过程控制系统课程设计.docx
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过程控制系统课程设计
过程控制系统课程设计
报告书
课设小组:
第四小组
2.1符号介绍4
摘要
过程控制课程设计是过程控制课程的一个重要组成部分。
通过实际题目、控制方案的选择、工程图纸的绘制等基础设计和设计的学习,培养学生理论与实践相结合能力、工程设计能力、创新能力,完成工程师基本技能训练。
使学生在深入理解已学的有关过程控制和DCS系统的基本概念、组成结构、工作原理、系统设计方法、系统设计原则的基础上,结合联系实际的课程设计题目,使学生熟悉和掌握DCS控制系统的设计和调试方法,初步掌握控制系统的工程性设计步骤,进一步增强解决实际工程问题的能力。
关键词:
过程控制设计DCS
第一章课程设计任务及说明
1.1课程设计题目:
附图为某过程控制实验装置的P&ID图,该图为一示意图,并不完全符合规范。
根据该图,请完成以下任务:
不完全符合规范的P&ID图
1、指出该图不符合“自控专业工程设计用图形符号和文字代号(HG/T20637.2)”的地方。
2、如果该系统采用DCS集中控制,测量,依据相关标准重新绘制PID图。
3、在该图的基础上,设计至少两个单回路控制系统,一个串级控制系统。
控制仪表选用单回路盘装控制仪表,根据设计,简化该图,去掉不必要的阀门,测量元件,增加必要的控制仪表,重新绘制P&ID图。
4、依据设计,根据图中提供的有关数据,分析系统的工作原理、环境、条件,选取图中所涉及的测量元件及变送器,填写所有仪表数据表。
并说明量程选择的依据。
5、具体要求为:
第四组
水箱液位L1定值调节之二(VC1作出水量执行器)
压力P2定值调节之四(用水泵作水源、VC2作执行器的并联式压力调节)
锅炉流动水温度T1调节串级出水流量F2调节
1.2课程设计内容
过程控制系统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和工程实现方法。
设计分为两个阶段:
1.2.1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,包括确定自动控制范围、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。
1.2.2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,完成控制系统原理图;
2)根据确定控制设备和测量取样点和调节机构,完成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,完成控制系统图(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,并进行调节器参数整定;
5)编写设计说明书:
1.提出控制系统的基本任务和要求;
2.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,画图(标出调节器作用方向);
6.根据控制原理图,进行控制系统仿真实验,控制器参数整定;
7.设计总结。
第二章设计过程
2.1符号介绍
过程检测和控制流程图用图形符号和文字代号
字母
第一位字母
后继字母
被测变量
修饰词
功能
1、常用检测元件的图形符号
A
分析
报警
热电偶
C
电导率
控制、调节
热电阻
D
密度、比重
差(压)
嵌在管道中的检测元件
E
电压
检测元件
孔板
F
流量
比(值)
取压接头
H
手动
I
电流
指示
2、仪表的图形符号
J
功率
巡检
就地安装
L
物位
灯
盘面安装
M
湿度
盘后安装
P
压力、真空
试验点
Q
数量
积分
积算
3、执行机构的图形符号
R
放射性
记录
电动调节阀
S
速度、频率
安全
开关、联锁
气动调节阀
T
温度
变送
带电-气阀门定位器的气动阀
U
多变量
多功能
电磁阀
V
粘度
阀
W
重量、力
套管
Y
伺放、电-气、继动器
如上表所示,文字代号由两部分组成:
字母部分与数字部分。
字母部分即圆中上部分代号;数字部分即圆中下部分代号。
字母部分由两部分,第一个字母为所处理的变量,例如温度T、压力P、物位L、流量F。
需要时其后面可跟一个修饰字母,例如‘F’表示‘比’、‘D’表示‘差’、‘Q’表示‘累计’。
根据国标改后的P&ID图
2.2水箱液位定制控制系统被控对象动态分析:
控制变量为出水流量,被控变量为水箱水位
出水流量控制器根据给定值给出出水流量控制电动阀控制指令,从而控制水箱液位,水箱液位传感器采集水箱液位值,反馈到出水流量控制器,与给定值进行比较后得出残差信号再次输出给进水流量控制电动阀,控制水箱液位,从而达到水箱液位为定制的目的。
