项目三 DCS控制系统组态与仿真运行.docx
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项目三DCS控制系统组态与仿真运行
南京化工职业技术学院
仪表维修工（高级）项目实训该报告
项目课题DCS系统组态与仿真运行
专业
班级
学号
姓名
指导教师
2012年5月10日
第一章前期设计
1.1工艺设计要求
一、工艺简介
众所周知，加热炉是化工生产工艺中的一种常见设备。
对于加热炉，工艺介质受热升温或同时进行汽化，其温度的高低会直接影响后一工序的操作工况和产品质量。
当炉子温度过高时，会使物料在加热炉里分解，甚至造成结焦而产生事故，因此，一般加热炉的出口温度都需严加控制。
现有一套加热炉装置，原料油经原料油加热炉（设备号T101）加热后去1号反应器，中间反应物经中间反应物加热炉（设备号T102）去2号反应器反。
如下图1-1所示：
图1-1加热炉装置工艺流程图
二、工艺要求测点清单
表1-1工艺要求测点清单表
序号
位号
描述
量程
单位
I/O类型
备注
报警要求
周期（秒）
压缩方式和统计数据
1.
TI-101
原料油加热炉出口温度
0-600
℃
RTD
Pt100热电阻
H:
90%;L:
10%
1
低精度报警和记录
2.
TI-106
原料油加热炉炉膛温度
0-600
℃
TC
K型热电偶
H:
90%;L:
10%
1
低精度报警和记录
3.
TI-107
原料油加热炉辐射段温度
0-1000
℃
TC
K型热电偶
H:
90%;L:
10%
1
低精度报警和记录
4.
TI-108
原料油加热炉烟囱温度
0-300
℃
TC
E型热电偶
H:
90%;L:
10%
1
低精度报警和记录
5.
TI-111
加热炉热风道温度
0-200
℃
TC
E型热电偶
H:
90%;L:
10%
1
低精度报警和记录
6.
TI-102
反应物加热炉炉膛温度
0-600
℃
TC
K型热电偶
H:
90%;L:
10%
1
低精度报警和记录
7.
TI-103
反应物加热炉入口温度
0-400
℃
TC
K型热电偶
H:
90%;L:
10%
1
低精度报警和记录
8.
TI-104
反应物加热炉出口温度
0-600
℃
TC
K型热电偶
H:
90%;L:
10%
1
低精度报警和记录
9.
PI-102
原料油加热炉烟气压力
-100-0
Pa
AI
不配电4-20mA
H:
90%;L:
10%
1
低精度报警和记录
10.
LI-101
原料油储罐液位
0-100
%
AI
不配电4-20mA
H:
90%;L:
10%
1
低精度报警和记录
11.
FI-101
加热炉原料油流量
0-500
M3/h
AI
要求配电4-20mA
H:
90%;L:
10%
1
低精度报警和记录
12.
FI-104
加热炉燃料气流量
0-500
M3/h
AI
要求配电4-20mA
H:
90%;L:
10%
1
低精度报警和记录
13.
PV-102
加热炉烟气压力调节阀
AO
输出4-20mA
14.
FV-104
加热炉燃料气流量调节阀
AO
输出4-20mA
15.
LV-1011
液位调节阀1
AO
输出4-20mA
16.
LV-1012
液位调节阀2
AO
输出4-20mA
17.
KI-301
泵开关指示
DI
开关量输入（干触点）
18.
