天燃气压力控制系统课程设计.docx
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课程设计报告
（2013--2014年度第2学期）
名 称：
控制装置与仪表 题 目：
天燃气压力控制系统院 系：
动力工程系 班 级：
测控11K2 学 号：
学生姓名：
指导教师：
白 康 设计周数：
1
成 绩：
日期：
2014年7月3日
.
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《控制装置与仪表》课程设计
一、目的与要求
任 务 书
认知控制系统的设计和控制仪表的应用过程。
1.了解过程控制方案的原理图表示方法（SAMA图）。
2.掌握数字调节器KMM的组态方法，熟悉KMM的面板操作、数据设定器和KMM数据写入器的使用方法。
3.初步了解控制系统参数整定、系统调试的过程。
二、主要内容
1.按选题的控制要求，进行控制策略的原理设计、仪表选型并将控制方案以SAMA图表示出来。
2.组态设计
2．
（1）、KMM组态设计
以KMM单回路调节器为实现仪表并画出KMM仪表的组态图，由组态图填写KMM的各组态数据表。
2．
（2）、组态实现
在程序写入器输入数据，将输入程序写入EPROM芯片中。
3.控制对象模拟及过程信号的采集
根据控制对象特性，以线性集成运算放大器为主构成反馈运算回路，模拟控制对象的特性。
将定值和过程变量送入工业信号转换装置中，以便进行观察和记录。
4.系统调试
设计要求进行动态调试。
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）观察过程参数显示是否正常、执行机构操作是否正常；
2）检查控制系统逻辑是否正确，并在适当时候投入自动运行；
3）对控制回路进行在线整定；
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，要重新组态下装。
三、进度计划
序号
设计（实验）内容
时间
备注
1
阅读理解课程设计指导书的要求，根据选题设计内容，小组讨论控制方案进行SAMA图设计。
确定小组负责人
及每人的具体分工。
D1
，
分组；确定小组负责人及每人的分工，列出名单；讨论控制方案。
.
2
根据KMM调节器组态要求，设计KMM
组态图，填写KMM组态数据表。
D2
列出KMM组态数据表。
3
利用程序写入器输入组态数据，写入
EPROM芯片。
D3
上实验室。
4
进行系统接线和调试
D4～D5
上实验室。
5
上机答辩考核
检验设计结果。
6
撰写课程设计报告
确定设计成绩（其中实验前准备
工作占20%，实验考核内容占60%，设计报告占20%）。
设计内容分工参考：
小组每人均参与控制方案的设计，了解方案的KMM仪表实现方法、实验系统组成、系统调试和数据记录的过程。
在此基础上小组成员可作如下具体分工：
预习KMM程序写入器使用并具体进行EPROM芯片的制作（2人）；设计实验接线原理图，进行实验接线并熟悉掌握KMM面板功能及数据设定器使用（1-2人）；确定记录信号并利用工业控制信号转换设备进行记录信号的组态和实验曲线的打印工作（1人）。
四、设计（实验）成果要求
1.完成系统SAMA图和KMM组态图，附出控制系统的调试曲线和控制参数。
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.按上述步骤逐项完成软件内容的设计，进行操作演示，控制结果满足要求，并进行问答。
2.设计报告格式规范，内容详实。
六、选题参考
0天燃气压力控制系统（设计书中实例）
（控制系统特点：
单回路控制方案；有自平衡能力正的被控对象）
1除氧器水位单回路控制系统设计
（提示：
单回路控制方案；无自平衡能力正的被控对象）
2炉膛压力系统死区控制系统设计
（提示：
单回路PID死区控制方案；有自平衡能力负的被控对象）
3过热汽温串级控制系统设计
（提示：
串级控制方案；主、付对象均为有自平衡能力负的被控对象）
4锅炉给水三冲量控制系统设计
（提示：
串级三冲量控制方案；被控对象为无自平衡能力正的被控对象）
5风煤比值控制系统设计
（提示：
比值控制方案；被控对象设为有自平衡能力正的被控对象）
6主汽压力前馈控制系统设计
（提示：
单回路前馈控制方案；被控对象为有自平衡能力正的被控对象）
学生姓名：
指导教师：
白康
2014年7月3日
《控制装置与仪表》课程设计
一、 设计目的
1、了解过程控制方案的原理图表示方法（SAMA图）。
2、掌握数字调节器KMM的组态方法，熟悉KMM的面板操作、数据设定器和KMM数据写入器的使用方法。
3、初步了解控制系统参数整定、系统调试的过程。
二、 设计实验设备
KMM数字调节器、KMM程序写入器、PROM擦除器、控制系统模拟试验台
