化工总控工项目2任务10DCS操作系统训练课件

1、项目2 化工过程控制任务10 DCS操作系统训练化工总控工技能鉴定培训教程高级工目 录CONTENTS0102030405任务描述考核标准任务实施考核要求相关知识项目拓展思考练习06071操作多级液位控制和原料比值混合仿真操作系统。【任务描述】【实训装置】 多级液位控制和原料比值混合仿真系统，液位控制系统DCS图、现场图分别见图10-1、10-2。图10-1 液位控制系统DCS图图10-2 液位控制系统现场图1. 能够按操作要求正确进行液位控制系统的仿真操作。2. 熟悉冷态开车规程，并能按规程进行正常状态下系统工程操作。3、掌握停车操作规程，能按规程进行正常停车、紧急停车操作。一、自动控制系统

2、基本知识1、 自动化装置主要包括三部分。测量原件与变送器图中以 表示液位变送器（有时以表示）。它的作用是测量液位，并将液位的高低转化为一种特定的信号（如标准电流信号、标准气压信号、电压等）。自动控制器图中以 表示液位控制器。它接受变送器送来的信号，与工艺要求的液位高度相比较，得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果，用特定信号（电流或气压）发送出去。执行器通常指控制阀，它和普通阀门的功能一样，只不过它自动地根据控制器送来的信号值改变阀门的开启度。图10-1是一个简单的自动控制系统的方块图。图10-1 自动控制系统方块图 在自动控制系统的组成中，除必须具有前面所述的自动化装置外，还必须具

3、有控制装置所控制的生产设备。在自动控制系统中，将需要控制其工艺参数的生产设备、机器、一段管道或设备的一部分叫做被控对象，简称对象。2、自动控制系统术语自动控制系统术语见表10-1表10-1 自动控制系统术语控制术语定义对象是指被控制的生产设备或装置。工业中的各种塔、换热器、泵等被控变量工艺要求自动控制系统通过自动操作控制，使之满足生产过程要求的某个过程变量设定值生产过程中生产工艺对被控变量的要求值测量值测量元件、变送器实际测得的被控变量的值偏差测量值与设定值之间的差值 干扰生产过程中破坏生产过程平衡状态，引起被控变量偏离设定值的各种因素操纵变量克服扰动对被控变量影响，使被控变量回复到设定值的量

4、 自动控制系统安装完成后，就要投入运行。温度、压力等检测系统的投运比较简单，可逐个开启仪表和检测变送器，检查仪表显示值的正确性。温度、流量检测系统应根据检测变送器的开车要求，从检测元件根部开始，逐步缓慢地打开有关根部阀、截止阀等（要防止变送器受到压力冲击），直到显示正常。3、自动控制系统投运 在过程控制系统中，控制阀得前后各装截止阀，如图10-2所示。阀2为上游阀，1为下游阀。为了在控制阀或控制系统出现故障时不致影响正常的生产，通常在旁路上装有旁路阀3。自动控制系统的投运步骤如下。第一步：现场手动操作。开车时，先将截止阀1和2关闭，手动操作旁路阀3，待工况稳定后，可转入手动遥控调节。图10-2

5、 控制系统简图第二步：由手动操作切换到手动遥控（控制阀投运）。先将阀1全开，然后慢慢地开大阀2，关小阀3，与此同时，拨动控制器的手操拨盘逐渐改变控制阀的开度，使被控变量基本不变，直到旁路阀3全关，截止阀2全开为止。第三步：由手动遥控切换到自动。待工况稳定，即被控变量等于或接近设定值后，就可以从手动切换到自动控制。切换过程要求平稳、迅速，无扰动。二、DCS控制系统1、DCS控制系统的基本组成 DCS控制系统通常由过程控制单元、过程接口单元、CRT显示操作站、管理计算机以及通信数据通道等五个主要部分组成，如图10-3所示。图10-3 DCS控制系统组成示意图2、液位控制系统单元控制回路分析 液位控

6、制系统单元主要包括：单回路控制系统、分程控制系统、比值控制系统、串级控制系统。其单元控制回路如图10-4所示。图10-4 液位控制单元控制回路图（1）单回路控制回路 又称单回路反馈控制，由被控对象（简称对象）或被控过程（简称过程）、测量变送装置、控制器和控制阀四个基本环节组成。本单元的单回路控制有：FIC101， LIC102， LIC103。（2）分程控制回路 在分程控制回路中，一台控制器的输出可以同时控制两只或两只以上的控制阀，控制器的输出信号被分割成若干个信号的范围段，由每一段信号去控制一只控制阀。 本单元的分程控制回路有PIC101分程控制冲压阀PV101A和泄压阀PV101B。当缓冲

7、罐压力高于分程点(5.0 atm)时，泄压阀PV101B自动打开泄压；当压力低于分程点时，PV101B自动关闭，冲压阀PV101A自动打开给罐充压，使V101压力控制在5.0 atm。如图10-5所示。图10-5 分程控制回路示意图（3）比值控制系统 在化工生产工艺中，常需要两种或两种以上的物料保持一定的比例关系，比例一旦失调，将影响生产或造成事故。实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。通常采用保持两种或几种物料的流量为一定比例关系，即流量比值控制系统。（4）串级控制系统 如果系统中不止采用一个控制器，而且控制器间相互串联、一个控制器的输出作为另一个控制器的给定值

