過程控制系統(tǒng)課程設(shè)計

1、過程控制系統(tǒng)課程設(shè)計報告書 課設(shè)小組：第四小組 目 錄摘要1第一章 課程設(shè)計任務(wù)及說明21.1課程設(shè)計題目21.2 課程設(shè)計內(nèi)容31.2.1 設(shè)計前期工作31.2.2 設(shè)計工作4第二章 設(shè)計過程42.1符號介紹42.2水箱液位定制控制系統(tǒng)被控對象動態(tài)分析62.3壓力定制控制系統(tǒng)被控對象動態(tài)分析72.4串級控制系統(tǒng)被控對象動態(tài)分析7第三章 壓力 P2 定值調(diào)節(jié)83.1 壓力定值控制系統(tǒng)原理圖83.2 壓力定值控制系統(tǒng)工藝流程圖8第四章 水箱液位L1定值調(diào)節(jié)94.1 水箱液位控制系統(tǒng)原理圖94.2 水箱液位控制系統(tǒng)工藝流程圖9第五章 鍋爐流動水溫度T1調(diào)節(jié)串級出水流量F2調(diào)節(jié)的流程圖105.1串級

2、控制系統(tǒng)原理圖105.2串級控制系統(tǒng)工藝流程圖11第六章 控制儀表的選型126.1 儀表選型表126.2現(xiàn)場儀表說明136.3 DCS I/O點位號、注釋、量程、單位、報警限及配電設(shè)置表14第七章 控制回路方框圖15總 結(jié)15參考文獻(xiàn)16摘要過程控制課程設(shè)計是過程控制課程的一個重要組成部分。通過實際題目、控制方案的選擇、工程圖紙的繪制等基礎(chǔ)設(shè)計和設(shè)計的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生理論與實踐相結(jié)合能力、工程設(shè)計能力、創(chuàng)新能力，完成工程師基本技能訓(xùn)練。 使學(xué)生在深入理解已學(xué)的有關(guān)過程控制和DCS系統(tǒng)的基本概念、組成結(jié)構(gòu)、工作原理、系統(tǒng)設(shè)計方法、系統(tǒng)設(shè)計原則的基礎(chǔ)上，結(jié)合聯(lián)系實際的課程設(shè)計題目，使學(xué)生熟悉和掌握D

3、CS控制系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)試方法，初步掌握控制系統(tǒng)的工程性設(shè)計步驟，進(jìn)一步增強(qiáng)解決實際工程問題的能力。關(guān)鍵詞：過程控制 設(shè)計 DCS第一章 課程設(shè)計任務(wù)及說明1.1課程設(shè)計題目： 附圖為某過程控制實驗裝置的P&ID圖，該圖為一示意圖，并不完全符合規(guī)范。根據(jù)該圖，請完成以下任務(wù)：不完全符合規(guī)范的P&ID圖1、指出該圖不符合“自控專業(yè)工程設(shè)計用圖形符號和文字代號（HG/T20637.2）”的地方。2、如果該系統(tǒng)采用DCS集中控制，測量，依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)重新繪制PID圖。3、在該圖的基礎(chǔ)上，設(shè)計至少兩個單回路控制系統(tǒng)，一個串級控制系統(tǒng)?？刂苾x表選用單回路盤裝控制儀表，根據(jù)設(shè)計，簡化該圖，去掉

4、不必要的閥門，測量元件，增加必要的控制儀表，重新繪制P&ID圖。4、依據(jù)設(shè)計，根據(jù)圖中提供的有關(guān)數(shù)據(jù)，分析系統(tǒng)的工作原理、環(huán)境、條件，選取圖中所涉及的測量元件及變送器，填寫所有儀表數(shù)據(jù)表。并說明量程選擇的依據(jù)。5、具體要求為：第四組水箱液位L1定值調(diào)節(jié)之二（VC1作出水量執(zhí)行器）壓力P2定值調(diào)節(jié)之四（用水泵作水源、VC2作執(zhí)行器的并聯(lián)式壓力調(diào)節(jié)） 鍋爐流動水溫度T1調(diào)節(jié)串級出水流量F2調(diào)節(jié)1.2 課程設(shè)計內(nèi)容過程控制系統(tǒng)設(shè)計是為實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，應(yīng)用圖紙資料和文字資料來表達(dá)設(shè)計思想和工程實現(xiàn)方法。設(shè)計分為兩個階段：1.2.1 設(shè)計前期工作 1）查閱資料，對被控對象動態(tài)特性進(jìn)行分析，確

