ7 继电器 品牌：正泰/chint 额定电压：交流 380V 直流 220V 核心特点：相关控件传递 JZ7 中间继电器使用环境条件 安装地点的海拔不超过 2000m。 周围空气温度：-5C+40C， 24 小时的平均值不超过+35C。 大气相对湿度在周围空气温度为+40C 时不超过 50%， 在较低的温度下可允许有较高相对湿度， 安装类别为：类。 污染等级：3 级。 安装条件：安装面与垂直面倾斜度不大于5； 冲击振动：产品应安装和使用在无显著摇动、冲击和振动的地方。 型号额定工 作电压 V 约定发 热电流 A 触头数量额定操 作频率 （次 /h） 额定控制容量吸引电 压（V， 50Hz） 线圈消耗功 率（VA） JZ7-22AC380 DC220 5常开常闭1200ACDC127 220 启动：75 吸持:132230033 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) - 35 - 3.6.1.5 巡检电源的选型 此工段内对 DCS 系统输入、输出点数比较少，采用双交流进线单 UPS 供电方式。 为了给需要外部提供电压的设备供电，需要配置稳压器，选择情况如下： 品牌：集卓 财富 闽鸿型号：HM-SP100-3 220V 电源类型：开关式直流稳压器输出电流: 6 6 2（A） 输入电压: 85-260-（V）输出电压: 5 12 24(V) 图 3.6.1.5 为开关型稳压电源 3.6.1.6 低压断路器（空开）的选型 低压断路器选用正泰电气 NM10 系列塑料外壳式断路器（以下简称断路器） ，额定电流 100A 电磁脱扣器 、欠电压脱扣器。NM10 系列断路器主要用于不频繁操作的交流 50Hz，额 定工作电压可达 380V,250A 以下断路器可以作为电动机的不频繁起动及过载、 短路、 欠电压 保护。 主要参数及技术性能： 1.过电流脱扣器在在过载情况下（反时限动作）断开； 2.断路器在规定整定电流值下应瞬时动作； 3.壳架等级额定电流（lnm A）100； 4.额定极限短路分断能力(lcu kA) (380V) 7.5； 5.电动机保护用断路器瞬时动作电流整定值 12ln； 6.整定允许误差； 7.导线的截面积为 35 2 mm 。 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) - 36 - 3.6.1.2 现场仪器与端子排布线图 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) - 37 - 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) - 38 - 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 位号描述线号端子号-地址卡件型号 卡件型号-地址-端子号线号位号描述 01 XP313 00 XP313 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 XPB 1-11+ XPB 1-12- B 介 质 流 量变送器 ROE反应器压 力变送器 V-102 反 应 器 液位变送器 XPB 3-8+ XPB 3-9- XPB 3-11+ XPB 3-12- 备用 备用 备用 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) - 39 - 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 位号描述线号端子号-地址卡件型号 卡件型号-地址-端子号线号位号描述 05 XP000 04 XP313 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 XPB 1-8+ XPB 1-9- A 介 质 流 量变送器 A 介质压力变 送器 E-102 压 力 变 送器 E-102 液位变 送器 B 介质压力 变送器 XPB 2-8+ XPB 2-9- XPB 4-8+ XPB 4-9- XPB 4-11+ XPB 4-12- XPB 2-11+ XPB 2-12- XPB 5-8+ XPB 5-9- H-102 液 位 变送器 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) - 40 - 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 位号描述线号端子号-地址卡件型号 卡件型号-地址-端子号线号位号描述4 0 7 XP316 0 6 XP316 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 