DCS课程设计报告解析

1、华蛀#力*孑 课程设计报告 （2012- 2013 年度第2学期） 名 称：控制装置与仪表A （DCS部分）课程设计 题 目：过热汽温控制系统组态 院 系： 自动化系 _ 班 级： 测控1003 _ 学 号： 20100203 学生姓名： _ 指导教师： _ 翟永杰 _ 设计周数： _ 一周 _ 成 绩： _ 日期：2013年 7月10日控制装置与仪表 A（DCS 部分）课程设计 课程设计 任务书 目的与要求 1 1 了解 DCS DCS 应用过程中的主要工作内容及应该注意的问题，并能根据应用目的， 进行分散控制系统的设计组态、调试操作等工作。 2 2 以 LN2000 LN2000 分散控制

2、系统为平台，完成过热汽温控制系统的组态。 3 3.进行 DCSDCS 的调试工作。 主要内容 分为组态设计和系统调试两个部分： 1.1. 组态设计 1.1. 1 1 系统配置组态 主要是指 DCS DCS 中工程师站、操作员站、控制站的主机系统配置信息及外设 类型， I/O I/O 卡件信息，电源布置，控制柜内安装接线等。 此部分内容作为了解内容，不进行具体组态。 1.1. 2 2 实时数据库组态 数据库组态是系统组态中应尽早完成的工作， 因为只有有了数据库， 其他的 组态工作 （控制回路组态、画面组态等）才可以调试。 数据库组态一般通过专用 软件进行， 数据录入时一定要认真仔细， 数据库中一

3、个小的错误就会给运行带来 极大的麻烦，如造成显示错误、操作不当甚至死机故障。 1.1. 3 3 控制算法组态 控制算法组态指的是将系统设计时规定的模拟量控制、 开关量控制等功能用 DCS DCS 算法予以实现。 本设计以主汽温度串级控制策略为对象， 并且模拟控制对象， 构成闭环回路， 完成这些控制算法的组态工作。 1.1. 4 4 操作员站显示画面组态 运行人员主要通过操作员站画面来观察生产过程运行情况， 并通过画面提供 的软操作器来干预生产过程， 因此画面设计是否合理、 操作是否方便都会对运行 产生重要影响。 本设计要求设计关于主汽温控制的简单流程图画面、 趋势画面、 参数显示画 面、操作画

4、面，并把有关的动态点同控制算法连接起来。 在数据库中进行温度报警值设置，在运行界面中显示报警窗口。 本设计要求能够模拟实现超温报警。 1.1. 6 6 趋势组态。 显示需要观察的数据点趋势图。 2.2. 系统调试 设计要求进行动态调试。 实际工作中的动态调试是指系统与生产现场相连时的调试。 由于生产过程已经处 于运行或试运行阶段，此时应以观察为主，当涉及到必需的系统修改时，应做好充分 的准备及安全措施，以免影响正常生产，更不允许造成系统或设备故障。 动态调试一般包括以下内容： 1 1） 观察过程参数显示是否正常、执行机构操作是否正常； 2 2） 检查控制系统逻辑是否正确，并在适当时候投入自动运

5、行； 3 3） 对控制回路进行在线整定； 4 4） 当系统存在较大问题时，如需进行控制结构修改、增加测点等，应尽量在停 机状态下重新组态下装。 若条件不允许，也可进行在线组态，但要熟悉在线组态的各 个环节并做好应急措施。 三、进度计划 序号 设计（实验）内容 完成时间 备注 1 了解设计内容，阅读并理解课程设计指导书的要求。 D1 2 熟悉 LN2000LN2000 分散控制系统软件的组态方法。 D1 3 进行组态设计要求的 6 6 项内容。 D1 D2 4 进行系统调试 D3- D4 5 撰写课程设计报告 D4 6 上机答辩考核 D5 四、 设计（实验）成果要求 1.1. 完成系统结构图及数

6、据点清单，打印各步的组态设计图纸。 2.2. 对系统设计过程进行总结，完成并打印设计报告。 五、 考核方式 1.1. 设计报告内容及格式考查。 2.2. 按上述步骤逐项完成软件内容的设计，进行操作演示，并进行答辩。分散控制系统与现场总线技术课程设计 报告书 一、 分散控制系统课程设计的目的与要求 1 1、 了解 DCSDCS 应用过程中的主要工作内容及应该注意的问题， 并能根据应用目的， 进行分散 控制系统的设计组态、调试操作等工作。 2 2、 以 LN2000LN2000 分散控制系统为平台，完成过热汽温控制系统的组态。 3 3、 进行 DCSDCS 的调试工作。 二、 设计正文 （一）设计

7、分析过程 一、串级汽温控制系统的工作原理 图 1 1 所示的串级汽温控制系统， 只要导前汽温 发生变化，副调节器 P P 就去改变减 温水流量 W，初步维持后级过热器入口汽温 二2在一定范围内，起粗调作用。而过热器出口 汽温齐的控制，则是通过主调节器 PIPI 来校正副调节器工作，只要 片未达到给定值，主调节 PIPI 的输出信号就不断递变化， 使副调节器不断去控制减温水喷水量 W的变化，直到二1恢复 到给定值为止。稳态时，导前汽温 二2可能稳定在与原来数值不同的数值上，而主汽温 宀则 一定等于给定值。 PI + P Z 主回 Wpj (s) 0 2 硕2 0 1 p 图 1 1 串级汽温控制