三、 设计步骤
1、由控制要求画出控制流程图。
对如图1所示的除氧器水位控制系统，要求对除氧器水位进行单变量定值控制。
除氧器水位经水位变送器测量后，由KMM模入通道2送至调节器中。
调节器输出AO1经电/气转换器
天然气
KMM
AO1
I/P
AIR2
供气管道
P
天然气储罐
PT
控制气动式调节阀，控制除氧器水位。
控制要求：
当调节器的给定值SP和
图1天然气压力控制系统流程
AIR2
测量值PV之偏差超过给定的监视值（15%）时，调节器自动切换至手动（M）方式。
在偏差允许的范围内（15%），允许切入自动（A）方式。
2、确定对可编程序调节器的要求。
控制系统要求一路模拟量输入（模入）通道输入压力信号，一路模拟量输
H/L
OR
MA
I IATT I
I
K
TRACK
<>
M
A/M
出（模出）通道输出控制信号控制压力调节阀。
而KMM具有5路模入通道、3路模出通道（其中第一路模出通道AO1可
另外同时输出一路4～20mA电流信号），
I/P
f（x）
AO1
可满足本系统控制要求。
3、设计控制原理图（SAMA图）。
图2控制系统SAMA图
根据控制对象的特性和控制要求，进行常规的控制系统设计。
并用SAMA图表达出控制方案。
见图2所示。
SAMA图例是由美国科学仪器制造商协会（ScientificApparatusMaker’sAssociation）制订的标准功能图例，用于控制系统设计功能的表达。
图例表示了最基本的功能，在设计使用时把某些功能图例组合在一起，表示某一功能块或显示操作器的功能，从而将全部控制功能表达出来。
4、绘制KMM组态图并填写KMM控制数据表
用所采用的控制仪表制造厂商提供的控制图例和组态方法，在控制装置中实现控制策略。
KMM的组态方式是填表式组态方法，要根据控制要求画出KMM组态图并由组态图按KMM数据表格式填写控制数据表，为制作用户EPROM作准备。
（1）绘制KMM组态图
图3是根据SAMA图绘制的KMM系统组态图。
（2）根据KMM组态图填写控制数据表。
KMM组态通过填入以下7个数据表格实现。
①基本数据表 （F001-01-□□-）
项目
代码设定范围
代码
数据
省缺值
PROM管理编号
指定的四位数
01
1114
0
运算操作周期
1、2、3、4、5
02
2
2
调节器类型
0、1、2、3
03
0
0
PV报警显示PID编号
1、2
04
1
1
调节器编号
1～50
05
1
1
上位计算机控制系统
0、1、2
06
0
0
上位机故障时切换状态
0、1
07
0
0
PROM管理编号：
作芯片记号，指定一个四位数。
运算操作周期：
1－100ms；2－200ms；3－300ms；4－400ms；5－500ms。
调节器类型：
0－1PID（A/M）1；1－PID（C/A/M）；2－2PID（A/M）；3－2PID（C/A/M）。
上位计算机控制系统：
0－无通信；1－有通信（无上位机）；2－有通信（有上位机）。
上位机故障时切换状态：
0－MAN方式；1－AUTO方式。
②输入处理数据表 （F002-□□-□□-）
项目
代码设定范围
代
码
模拟输入数据
缺省
值
01
02
03
04
05
输入使用
0、1
01
1
0
按工程显示小数点
位置
0、1、2、3
02
2
1
工程测量单位的下
限值
-9999～9999
03
0.0
0.0
工程测量单位的上
限值
-9999～9999
04
99.99
100.0
折线编号
0、1、2、3
05
0
0
温度补偿输入编号
0、1、2、3、4、5
06
0
0
温度单位
0、1
07
0
0
设定（目标）温度
-9999～9999
08
0
0
压力补偿输入编号
0、1、2、3、4、5
09
0
0
压力单位
0、1
10
0
0
设定（目标）压力
-9999～9999
11
0
0
开平方处理
0、1
12
0
0
开方小信号切除
0.0～100.0（%）
13
0
0
数字滤波常数
0.0～999.9s
14
0.0
0.0
传感器故障诊断
0、1
15
0
1
输入使用：
0－不用；1－用。
按工程显示小数点位置：
0－无小数；1－1位小数；2－2位小数；3－三位小数。
开平方处理：
0－直线；0－开平方处理。
开方小信号切除：
给AI1～AI5设定的开方信号切除值。
传感器故障诊断：
0－无诊断；1－诊断。
③PID数据表
（F003-□□-□□-）
项目
缺省值
PID操作类型
0
0
01
0、1
02
01
PID数据
代码
代码设定范围
PV输入编号
1～5
02
1
1
PV跟踪
0、1
03
0
0
报警滞后
0.0～100.0（%）
04
0
1.0
比例带
0.0～799.9（%）
05
18.0
100.0
积分时间
0.0～99.9min
06
0.1
1.0
微分时间
0.
升级会员 