A 介质温度变 送器 B 介质温度变 送器 2 ROE 反应器 上 层 温 度 变 送器 ROE 反应器 中层温度变 送器 JP1-13 JP1-14 JP1-15 JP1-10 JP1-11 JP1-12 4 JP1-18 JP1-19 JP1-20 JP1-21 JP1-22 JP1-23 ROE 反应器 下层温度变 送器 JP1-24 JP1-25 JP1-26 E-102 换热器 温度变送器 JP2-5 JP2-6 JP2-7 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) - 41 - 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 位号描述线号端子号-地址卡件型号 卡件型号-地址-端子号线号位号描述 09 XP322 08 XP322 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 JP2 14+ JP2 15- B 介 质 流 量调节器 A 介质流量调 节器 ROE 压力调节 器 JP2 12+ JP2 13- JP2 16+ JP2 17- 备用 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) - 42 - 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 位号描述线号端子号-地址卡件型号 卡件型号-地址-端子号线号位号描述 13 XP000 12 XP363 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 HS-100+ HS-100- 紧急停车 按钮 全 场 停 车 信 号 后续工作停车 XHS-101+ XHS-101- IA-101+ IA-101- 备用 备用 备用 备用 备用 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) - 43 - 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 位号描述线号端子号-地址卡件型号 卡件型号-地址-端子号线号位号描述 15 XP000 14 XP362 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 FS101+ FS101- A 流 量 电 磁阀 B 流量电磁阀 压力电磁阀 排水电磁阀 FS100+ FS100- PS107+ PS107- XS101B+ XS101B- 备用 XS101A+ XS101A- 备用 备用 给 水 电 磁 阀 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) - 44 - 3.7 现场传感器、变送器、调节阀选型 3.7.1. RTD 温度传感器选型 (一)传感器选择分析以及技术指标 在 ROE 反应工段中暂拟定选择的测温器件其测温范围为50400， 最大绝对误 差为3区间范围内变化， 通过计算其引用相对误差作为选择器件依据之一， =3/400-（-50）X100%=0.7% 由此可以得出依据之一结果是此器件的精度等级应该为 1 级的仪表。 热电阻温度传感器采用金工公司生产的多点铠装热电阻温度传感器。 使用这个产品时，需要配置外保护管，这样方可以测量腐蚀性物质的温度，否则 只能测量常压和非腐蚀性介质。 此传采感器可用直螺纹、锥管螺纹或法兰等多种形式的固定装置，可用接线盒类 型繁多.可以在一般场合（普通防水盒） ，爆炸性气氛（隔爆接线盒）或腐蚀性环 境（不锈钢隔爆盒）下可靠工作。 参考以上标准规格表，确定采用 Pt100 铂电阻温度传感器，在正常工作情况下， R1=R2，R1xR3=R2xRt； 安装时采用的接线盒形式用不锈钢隔爆盒，外形结构组合用固定螺纹锥形管。 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) - 45 - (二)安装要求 对热电阻的安装，应注意有利于测温准确，安全可考及维修方便，而且不影响设 备运行和生产操作。对热电阻的安装部位和插入深度时要注意以下几点: （1） 为了使热电阻的测量端与被测介质之间有充分的热交换，尽量避免在阀门， 弯头及管道和设备的死角附近装设热电阻。 (2)对于测量管道中心流体温度的热电阻，一般都应将其测量端插入到管道中心 处(垂直安装或倾斜安装)。如被测流体的管道直径是 200 毫米，那热电阻插入深 度应选择 100 毫米。 (3)当测量原件插入深度超过 1m 时，应尽可能垂直安装，或加装支撑架和保护套 管称重传感器。 (4)对于高温高压和高速流体的温度测量(如主蒸汽温度)，为了减小保护套对流 体的阻力和防止保护套在流体作用下发生断裂， 可采取保护管浅插方式或采用热 套式热电阻。 