dcs-锅炉液位控制系统课程设计报告[1]

编号 XXXX XX XX 控制仪表与装置课程设计 锅炉液位控制 系统 设计报告 学 院 专 业 班 级 学生姓名 XXXX 学 号 XXXXXXXX 指导教师 XXXX 设计时间 XXXX XX XX XXXX XX XX 成 绩 班级组号序号 摘 要 本文档是控制仪表与装置课程设计报告的格式要求与各部分内容的撰写说明 课程设计报告是同学完成课程设计后的技术总结报告 属于专业技术文献的一种 要求 其内容完整 叙述清晰 设计原理正确 版面设计简单 格式统一 参加本课程设计的同学要按照本文档要求 提交一份设计报告及相应的电子文档 包括 组态文件和设计报告文档 电子文档存放要求 1 以班级为名建立文件夹 以班级为名建立文件夹 如 自动化如 自动化 xxxx 班班 控制仪表与装置课程设计资料 控制仪表与装置课程设计资料 2 每个班级文件夹下 建立每个班级文件夹下 建立 6 个设计小组的文件夹 以班级和组号命名 如 个设计小组的文件夹 以班级和组号命名 如 xxxx 班班 xx 组 组 3 每个小组文件夹下 建每位同学的文件夹 以各自的姓名命名 文件夹内存放每个小组文件夹下 建每位同学的文件夹 以各自的姓名命名 文件夹内存放 各自的组态文件和设计报告文档 各自的组态文件和设计报告文档 4 组态文件和设计报告用组态文件和设计报告用 学号学号 名字名字 命名 命名 报告书要求采用 A4 纸打印 版面设置左右边距为 30mm 上下边距为 25mm 打印的报告要求包括 封面 摘要 目录 报告正文四部分 每部分格式和内容要求见 本文档正文内容 目 录 1 概述 1 1 1 课程设计的性质 目的和任务 1 1 2 课程设计的主要内容与要求 1 1 2 1 主要设计内容 1 1 2 2 设计基本要求 1 2 被控对象设计 3 2 1 实验装置简介 3 2 2 被控对象特性说明 过程工艺分析 3 2 3 被控对象的结构设计 3 2 4 被控对象工艺流程图 4 3 控制系统设计 4 3 1 控制系统原理分析及控制方案设计 4 3 2 一次仪表选型设计 5 3 3DCS 选型设计 6 3 4 控制系统接线设计 7 4 DCS 组态设计 8 4 1DCS 硬件组态设计 8 4 1 1DCS 卡件配置图 8 4 1 2DCS 系统 控制站卡件及设计小组各操作站 地址配置表 8 4 2DCS 软件组态设计 9 4 2 1I O 组态 9 4 2 2 控制回路组态 10 4 2 3 操作站组态 10 4 3DCS 系统闭环运行调试结果分析与说明 12 5 设计总结与体会 13 6 参考文献 13 信息工程学院课程设计报告 1 1 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 信息工程学院课程设计报告 2 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 信息工程学院课程设计报告 3 2 被控对象设计 2 1 实验装置简介 该系统的实验装置包括水箱 水槽 锅炉各一个 各种变送仪表共计八块 以及各种管道阀门 若干 由本系统的各实验装置可构成锅炉进水流量定值调节 并联管路压力定值调节 锅炉液位定 值调节等系统典型生产工艺流程 实验装置清单如下 2 2 被控对象特性说明 过程工艺分析 本系统中被控对象是锅炉 因锅炉是用于加热的容器 所以存在上下限制值 而且由于加热效 率等问题 就期望锅炉液位可以稳定在某一给定值上 所以以锅炉液位作为被控变量 进水发门开 度为控制变量 以锅炉液位为反馈变量构成单回路控制系统 并采用 PID 算法进行控制 通过改变 阀门开度 实现锅炉水位稳定在给定值附近的目的 2 3 被控对象的结构设计 为实现上述的对象特性 完成对被控对象的控制 需将管路中的阀门按下表设置 水槽一个水箱一个 锅炉一个水泵一个 电磁流量传感器两个 FE1 FE2 LD2 4B 型电磁流量转换器两个 FIT1 FIT2 DYBG 压力变送器两个 LT1 LT2 QS 智能型电动调节阀两块 M1 M2 管线和阀门若干 阀门标号状态阀门标号状态阀门标号状态 V25开V35开V40开 V21开V51开V30开 V33开V39开V38开 V42开V43开V27开 信息工程学院课程设计报告 4 2 4 被控对象工艺流程图 3 V27 V30 V21 V25 水泵 V39 V43V38V42 V33 VC1 2 LIC 1 FIT V51 M 电机 380V PE 1 高位水箱 溢流 计量水槽 大 M1 0 100 进水流量 锅炉 0 100 V35VC2 M2 0 400mm 反作用 0 250KPa 进水压力 0 300L h 2 FIT 2 FI 0 300L h 2 LTLT 2 FE 1 FIT 1 H 2 V40 FE 2 2 PT FIT 