PCS2016课程设计任务书ZJH自动130113021305

1、 过程控制技术与系统 课 程 设 计 指 导 书华北电力大学控制与计算机工程学院 Part 1 课程设计指导书“过程控制技术与系统课程设计”是“过程控制技术与系统”课程的一个重要组成部分。通过实际工业过程对象控制方案的选择、控制功能的设置、调节器参数整定、工程图纸的绘制等基础设计和设计说明的撰写，培养学生基本控制系统工程设计能力、创新意识，完成工程师基本技能训练。 一课程设计总体目标通过该课程设计，使学生进一步掌握过程控制课程主要内容，深入理解过程控制系统的分析与综合。要求学生：1了解过程控制技术与系统设计与分析的关键技术；2了解过程控制方案的组成；3能够进行控制系统的设计与仿真及工程实现。二

2、课程设计 主要内容 本课程设计是为实现生产过程自动化，应用图纸资料和文字资料来表达设计思想、实验室试验、现场工程实现方法。设计分为两个阶段： 1 设计前期工作 （1）查阅资料：对被控对象动态特性进行分析 ；确定控制系统的被调量和调节量（2）确定自动化水平 ： 自动控制范围、控制质量指标、报警设限及手自动切换水平 （3）提出仪表选型原则：包括测量、变送、调节及执行仪表的选型 2设计工作（1）根据对被控对象进行的分析，确定系统自动控制结构，给出控制系统 原理图；（2）根据确定控制设备和测量取样点和调节机构，绘制控制系统工艺流程图（PID图）；（3）根据确定的自动化水平和系统功能，选择控制仪表，完成

3、控制系统SAMA图（包括系统功能图和系统逻辑图）；（4）对所设计的系统进行仿真试验并进行系统整定；（5）编写设计报告(说明书)。 三设计报告(说明书)的具体要求1. 提出控制系统的基本任务和要求；2. 分析被控对象动态特性分析；3. 选择控制系统控制结构，画控制原理图；4. 选择测点和调节机构，画控制系统工艺流程图；5. 选择控制仪表，画SAMA图(标出调节器作用方向)；6. 根据控制原理图和对象数学模型进行控制系统仿真，给出仿真结论；7. 设计总结。四. 绘制设计图（一）系统控制原理框图 控制原理图应反映控制系统结构。 （二）系统工艺控制流程图（带PID） 1工艺流程图画法规定 工艺流程图应

4、反映实际工艺设备及仪表所构成控制系统。工艺流程所需的全部设备、机器、管道及管件和仪表（包括仪表测点位置、执行调节结构位置等）用图示的方法表示出来。 它是设计和施工的依据，也是运行和检修的指南。2管道及仪表流程图比例 1）一般设备（机器）图只取相对比例。 2）实际尺寸大设备（机器），适用缩小。 3）实际尺寸过小适当放大。 4）可相对示意出各设备位置的高低。 5）整个图面要协调、美观。 3图线：工艺物料线用粗实线；设备、阀门用细实线；其余用细实线。 4绘出和标注全部有关的检测点，调节系统。5 符号、代号、表示方法符合自控专业要求。（过程检测、控制流程图、图形符号和文字代号） （三）系统SAMA图S

5、AMA图应表达如下的基本功能1. 信号处理1）现场信号和控制室信号进行转换；2）对信号的质量进行检验，检验其是否在有效的范围之内； 3）重要参数应采用多点测量，综合处理；4）对测量信号补偿处理。 2 自动控制1）反映控制原理图的控制结构；2）反映控制器的动态规律；3）反映控制器作用方向；4）在系统手动时，调节器应具备跟踪功能，以使系统实现无扰切换。 在控制系统中一般每一个执行器应配备一个操作器；操作器。根据系统需要手/自动切换、手动操作及阀位显示、定值和测量值显示。图1-1. 控制系统实现无扰切换图示控制系统手/自动切换的基本原则：1）系统正常时，由操作员在操作器上通过按“自动”按键使系统投入

6、自动状态；而在系统有故障或控制系统控制品质差时，控制系统应由自动状态自动地切换到手动状态。 2）在系统手动时，控制系统的输出由操作员在操作器上通过“”、“”按键操作输出。 一般操作器在下列情况应切至手动： 操作器的输入和输出方向有信号异常，则操作器应切换到手动； 操作员在操作器面板上按手动按键； 调节器的入口偏差过大或测量值越限； 阀位和控制输出偏差大或阀位达限值； 3）调节器输出对应的操作器切至手动时，对应调节器的输出应切至跟踪状态，以使系统实现无扰切换。 手/自动切换及自动跟踪图1-2. 控制系统手/自动切换及自动跟踪的基本原则4 信号报警对于关键参数，应根据工艺要求规定其高低报警值.通常

7、设计的信号报警信号有： 1）测量值越限； 2）调节器的入口偏差过大； 3）阀位和控制输出偏差； 4）测量质量差； 5）阀位达限值。 * 5 连锁保护 连锁保护系统是指当生产出现严重故障时，为保证设备、人身的安全，使各个设备按一定的顺序紧急停止运转或运转在某个特定的状态。 例: 典型的控制回路 五. 评分标准 优秀：按照所选题目完成系统设计，设计构思新颖，系统设计合理、 全面，仿真试验结果反映了系统可达到较好的品质指标，设计报告完整规范，答辩中回答问题正确。 良好： 按照所选题目完成系统设计，系统设计合理，仿真试验结果反映了系统可达到较好的品质指标，设计报告完整规范，答辩中回答问题正确。 中等：

8、按照所选题目完成系统设计，系统设计合理，设计报告完整，答辩中回答问题基本正确。 及格：基本按照所选题目完成系统设计，基本符合题目要求，设计报告完整，答辩回答问题基本正确。 不及格：系统设计有较严重错误，基本概念不清。 六.其它事项适用专业： 自动化专业先修课程： 自控原理、过程控制设计课时分配： 一周实验环境： 仿真软件Matlab及相关工具包；相关绘图软件如Visio等。Part 2 设 计 题 目 被控对象: 电厂锅炉过热蒸汽温度控制系统 某电厂600MW 汽包锅炉过热蒸汽温度是通过喷水减温来实现对温度的自动调节。已知该系统减温水流量W和过热蒸汽流量D可通过加装流量计进行检测，电动调节阀的开度可根据控制器输出值自动调整。其动态特性如下：班级被控对象动态特性自动1301自动1302