浅插式的热电阻保护套管， 其插入主蒸汽管道的深度应不小于 75mm; 热套式热电阻的标准插入深度为 100mm; 3.7.2. 压力变送器选型 BTX3851-GP-1-A-010Mpa 远传差压/压力变送器 （一）技术指标 此款传感器的力敏元件是 X 型四端器件，给传感器加激励电压 Vin，传感器受压力作用时， 有与压力大小成正比的电压信号输出。 图 3.7.2 为接线图、外观图 （二）相关参数 量 程：-100kpa 到 100MPa准确度：1.0%；0.5%；0.2% 工作温度：-50150；-200350工作电源：1236VDC 零点漂移：0.25%FS；0.1%FS零点温飘：0.2%FS/50 灵敏度温飘：0.2%FS/50频 响：100KHz 过 载：130%循环寿命：50 万次 抗辐射：106rad防爆标志：ia|BT6 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) - 46 - 3.7.3. 液位变送器选型 在不同的场合需要使用合适的液位变送装置， 本次变送器拟选金工制造的变送器， 在 V-102ROE 反应器安装静压式液位变送器，在 E-102 换热器处亦是采用静压式 液位变送器进行液位的控制， 在 H-102 液位槽处采用的是浮球液位变送器。 （一）静压式液位变送器 （1）技术参数 工作电压：12.5-36VDC参输出信号：4-20mA 二线 连接杆：不锈钢 1Gr18Ni9Ti0-10mA 三线 测量范围：0-100mA(最大)精度:0.25、0.5 稳定性：优于 0.1%/年允许温度：介质一 20-70 导压管材料：不锈钢 1Gr18Ni9Ti环境一 20-70聚四氟乙烯 膜片：90%氧化铝密封：氟橡胶、聚四氟乙烯 过程连接：不锈钢 1Gr18Ni9Ti连接方式：外螺纹 1/2 法兰 （2）安装 导压式变送器有 G1 螺纹及法兰两种标准的安装方式。G1 螺纹安装供货时提供一 个 G 1 六角螺母。 a、采用 G1 螺纹安装时： 1、安装位置已有 G1 螺纹。直接把液位变送器旋入即可。 2、安装位罝无螺纹。可利用现有的的光孔，或安装支架，装上液位变送器，并 旋上六角螺母固定。 b、采用法兰安装时： 标准供货时法兰的安装尺寸符合 DN50GB9119.6-88 安装时直接把法兰固定即 可。 （2）调试 直装式静压液位变送器，出厂时零点及满度都已标定。 使被测介质液面最大值，调节变送器的满量程电位使输出 20.000mA。如果被测 介质液面不能达到最大值， 则可安液面的实际数值用下公式计算出对应的输出电 流值，并调节变送器的满量程电位器使输出为需要值： 注释：In 液位在 n 点时变送器应当输出的电流值(MA） Hnn 点液位高度(单位 m） hmax 被测介质最大液位高度(即满量程.单位 m） 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) - 47 - （二）JGUQZ-17X 型浮球液位变送器 （1）技术参数 测量范围：L：06000mm 内由用户任意选择。 输出信号：420mA DC 准确度：10mm 介质密度：0.7g/cm3 介质粘度：1.25St 工作温度：-40120 工作压力：1.6、2.5MPa 环境温度：-40+60 负载阻抗：620供电电压：24VDC 出线口接头：内螺纹 M201.5连接法兰：HG2059220635-97 DNI50 PN1.6、 2.5MPa，其他法兰标准与商家商议。 防爆标志：隔爆型 d|BT4浮球材料：Ocr18Ni9，聚四氟乙烯 3.7.4. 调节阀的选型 调节阀选用 ZAZP、ZAZN 型电动直通单座调节阀，此调节阀由电动执行机构与各 种的阀体单座（依据情况需要，也可双座、套筒）组配而成，从而具备各种阀的 特点。 电动调节阀以单相交流 220V 电源为动力， 接受统一的标准电信号 010mA DC 或 420mA DC，自动的控制阀门开度，执行器本工段暂拟定选用 DKZ-3200 电动执行器， （一）电动执行器选择 型号 输入信号/mA DC 出轴推力/N行程/mm 全 行 程 时 间 /mm 型DKZ-320042025001610 DKZ-440064004025 （二）ZAZP、ZAZN 型电动直通单座调节阀主要性能参数 型号DN 公 称 通 经 PN 公称 压力 /MPa 适 用 温 度 / 输 入 信 号 /mA DC 输 入 电 阻/ 电 源 电 压 及频率 不灵敏度 /A /V/Hz ZAZP-40 ZAZN-40 404.0C、P： 250； 450 （带散 热片） 0104242002502205060150240 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) - 48 - （三）外形结构尺寸示意图和技术参数 项目指标 基本误差5.0回差3.0 死区3.0 泄漏量：单座阀 10 -4 阀额定容量、双座阀 10 -3 阀额定容量、套筒阀 10 -3 阀额定容量 图 3.7.4.