8、系统工作原理 在串级汽温控制系统中，由于两个回路的任务及动态特性不同，可以选用不同的调节 器。副回路及副调节器的任务是快速消除内扰， 要求控制过程的持续时间较短， 但不要求无 路及主调节器的任务是维持 片恒定，一般选用比例积分调节器。当过热器惰性区较大时, 也可选用比例、积分、微分调节器。 二、串级汽温控制系统设计 锅炉过热汽温控制采用串级汽温控制系统 ，控制系统方框图如图 2:2: 被控对象导前区： W2(s) 2 0.8 - (C /%/%) AW (1+15S)2 1 125 被控对象惰性区：W1（沪丁丁厂荷心 W e 差，故一般可选用纯比例调节器。当到前汽温惯性较大时，也可选用比例微分

9、调节器。 已知系统中被控对象的传递函数为 图 2 2 串级汽温控制系统构成 串级组态仿真方案 为了更加形象地显示串级系统的控制作用， 可以假设一个简单的对象模型， 如图中红色 框内所示，使用 SAMASAMA 模块搭建，仅用来示意，实际中对应具体的被控对象，在控制逻辑 组态图中没有这部分内容。红色框内产生 PV1PV1 主汽温度、PV2PV2 导前汽温，接受从控制器来 的 0P0P 阀门开度信号。 该控制对象的建立参考某电厂锅炉参数， 使用某设计值下的参数作为系统的静态点， 在 该静态点情况下，工况不再发生变化，无外界干扰，仅由减温水来调节蒸汽温度。 系统的静态平衡状态描述如下： 1 1、 上

10、一级过热器出口温度： 7171 号模块设定为定值 520520 度，该温度测点在喷水减温器之前。 2 2、 末级过热器出口温度： SPSP 设定值为 540540 度，为末级过热器出口温度。 系统在稳态下，喷水减温器之前温度值为 5 52020 度（模块 7171），减温水阀开度为 50%50%，经 减温器（传递函数 w2w2，模块 6969）引起 4040 度的温降，形成末级过热器进口温度 480480 度（模 块 7070 的输出）； 实际末级过热器进口温度经惰性区（传递函数 w1w1，模块 7070），得到最终的末级过热器比辦熱F 输出獗谊1 $ 比嗣系熱 0.S 时间械： s 温度（模

11、块 7272 输出）。 以上描述为某严格静态点的平衡状态， 仅为示意，省略和简化了很多因素， 更合理的模 型建立方式是采用机理建模方法， 构成整个电厂热力系统模型。 在该简化模型基础上， 可以 进行以下实验内容： 1 1、主汽温度设定值的变化：将设定值 SP SP （模块 6868 的 SPSP 输出）进行改变，例如 545545 或 535535 度，观察自动调节系统的状态和工作变化。 2 2、上一级过热器出口温度的变化： 改变模块 7171 的输出，表示上一级过热器出口温度发 生了变化，实现扰动，观察自动调节系统的克服扰动的能力。 完成数据库组态、，并研究报警软件。 数据库组态图 選辑呈酣

12、 时间捉TNI SAMA图组态十=頑入量AI =熱电阴肮 =级电偶TC =卓出号AJO =开入蚤M 兰开出尿叩 点名 1说盟 復块号1抱位1当前值 PV1 0 谩定值 0 or 揑制罢输岀 0 F2 导前海塚 0 T1 上一级过热器岀口温度 0 流程图组态 後崖值 MOODO AV T 51-1677 * 惶时茁摘出 操作器组态 00000000 60Q00 旳 0”00 L00.00 600.00 0. 0. 操作器 E侧一级减溫控制阀 III PV1 PV2 3P 539,3370 土 nhni 导前汽温 479.6175 主汽温设走值 540.0000 自动 SPi 并减 手动 呂啟増

13、目动(2) OR OP滅 趋势图 1、串级控制系统 (1)手动操作 4:0 PV1:主汽温 巳设宦價 点 0：控制器諭出 啖：导前汽温 3:0 1:0 00000000 0. 0.0 Xins 540.00 47.73 (2)无扰切换 r. 6( IC 拥 6( Mins (3)定值扰动 乂6 11 P l:主汽温 UU520,00 T1:上一级过热器出口温度 535.00 SF:设定值 56.02 A0:控制器输出 -: 4J PV2:导前汽温 (4)外部扰动 E 无- SP:设定值 监控画面 5:0 _ 4:0 3:0 2:0 1:0 0 IM Hl:主汽温 UU512. 00 Tl: 一

14、级过热器出口温度 60&00 600.00 100.00 600,00 600.00 0. 00 400,00 0.00 400.00 400.00 Mins 蚁抚 AD:控制器枪出 枫:导繭汽溫 .3ttH MjCttM a目缶 * a t 日魁一盘减at控制悔 541呵 511 063? 主汽沮 fKj 啊 FYliAO. SlWt 值 A：”琵MH齡皑 陀*Al 3i0 &O ：D a lud w mm TLi -m*fii匚0t mmmmm = fcD MOO EELD 60&00 600.00 100.00 SOO.OO 600.00 0. 00 400.00 0.00 400.00 400.00545. 00 EP:设定值. 44. 59 A0:控制器號出 啖：导前汽温 报警实现2、单回路控制系统 (1) 10:0 IDBSEIEffl 8:0 Hl:主汽温 6:0 4:0 2:0 0 Mins W52QI00 T1:上一级过热器出温度 总乞 讥叨 |恨