5、定控制系統(tǒng)的被調(diào)量和調(diào)節(jié)量； 2）確定自動化水平，包括確定自動控制范圍、控制質(zhì)量指標(biāo)、報警設(shè)限及手自動切換水平； 3）提出儀表選型原則，包括測量、變送、調(diào)節(jié)及執(zhí)行儀表的選型。1.2.2 設(shè)計工作1）根據(jù)對被控對象進(jìn)行的分析，確定系統(tǒng)自動控制結(jié)構(gòu)，完成控制系統(tǒng)原理圖；2）根據(jù)確定控制設(shè)備和測量取樣點和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，完成控制系統(tǒng)工藝流程圖（PID圖）；3）根據(jù)確定的自動化水平和系統(tǒng)功能，選擇控制儀表，完成控制系統(tǒng)圖（包括系統(tǒng)功能圖和系統(tǒng)邏輯圖）；4）對所設(shè)計的系統(tǒng)進(jìn)行仿真試驗，并進(jìn)行調(diào)節(jié)器參數(shù)整定；5）編寫設(shè)計說明書： 1.提出控制系統(tǒng)的基本任務(wù)和要求； 2.被控對象動態(tài)特性分析； 3.選擇控制系統(tǒng)控

6、制結(jié)構(gòu)，畫控制原理圖； 4.選擇測點和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)畫控制系統(tǒng)工藝流程圖； 5.選擇控制儀表，畫圖（標(biāo)出調(diào)節(jié)器作用方向）； 6.根據(jù)控制原理圖，進(jìn)行控制系統(tǒng)仿真實驗，控制器參數(shù)整定； 7.設(shè)計總結(jié)。第二章 設(shè)計過程2.1 符號介紹過程檢測和控制流程圖用圖形符號和文字代號字母第一位字母后繼字母被測變量修飾詞功能 1、常用檢測元件的圖形符號A分析報警 熱電偶C電導(dǎo)率控制、調(diào)節(jié) 熱電阻D密度、比重差(壓) 嵌在管道中的檢測元件E電壓檢測元件 孔板F流量比(值) 取壓接頭H手動I電流指示 2、儀表的圖形符號J功率巡檢 就地安裝L物位燈 盤面安裝M濕度 盤后安裝P壓力、真空試驗點Q數(shù)量積分積算 3、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的

7、圖形符號R放射性記錄 電動調(diào)節(jié)閥S速度、頻率安全開關(guān)、聯(lián)鎖 氣動調(diào)節(jié)閥T溫度變送 帶電-氣閥門定位器的氣動閥U多變量多功能 電磁閥V粘度閥W重量、力套管Y伺放、電-氣、繼動器如上表所示，文字代號由兩部分組成：字母部分與數(shù)字部分。字母部分即圓中上部分代號；數(shù)字部分即圓中下部分代號。字母部分由兩部分，第一個字母為所處理的變量，例如溫度T、壓力P、物位L、流量F。需要時其后面可跟一個修飾字母，例如F表示比、D表示差、Q表示累計。根據(jù)國標(biāo)改后的P&ID圖2.2水箱液位定制控制系統(tǒng)被控對象動態(tài)分析： 控制變量為出水流量，被控變量為水箱水位 出水流量控制器根據(jù)給定值給出出水流量控制電動閥控制指令，

8、從而控制水箱液位，水箱液位傳感器采集水箱液位值，反饋到出水流量控制器，與給定值進(jìn)行比較后得出殘差信號再次輸出給進(jìn)水流量控制電動閥，控制水箱液位，從而達(dá)到水箱液位為定制的目的。2.3壓力定制控制系統(tǒng)被控對象動態(tài)分析： 控制變量為出水流量，被控變量為出水壓力。 出水流量控制器根據(jù)給定值給出出水流量控制電動閥質(zhì)量，從而控制出水壓力，出水壓力傳感器采集出水壓力值，反饋到出水流量控制器，與給定值進(jìn)行比較后得出的殘差信號再次給出水流量控制電動閥，控制出水壓力，從而達(dá)到出水壓力為定值的目的。2.4串級控制系統(tǒng)被控對象動態(tài)分析： 住被控變量為鍋爐流動水溫，福被控變量為出水流量 鍋爐流動水溫度控制器把控制信號給