为 ZAZP、ZAZN 型电动直通单座调节阀和结构图 3.7.5. 流量监测装置 流量的检测上，选择为了方便性，同时在介质的化学和物理性质上就行分析后， 可以选择差压式孔板流量计，介质不具有特殊性，在这个部件的材料上没有特别 的选择要求，主要是要考虑如何保障远传时信号的损失问题，这是选择上的一个 重点考虑对象，本反应选用北京弗罗里的差压孔板式的流量计。 传输距离：传感器至显示仪距离可达 500m 输出功能：420mA 两线制电流输出 直管段要求：液体：上游直管段应20DN，下游直管段应5DN 介质温度： 测量液体：-20120测量气体：-2080 公称压力： 6.4Mpa 、防爆等级：ExdIIBT4 精度等级： 管道式：1.0 级 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) - 49 - 4. DCS 系统软件系统组态 4.1 创建系统配置概述表 4.1.1 系统组态工作流程 图 4.1.1 系统组态工作流程图 （1）组态需要做的工作及简介 1、工程设计 工程设计包括测点清单设计、常规（或复杂）对象控制方案设计、系统控制 方案设计、流程图设计、报表设计以及相关设计文档。 2、用户授权管理、 3、系统总统组态 系统总统组态的根据系统配置清册确定系统的控制站与操作站 4、操作小组设置 对各操作站的操作小组进行配置，不同的操作小组可观察、设置、修改不同 的标准画面、流程图、报表、自定义键等。操作小组的划分有利于划分操作员的 职责，简化操作人员的操作，突出监控重点 5、数据组设置 完成数据组（区）的建立工作，为 I/O 组态时位号的分组分区作好准备。 6、控制站 I/O 组态 根据I/O 卡件布置图及测点清单的设计要求完成 I/O 卡件及 I/O 点 的组态 7、自定义折线表组态 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) - 50 - 对主控制卡管理小的自定义非线性模拟量信号进行线性化处理 8、控制站自定义变量组态 定义上下位机间交流所需要的变量及自定义控制方案中所需的回路 9、常规控制方案组态 对控制回路的输入输出只是 AI 和 AO 的典型控制方案进行组态 10、自定义控制方案组态 11、二次计算组态 二次组态包括： 光字牌设置、 网络策略设置、 报警文件设置、 趋势文件设置、 任务文件设置、事件设置、提取任务设置、提取输出设置等。 12、操作站标准画面组态 包括总貌、趋势、控制分组、数据一览等四中操作画面组态 13、流程图制作 是指绘制控制系统中最重要的监控操作界面， 用于显示生产工艺及被控设备 对象的工作状况，并操作相关数据量。 14、报表制作 15、系统组态保存与编译 16、系统组态传送与下载 （2）控制站及操作站配置 项目由 2 个控制站、1 个工程师站构成 控制站地址根据网络确定（为 02 或 04 等） ，工程师站地址设为本机地址。 要求主控卡、电源、数据转发卡、网络均冗余配置 利用工程师站或操作员站可查看水箱和换热器的所有过程参数和画面 数据分为温度数据组和液位数据组, 温度数据组分为 ROE 反应器、换热器 两个数据区； 水箱操作小组设置液位数据组， 液位数据组分为流量、 液位数据区。 4.1.2 系统配置 表 4.1 DCS 控制系统配置表 类型数量IP地 址 备注 控制站202主控卡和数据转发卡均冗余配置 主控卡注释：1#控制站 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) - 51 - 数据转发卡注释：1#数据转发卡、2#数据 转发卡 工程师站1132工程师站 操作员站2133、134ROE 反应器操作员站地址：133， E102 换热器操作员站地址：134 数据服务 站 1135135：数据服务站 备注：除去上表中所说明的情况外，其他未做说明的选项均采用默认设置 4.2 用户授权设置 表 4.2 用户授权及监控画面设置表 角色用户名用户 密码 权限 功能权限操作小组权 限 特权系统维护SUPCOND CS 所有权限所有操作小组 工程师系统维护111111所有权限所有操作小组 ROE 反应器 操作员 系统操作 1 123456重载组态、报表打印、屏幕 拷贝打印、查看故障信息、 查看操作记录、报警查询 ROE 反应操作 小组 E102 换 热 器操作员 系统操作 2 654321重载组态、报表打印、屏幕 拷贝打印、查看故障信息、 查看操作记录、报警查询 换热器操作小 组 4.3 控制方案设置 表 4.3 控制方案表 回路号回路位号控制 