2 0 100 PI 1 LT LT 1 拟 制 审 核 太原理工大学信息工程学院自动化系 标 题 文档编号 实验名称 项目编号 第 张共 张 批 准 谢 刚 syzds 03 proctrllab 01 锅炉液位调节流程图 P ID 实验二 仪表控制系统调试 33 控制系统设计 3 1 控制系统原理分析及控制方案设计 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为单 回路控制系统 要求控制系统原理框图如下 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 确定调节阀为气开形式 控制器为反作用空控 制 信息工程学院课程设计报告 5 3 工艺管道流程图 P ID 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 1 编制一次仪表位号 仪表型号仪表位号功能 M1调节进水阀位QS 智能型电动调节阀 QSVP 16K M2调节出水阀位 FE1测量进水流量电磁流量传感器 LDG 10SFE2测量出水流量 FIT1显示进水流量 LD2 4B 型电磁流量转换 器FIT2显示出水流量 LT1水箱液位 DYBG 压力变送器 LT2锅炉液位 信息工程学院课程设计报告 6 2 列出一次仪表选型表 3 3D CS 选型 设计 1 I O 清单如下 仪表 型号 QS 智能型 电动调节阀 QSVP 16K 电磁流量传感 器 LDG 10S LD2 4B 型电磁 流量转换器DYBG 压力变送 器 公称通径 20MM 流量范围 0 0 3M 3 h 输出信号 4 20MA 防爆标志 ib CT6 公称压力 16MPa 工作温度 0 120 负载电阻 0 250 输出 4 20mA DC 介质温度 40 200 工作压力 4MPa 电源 220V 50HZ 量程 0 4kPa 信号范围 4 20MA DAC 精确度 1 级消耗功率 30VA工作压力 68kPa 参 数 行程 SCD 10M M SCC 16MM 防护等级 ZP65 精度 0 5 信号类型不冗余点数荣誉点数总点数 AL 电流信号606 AO 模拟量输出202 信息工程学院课程设计报告 7 2 根据系统 I O 清单 确定 DCS 的硬件配置清单如下 3 4 控制系统接线设计 控制系统接线图 卡件名称 卡件代码卡件数量 卡件名称 卡件代码卡件数量 电源供电卡PS2211电流信号输入卡PS3132 主控卡PS243X1模拟量输出卡PS3221 数据转发卡PS2331 信息工程学院课程设计报告 8 4 DCS 组态设计 4 1DCS 硬件组态设计 4 1 1DCS 卡件配置图 4 1 2DCS 系统 控 制站卡件及设计小组各操作站 地址配置表 个工作小组分布情况 各站点 IP 地址 025613 是否冗余不冗余不冗余不冗余不冗余不冗 余 模块名称电源供电 卡 主控制卡数据转发 卡 电流信号 输入卡 电流信 号输入 卡 模拟 量输 出卡 型号型号PS221SP243XSP233SP313SP313SP322 站名机位IP 地址 2 控制站 2 CS 128 128 1 2 工程师站 操作站 A1 128 128 1 131 工程师站 操作站 A2 128 128 1 132 工程师站 操作站 B1 128 128 1 141 工程师站 操作站 B2 128 128 1 142 工程师站 操作站 C1 128 128 1 151 工程师站 操作站 C2 128 128 1 152 Server 卡 1 128 128 1 129 信息工程学院课程设计报告 9 4 2DCS 软件组态设计 4 2 1I O 组态 I O 卡 件 地址 I O 卡 件地址位号量程单位阀特性信号制注释 02AI0M1 0 100 进水阀位 00 电流信 号输入 03AI0M2 0 100 出水阀位 00AI0FE1 0 400 L h进水流量 01AI0EF2 0 400 L h出水流量 02AI0LT1 0 400 ml水箱液位 01 电流信 号输入 03AI0LT2 0 400 ml锅炉液位 00AO0M1气开型 型进水阀控制 10 模拟量 输出卡01AO0M2气开型 型出水阀控制 信息工程学院课程设计报告 10 4 2 2 控制回路组态 4 2 3 操作站组态 小组设计及操作权限设计说明 六个工作点中 其中一个为工程师站 C1 或 C2 负责将程序下载到 DCS 控制系统中 以及 当控制系统出现时修改程序 其余五个为操作员站 负责观察监控现场各项指标 课程设计小组内个人自己设计的 DCS 系统总貌画面 信息工程学院课程设计报告 11 课程设计小组内个人自己设计的 DCS 系统分组画面 课程设计小组内个人自己设计的 DCS 系统趋势画面 信息工程学院课程设计报告 12 课程