8、，这样的系统称为串级控制系统。串级控制系统能够迅速克服进入副回路的扰动，改善主控制器的被控对象特征，有利于克服副回路内执行机构等的非线性。三、智能仪表及控制阀1、智能仪表智能仪表是指具有微处理器系统的智能化仪表，如图10-6。智能仪表的特点有：完善的自诊断功能精度高功能强测量范围宽通信功能强图10-6 智能仪表2、控制阀 控制阀是构成自动控制系统不可缺少的重要部分。控制阀是通过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变介质流量、压力、温度、液位等工艺参数的最终控制元件。适用于空气、水、蒸汽，各种腐蚀性介质、泥浆、油品等介质。 控制阀由执行机构和调节机构两部分组成。其中，执行机构是执行器

9、的推动部分，它按照控制器所给信号的大小，产生推力或位移；调节机构是执行器的调节部分，它接受执行机构的操纵，改变阀芯与阀座间的流通面积，调节工艺介质的流量。四、仪表联锁报警基本原理1、仪表联锁报警的作用 由于化工生产装置的测量监视过程中设备和变量是大量的，不可能使其总是保持在给定的数值条件。当某些关键变量超过规定值或设备运行状态发生异常情况时，信号报警系统用灯光及音响警告操作者，采取必要的措施以改变工况。当超限更为严重需立即采取措施时，联锁系统将自动启动备用设备或自动停车，不致使事故扩大。2、仪表联锁报警图中常用符号仪表联锁报警图中常用符号见表10-2。表10-2 仪表联锁报警图中常用符号名称代

10、号符号名称代号符号电铃DL 常开按钮常闭按钮SB 电喇叭DD 指示灯HL 熔断器FU 延时继电器KT 开关K 中间继电器KA 常开触头常闭触头SQ 3、信号联锁报警电路 例：某企业生产线，入口水压要求保持在300 kPa以上，一旦水压低于300 kPa时，立即发生声光报警信号。高位槽内液体越限时（2 m），立即停止高位槽送料。 图10-7是带电接点的压力表和液位计联锁报警原理图。图中X1为带电接点液位计的常开接点，当液位高于2 m时，此点接通；X2为带电接点压力表的常开接点，当水压高于300 kpa时此点接通。图10-7 带电接点的压力表和液位计联锁报警原理图4、联锁保护电路 安全联锁装置是在

11、危险排除之前能阻止接触危险区，或者一旦接触时能自动排除危险状态的一种装置，它与设备、机械等控制装置联动。一旦工艺参数超出安全条件范围，系统马上执行联锁动作，以保证生产装置处于安全状态。 例：在氯化氢合成炉控制系统中，为使合成炉正常工作，要求Cl2与H2以1：1.05的理论比例在合成炉中燃烧，产生HCI气体。当气体中存在游离氯时，可导致后系统爆炸。因此要求Cl2和H2流量和配比稳定，当出现异常时，需紧急停车。可采用如图10-8所示的联锁保护电路。图中实线为信号线，虚线为连锁线。图10-8 氯化氢合成炉联锁保护电路图图10-9 安全连锁逻辑图 图中包括Cl2流量控制系统、H2流量控制系统、Cl2压

12、力显示系统、H2压力显示系统和HCl气体压力显示系统，其安全联锁逻辑图如图10-9，通过DCS组态实现逻辑功能。1、缓冲罐V101充压及液位建立。2、中间罐V102液位建立。3、产品罐V103建立液位。正常工况下的工艺参数如下（1）FIC101投自动，设定值为20000.0 kg/h；FIC103投自动，设定值为30000 kg/h。（2）PIC101投自动（分程控制），设定值为5.0 atm泵P101A（或P101B）出口压力P101正常值为9.0 atm。（3）LIC101投自动，设定值为50%；LIC102投自动，设定值为50%；LIC103投自动，设定值为50%。（4）FIC102投串

13、级（与LIC101串级）；FFIC104投串级（与FIC103比值控制），比值系统为常数2.0。（5）V102外进料流量FI101正常值为10000.0 kg/h； V103产品输出量FI102的流量正常值为45000.0 kg/h。一、冷态开车二、正常操作1、正常停车。2、紧急停车。液位控制系统所用仪表及参数见P78表10-3。三、停车操作四、所用仪表及参数液位控制系统的典型故障及处理方法见P79表10-4。五、典型故障及处理1、在自动控制系统中，仪表之间的信息传递都采用统一的信号，它的范围是( )。A. 0-lOmA B. 4-20mA C. 0-10V D. 0-5V2、自动控制系统中完成比较、判断和运算功能的仪器是( )。A.变送器B.执行装置C.检测元件D.控制器3、某温度控制系统，要求控制精度较高，控制规律应该为（ ）。A.比例控制、较弱的积分控制、较强的微分控制B.比例控制、较强的积分控制、较弱的微分控制C.比例控制、较弱的积分控制、较弱的微分控制D.比例控制、较强的积分控制、较强的微分控制4、在控制系统中，调节器的主要功