9、出水流量控制器，副回路中，出水流量控制器根據(jù)給定值給出出水流量控制電動閥控制指令，從而控制出水壓力，出水壓力傳感器采集出水壓力值，反饋到出水流量控制器，與給定值進(jìn)行比較后得出的殘差信號再次輸出給進(jìn)水流量控制電動閥，控制出水壓力；主回路中，出水流量影響鍋爐流動水溫溫度，鍋爐流動水溫度傳感器采集鍋爐流動水溫度，反饋到鍋爐流動水溫度，反饋到鍋爐流動水溫度控制器，與最初的給定值進(jìn)行比較后得出的殘差信號再次輸出給出水流量控制器的發(fā)揮路控制出水流量，從而達(dá)到控制鍋爐劉鼎水溫度的目的。第三章 壓力 P2 定值調(diào)節(jié)3.1 壓力定值控制系統(tǒng)原理圖：控制變量為出水流量，被控變量為出水壓力。出水流量控制器根據(jù)給定值

10、給出出水流量控制電動閥質(zhì)量，從而控制出水壓力，出水壓力傳感器采集出水壓力值，反饋到出水流量控制器，與給定值進(jìn)行比較后得出的殘差信號再次給出水流量控制電動閥，控制出水壓力，從而達(dá)到出水壓力為定值的目的。3.2 壓力定值控制系統(tǒng)工藝流程圖：第四章 水箱液位L1定值調(diào)節(jié)4.1 水箱液位控制系統(tǒng)原理圖：控制變量為出水流量，被控變量為水箱水位。出水流量控制器根據(jù)給定值給出出水流量控制電動閥控制指令，從而控制水箱液位，水箱液位傳感器采集水箱液位值，反饋到出水流量控制器，與給定值進(jìn)行比較后得出殘差信號再次輸出給進(jìn)水流量控制電動閥，控制水箱液位，從而達(dá)到水箱液位為定制的目的。4.2 水箱液位控制系統(tǒng)工藝流程圖

11、：第五章 鍋爐流動水溫度T1調(diào)節(jié)串級出水流量F2調(diào)節(jié)的流程圖5.1串級控制系統(tǒng)原理圖：主被控變量為鍋爐流動水溫，福被控變量為出水流量。鍋爐流動水溫度控制器把控制信號給出水流量控制器，副回路中，出水流量控制器根據(jù)給定值給出出水流量控制電動閥控制指令，從而控制出水壓力，出水壓力傳感器采集出水壓力值，反饋到出水流量控制器，與給定值進(jìn)行比較后得出的殘差信號再次輸出給進(jìn)水流量控制電動閥，控制出水壓力；主回路中，出水流量影響鍋爐流動水溫溫度，鍋爐流動水溫度傳感器采集鍋爐流動水溫度，反饋到鍋爐流動水溫度，反饋到鍋爐流動水溫度控制器，與最初的給定值進(jìn)行比較后得出的殘差信號再次輸出給出水流量控制器的發(fā)揮路控制出

12、水流量，從而達(dá)到控制鍋爐劉鼎水溫度的目的。 5.2串級控制系統(tǒng)工藝流程圖：第六章 控制儀表的選型6.1 儀表選型表儀表名參數(shù)壓力變送器電磁流量轉(zhuǎn)換器電磁流量傳感器QS智能型電動調(diào)節(jié)閥電動機(jī)型號DBYGLDZ-4BLDG-10SQSVP-16KCHL2-20輸出信號420mA-DC420mA 420mA-DC量程04KP工作壓力68KP精度0.51級防爆標(biāo)志ibIICT6流量范圍00.3m3/h工作溫度0120工作壓力4KP防護(hù)等級IP65IP65負(fù)載電阻0750電源220V 50HZ220V 50HZ消耗功率<30VA35VA0.37KW公稱通徑20mm公稱壓力16KP介質(zhì)溫度-40+2