KO-302
泵开关操作
DO
开关量输出（干触点）
三、工艺控制方案要求
1、控制要求
⑴原料油加热炉烟气压力PI-102需要进行控制，需要保持烟气压力为负压，通过调节烟气输送泵来控制加热炉烟气压力，压力测量信号为PI-102，控制输出到调节阀信号是PV-102，回路号为PIC-102，控制回路原理方框图如1-2所示。
⑵原料油储罐液位（LI-101）调节采用分程控制，回路自动时A阀（LV-1011）、B阀（LV-1012）采用B=1.0-A的方式调节，在手动时，A阀、B阀都可以分别手动调节。
控制回路原理方框图如1-3所示。
⑶原料加热炉出口温度（TI-101）需要进行控制，由于加热炉具有较大的时间常数和纯滞后时间，简单的单回路控制效果不理想。
在操作过程中，燃料气流量的波动是温度的主要干扰因素。
因此，采用加热炉出口温度对燃料气流量FI-104的串级控制。
这样的控制可以在燃料气流量发生的变化尚未影响到加热炉出口温度之前，通过内环的控制作用先行调节，快速减少甚至消除燃料气流量的干扰，从而改善控制质量。
其中副回路（内环）是流量控制，流量测量信号为FI-104，控制输出到调节阀信号是FV-104，回路号为FIC-104。
主回路（外环）是温度控制，温度测量位号为TI-101，回路号为TRC-101。
控制回路原理方框图如1-4所示。
2、累积要求
对进入原料油加热炉的原料油流量FR-101进行累积，一定权限的操作者可以手动将累积值清零。
表1-1控制回路统计表
序号
控制方案注释、回路注释
回路位号
控制方案
PV
MV
01
加热炉烟气压力控制
PIC-102
单回路
PI-102
PV-102
02
原料油储罐液位用分程控制
LIC-1011
分程控制
LI-101
LV-1011
LV-1012
03
原料加热炉出口温度与燃料气流量串级控制
原料加热炉出口温度控制
FIC-104
串级内环
FI-104
FV-104
燃料气流量控制
TIC-101
串级外环
TI-101
LI101
（1）单容水箱液位控制系统结构方框图
图1-2
（2）复杂控制系统结构图
图1-3
1.2DCS系统设计要求
一、DCS系统规模配置
表1-2DCS系统规模配置表
类型
数量
IP地址
备注
控制站
1
02
主控卡和数据转发卡均冗余配置
工程师站
1
130
注释：
工程师站130
操作站A
5
操作站A131、操作站B132、
注释：
操作员站131、操作员站132、
图1-4DCS系统规模配置示意图
二、用户授权设置
表1-3用户授权管理要求表
权限
用户名
用户密码
相应权限
特权+
系统维护
SUPER_PASSWORD_001
全部
特权
系统维护
SUPCONDCS
PID参数设置、报表打印、报表在线修改、报警查询、报警声音修改、报警使能、查看操作记录、查看故障诊断信息、查找位号、调节器正反作用设置、屏幕拷贝打印、手工置值、退出系统、系统热键屏蔽设置、修改趋势画面、重载组态、主操作站设置
工程师+
工程师
1111
PID参数设置、报表打印、报表在线修改、报警查询、报警声音修改、报警使能、查看操作记录、查看故障诊断信息、查找位号、调节器正反作用设置、屏幕拷贝打印、手工置值、退出系统、系统热键屏蔽设置、修改趋势画面、重载组态、主操作站设置
操作员
操作员甲
1111
重载组态、报表打印、查看故障诊断信息、屏幕拷贝打印、查看操作记录、修改趋势画面、报警查询
操作员
操作员乙
1111
重载组态、报表打印、查看故障诊断信息、屏幕拷贝打印、查看操作记录、修改趋势画面、报警查询
三、监控操作要求
1.操作小组配置
◆操作小组3个，配置如图：
操作小组名称
切换等级
加热炉
工程师
原料加热炉
操作员
反应物加热炉
操作员
◆数据分组分区：
数据分组
数据分区
位号
工程师
原料油加热炉参数
LI-101,PI-102,FI-101,FI-104,TI1-06TI-107,TI-108,TI-111,TI-101
反应物加热炉参数
TI-102,TI-103,TI-104
开关量
KI-301，KO-302
原料油加热炉
LI-101,PI-102,FI-101,FI-104,TI1-06TI-107,TI-108,TI-111,TI-101
反应物加热炉
TI-102,TI-103,TI-104，KI-301，KO-302
2、监控操作要求
根据工艺要求，绘制工艺流程图，并合理设计操作画面，方便操作使用。
当工程师进行监控时：
●可浏览总貌画面：
页码
页标题
内容
1
索引画面
（待画面完成后添加）
索引：
工程师小组所有流程图、所有分组画面、所有趋势画面、所有一览画面
2
温度参数
所有温度I/O数据实时状态
3
压力参数
所有液位I/O数据实时状态
4
液位参数
所有液位I/O数据实时状态
●可浏览分组画面：
页码
页标题
内容
1
常规回路
LIC-101,PIC-102,TIC-101,FIC-101
原料油加热炉参数
LI-101,PI-102,FI-101,FI-104,TI1-06TI-107,TI-108,TI-111,TI-101
2
反应物加热炉参数
TI-102,TI-103,TI-104
3
开关量
KI-301，KO-302
●可浏览一览画面：
页码
页标题
内容
1
加热炉装置数据一览表
LI-101,PI-102,FI-101,FI-104,TI-101TI-102,TI-103,TI-104TI1-06TI-107,TI-108,TI-111,
●可浏览趋势画面：
页码
页标题
内容
1
液位-压力-流量
LI-101,PI-102,FI-101,FI-104,
2
温度
TI-101TI-102,TI-103,TI-104TI1-06TI-107,TI-108,TI-111,
串级控制回路参数
TI-101,FI-104,
●可浏览流程图画面：
页码
页标题及文件名称
内容
1
加热炉装置工艺流程
绘制如图1-1所示的流程画面
●报表制作：
制作班报表，记录PI-102，TI-101，TI-102，TI-106四组数据：
要求每一小时记录一次数据，每天8：
00，16：
00，0：
00打印。
样表如下表1-3所示：
表1-3加热炉报表（班报表）
围绕着所提的项目要求，用户需按照下述作业流程进行项目的实施。
加热炉装置报表（班报表）
_____班___组组长_________记录员_______________年____月____日
时间
9:
00
10:
00
11:
00
12:
00
13:
00
14:
00
15:
00
16:
00
内容
描述
数据
PI-102
加热炉烟气压力
TI-101
加热炉出口温度
TI-102
反应物加热炉炉膛温度
TI-106
加热炉炉膛温度
第二章DCS系统硬件设计
组态设计1.4设备安装1.5调试
序号
位号
描述
量程
单位
I/O类型
19.