方案 回路注释测 量 反 馈 信 号 （输入） 调节器输出 位号 （输出） 1PIC_107单回路E-102 换热器 压力控制 PT_107PV_107 2回 路1 ： FIC_101 回 路2 ： FIC_100 自定义比 值控制 管道 A，B 介 质流量控制 FT_100，PT_100 TT_100， FT_101 PT_101，TT_101 FV_101 FV_100 3LIC102单回路电机-液位控LT102P-102 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) - 52 - 制 4LTC101自定义分 程控制 H-102 液位调 节 LT101XV101a XV101b 4.4 操作站设置 4.4.1 操作小组 3 个，配置如表 4.4.1 所示 表 4.4.1 操作小组配置表 操作小组名称切换等级光字牌名称及对应分区 DCS 工程师工程师反应器温度：对应温度数据分区 介质压力：对应压力数据分区 反应器液位：对应液位数据分区 流量：对应流量分区 ROE 反应器组操作员反应器温度：对应温度数据分区 E102 换热组操作员 4.4.2 数据分组分区 配置如表 4.4.2 所示 表 6 数据分组分区表 数据分组数据分区位号 数据组 1 DCS 工程师数据分组 温度TI100、TI101、TI105、 TI106、TI107、TI108 压力PI100、PI101、PI104、 PI107 液位LI100、LI101、LI102 流量FI100、FI101 、 4.4.3 操作画面设置 配置如表 4.4.3 所示 （1）当 DCS 工程师进行监控时，可浏览总貌画面，总貌画面拟定配置如表格所 示： 页码页标题内容 1索引画面索引：DCS 工程师操作小组流程图、趋势画面、 分组画面、一览画面的所有页码 2数据总貌所有温度信号 （2）可浏览分组画面： 页码页标题内容 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) - 53 - 1常规回路 FIC_100、PIC_107、FIC101FIC100 2公共数据 FT_101、 PT_107 FT_100，PT_100 TT_100、PT_101、TT_101 (3)可浏览一览画面如下： 页码页标题内容 1数据一览 1FT101、FT100、 LT100、LT102、LT101、 TT101、TT100、TT105、 TT106、TT107、TT108、FV101、 FV100、PV107、IA-101、HS-100、 XHS-101、FS101、FS100、PS107、 XS101A、XS101B、 2数据一览 2PT101、PT107、PT104、PT100、 （4）可浏览一览画面如下： 页码页标题内容趋势设置中的坐标 显示方式 1白分量LI100、LI101、LI102百分比 2工程量TI100、TI101、TI105、TI106、 TI107、TI108 工程量 （5）自定义键 为增加控制的多样性， 在原料进入反应器的串级回路里设置一个自定义的自动控 制状态，将回路 1 的 FIC101 投入到自动状态. 除此以外，增加设置一个功能自定义键，翻到总貌画面第一页 （6）规划报表相关数据如下： 每个半点记录 （例如： 8:30:00、 9:30:00） ， 记录数据为 TI100、 TI101、 TI105、 TI106、TI107、TI108；8 小时一班，换班时间为 0 点、8 点、16 点，每天 0 点、 8 点、16 点自动输出报表。报表中的数据记录到其真实值后面两位小数，时间格 式为：（时：分：秒）。 班报表样板：报表名称及页标题均为班报表 班报表 _班_组组长_记录员_年_月_日 时间 内容描述数据 TI100 # TI101 # 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) - 54 - TI105 # TI106 # TI107 # TI108 # 5.CS2000 型实训装置 DCS 控制系统组态设计 5.1 组态控制算法分析 （1）依据附件里的 P&ID 图，在组态的过程中，A、B 工艺管线上要加一个温度 变送器，起温度补偿作用。温度补偿多用于流量计算，由于介质密度随着温度变 化而变化从而导致流量发生变化的情况下，再辅助压力补偿，二者配合以完成流 量的补正。 由公式 A-1 和公式 A-2 中可以看出，在P 或 If 不变的情况下，流体的流量与 流体的密度成开方关系或正比关系，而大多数流体（尤其是气体）的密度会随着 工况条件的变化而变化，所以流体的密度要进行温度、压力补偿。 在软件里，可以直接使用常规控制回路的程序模块，通过测得现场的数据进入模 块里进行补偿运算。 四川化工职业技术学院毕业论文(设计) - 55 - 在组态中进行自定义控制