13、00行程16mm轉(zhuǎn)速2900r/min流量2m3/h高度14m位號LT-1LT-2FT-1FT-2MV-1MV-26.2現(xiàn)場儀表說明：序號圖位號型號規(guī)格名稱用途1P1-1(PL-1)Y-10000.25MPa彈簧管壓力表進(jìn)水壓力指示2P2-T(PT-2)DBYG0100KPa(420mA)擴(kuò)散硅壓力變送器出水壓力變送器3F1-E(FE-1)LDG-10S0300L/h電磁流量傳感器進(jìn)水流量檢測4F1-1T(FIT-1)LD2-4B(420 mA)電磁流量轉(zhuǎn)換器進(jìn)水流量變送和顯示5F2-E(FE-2)LDG-10S0300L/h電磁流量傳感器出水流量檢測6F2-1T(FIT-2)LD2-4B(4

14、20 mA)電磁流量轉(zhuǎn)換器出水流量變送和顯示7L1-T(LT-1)DBYG04Kpa(0400mm)(420mA)擴(kuò)散硅壓力變送器水箱液位變送8L2-T(LT-2)DBYG04Kpa(0400mm)(420mA)擴(kuò)散硅壓力變送器鍋爐液位變送9L3-T(LT-3)DBYG04Kpa(0400mm)(420mA)擴(kuò)散硅壓力變送器水槽液位變送10TIT-1(TE-1)WZP-270155×100mmPt100鉑電阻鍋爐水溫檢測11TIT-2(TE-2)WZP-270155×100mmPt100鉑電阻夾套水溫檢測12M1QS201行程16mm直行程電子式電動執(zhí)行器配Vc1調(diào)節(jié)閥13

15、VC1VT-16DN=20mmdN =10mm線性鑄鋼閥進(jìn)水流量調(diào)節(jié)閥14M2QS 201行程16mm直行程電子式電動執(zhí)行器配Vc2調(diào)節(jié)閥15VC2VT-16DN=20mmdN =10mm線性鑄鋼閥出水流量調(diào)節(jié)閥6.3 DCS I/O點位號、注釋、量程、單位、報警限及配電設(shè)置表DCS I/O點位號注釋量程單位報警限配電設(shè)置LT-1水箱液位0400毫米高限360低限40不配電LT-2鍋爐液位0400毫米高限360低限40不配電FT-1進(jìn)水流量0300升/時高限270低限30不配電FT-2出水流量0300升/時高限270低限30不配電M1進(jìn)水閥位0100%高限90低限10不配電M2出水閥位0100

16、%高限90低限10不配電M1Ao1進(jìn)水控制不配電M2Ao2出水控制不配電模擬量輸出 位 號M1Ao1M2Ao2注 釋進(jìn) 水 控 制出 水 控 制閥 特 性氣 開 閥氣 開 閥信 號 制III 型III 型常規(guī)控制方案NO 0001注 釋鍋爐液位控制出 水 流 量控 制 方 案單 回 路手 操 器回 路 1輸 入M1M2回 路1 位 號S06-L000S06-L001第七章 控制回路方框圖總 結(jié)首先感謝老師以及學(xué)校安排的組態(tài)技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計，感謝老師認(rèn)真的指導(dǎo)和精心的幫助，其次感謝同學(xué)鼎力的幫助。作為一名電子信息工程專業(yè)的學(xué)生，我覺得做組態(tài)的課程設(shè)計是十分有意義的，而且是十分必要的。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)課的理論知識，實際操作能力卻相對較差，而做類似的課程設(shè)計為我們提供了良好的實踐平臺。做好一個課程設(shè)計，不僅僅需要我們把所學(xué)的知識能夠很好地運用，還用學(xué)會查閱相關(guān)的資料。尤其在設(shè)計程序時，更要細(xì)心。通過這次設(shè)計，更進(jìn)一步了解到理論知識與實踐相結(jié)合的重要意義，以及堅持、耐心和努力這些品質(zhì)的重要性，這對于自己今后的