TI-101
原料油加热炉出口温度
0-600
℃
RTD
20.
TI-106
原料油加热炉炉膛温度
0-600
℃
TC
21.
TI-107
原料油加热炉辐射段温度
0-1000
℃
TC
22.
TI-108
原料油加热炉烟囱温度
0-300
℃
TC
23.
TI-111
加热炉热风道温度
0-200
℃
TC
24.
TI-102
反应物加热炉炉膛温度
0-600
℃
TC
25.
TI-103
反应物加热炉入口温度
0-400
℃
TC
26.
TI-104
反应物加热炉出口温度
0-600
℃
TC
27.
PI-102
原料油加热炉烟气压力
-100-0
Pa
AI
28.
LI-101
原料油储罐液位
0-100
%
AI
29.
FI-101
加热炉原料油流量
0-500
M3/h
AI
30.
FI-104
加热炉燃料气流量
0-500
M3/h
AI
31.
PV-102
加热炉烟气压力调节阀
AO
32.
FV-104
加热炉燃料气流量调节阀
AO
33.
LV-1011
液位调节阀1
AO
34.
LV-1012
液位调节阀2
AO
35.
KI-301
泵开关指示
DI
36.
KO-302
泵开关操作
DO
一、DCS系统控制站卡件的数目的配置
1、信号卡件端子板统计表
信号类型
卡件型号
卡件类型
点数
卡件数目
配套端子板型号
端子板数目
模
拟
量
信
号
电流信号
XP313
AI
10
2
XP520
2
电压信号
XP314
TC
7
2
XP520
2
电阻信号
XP316
RTD
1
1
XP520
1
模拟量输出
XP322
AO
3
1
XP520
11
开关量信号
开关触点输入
XP363
DI
1
1
开关触点输出
XP362
DO
1
1
4
统计
2、系统规模配置表
主控卡
数据转发卡
型号
XP243
XP233
数量
2
2
配置
冗余
冗余
3、DCS系统I/O卡件布置图
◆1#卡笼箱布置图
1#卡笼箱
1
2
3
4
00
01
02
03
04
05
06
07
冗余
冗余
XP
243
XP
243
XP
233
XP
233
XP
313
XP
314
XP
314
XP
316
XP322
XP363
XP362
空卡
主控卡
数据转发卡
AI
TC
TC
RTD
AO
DI
DO
4、I/O卡件测点分配表
1#卡笼箱
卡件插槽位置
卡件通道位置
1
2
3
4
00
01
02
03
04
05
06
07
14
15
00
LI101
TI104
TI107
FV101
01
LI102
TI105
FV102
02
LI103
FI101
FV103
03
04
TI101
FI102
05
TI102
06
TI103
07
08
第三章DCS系统组态设计
一、用户授权设置
二、硬件组态
1、新建组态文件
2、主机设置
（1）主控卡设置
（2）操作站设置
3、I/O设置
4、常规控制方案的组态
6、操作小组配置
7、数据分组分区
8、操作画面设置：
1）当工程师进行监控时：
●可浏览总貌画面：
●可浏览分组画面：
●可浏览一览画面：
●可浏览趋势画面：
●可浏览流程图画面：
●报表制作：
●流程图的绘制：
六、组态文件的编译、下载、和传输
1.组态文件的编译
●打开组态项目文件
●编译项目组态文件
2.组态文件的下载
3.组态文件的传送
4.系统故障检查、诊断
第三章
实时监控仿真调试
仿真运行监控画面
1.启动实时监控画面
2.实时监控的登录
3.实时监控操作
系统简介画面
●报警一览画面
●系统总貌画面
●控制分组画面
●调整画面
●趋势图画面
●流程图画面
●报表画面
●数据一览画面
●故障诊断画面
升级会员 