2.3压力定制控制系统被控对象动态分析:
控制变量为出水流量,被控变量为出水压力。
出水流量控制器根据给定值给出出水流量控制电动阀质量,从而控制出水压力,出水压力传感器采集出水压力值,反馈到出水流量控制器,与给定值进行比较后得出的残差信号再次给出水流量控制电动阀,控制出水压力,从而达到出水压力为定值的目的。
2.4串级控制系统被控对象动态分析:
住被控变量为锅炉流动水温,福被控变量为出水流量
锅炉流动水温度控制器把控制信号给出水流量控制器,副回路中,出水流量控制器根据给定值给出出水流量控制电动阀控制指令,从而控制出水压力,出水压力传感器采集出水压力值,反馈到出水流量控制器,与给定值进行比较后得出的残差信号再次输出给进水流量控制电动阀,控制出水压力;主回路中,出水流量影响锅炉流动水温温度,锅炉流动水温度传感器采集锅炉流动水温度,反馈到锅炉流动水温度,反馈到锅炉流动水温度控制器,与最初的给定值进行比较后得出的残差信号再次输出给出水流量控制器的发挥路控制出水流量,从而达到控制锅炉刘鼎水温度的目的。
第三章压力P2定值调节
3.1压力定值控制系统原理图:
控制变量为出水流量,被控变量为出水压力。
出水流量控制器根据给定值给出出水流量控制电动阀质量,从而控制出水压力,出水压力传感器采集出水压力值,反馈到出水流量控制器,与给定值进行比较后得出的残差信号再次给出水流量控制电动阀,控制出水压力,从而达到出水压力为定值的目的。
3.2压力定值控制系统工艺流程图:
第四章水箱液位L1定值调节
4.1水箱液位控制系统原理图:
控制变量为出水流量,被控变量为水箱水位。
出水流量控制器根据给定值给出出水流量控制电动阀控制指令,从而控制水箱液位,水箱液位传感器采集水箱液位值,反馈到出水流量控制器,与给定值进行比较后得出残差信号再次输出给进水流量控制电动阀,控制水箱液位,从而达到水箱液位为定制的目的。
4.2水箱液位控制系统工艺流程图:
第五章锅炉流动水温度T1调节串级出水流量F2调节的流程图
5.1串级控制系统原理图:
主被控变量为锅炉流动水温,福被控变量为出水流量。
锅炉流动水温度控制器把控制信号给出水流量控制器,副回路中,出水流量控制器根据给定值给出出水流量控制电动阀控制指令,从而控制出水压力,出水压力传感器采集出水压力值,反馈到出水流量控制器,与给定值进行比较后得出的残差信号再次输出给进水流量控制电动阀,控制出水压力;主回路中,出水流量影响锅炉流动水温温度,锅炉流动水温度传感器采集锅炉流动水温度,反馈到锅炉流动水温度,反馈到锅炉流动水温度控制器,与最初的给定值进行比较后得出的残差信号再次输出给出水流量控制器的发挥路控制出水流量,从而达到控制锅炉刘鼎水温度的目的。
5.2串级控制系统工艺流程图:
第六章控制仪表的选型
6.1仪表选型表
仪表名
参数
压力变送器
电磁流量转换器
电磁流量传感器
QS智能型电动调节阀
电动机
型号
DBYG
LDZ-4B
LDG-10S
QSVP-16K
CHL2-20
输出信号
4~20mA-DC
4~20mA
4~20mA-DC
量程
0~4KP
工作压力
68KP
精度
0.5
1级
防爆标志
ibCT6
流量范围
0~0.3m3/h
工作温度
0~120℃
工作压力
4KP
防护等级
IP65
IP65
负载电阻
0~750Ω
电源
220V50HZ
220V50HZ
消耗功率
<30VA
35VA
0.37KW
公称通径
20mm
公称压力
16KP
介质温度
-40+200℃
行程
16mm
转速
2900r/min
流量
2m3/h
高度
14m
位号
LT-1
LT-2
FT-1
FT-2
MV-1
MV-2
6.2现场仪表说明:
序号
图位号
型号
规格
名称
用途
1
P1-1
(PL-1)
Y-100
0~0.25MPa
弹簧管压力表
进水压力指示
2
P2-T
(PT-2)
DBYG
0~100KPa
(4~20mA)
扩散硅压力变送器
出水压力变送器
3
F1-E
(FE-1)
LDG-10S
0~300L/h
电磁流量传感器
进水流量检测
4
F1-1T
(FIT-1)
LD2-4B
(4~20mA)
电磁流量转换器
进水流量变送和显示
5
F2-E
(FE-2)
LDG-10S
0~300L/h
电磁流量传感器
出水流量检测
6
F2-1T
(FIT-2)
LD2-4B
(4~20mA)
电磁流量转换器
出水流量变送和显示
7
L1-T
(LT-1)
DBYG
0~4Kpa
(0~400mm)
(4~20mA)
扩散硅压力变送器
水箱液位变送
8
L2-T
(LT-2)
DBYG
0~4Kpa
(0~400mm)
(4~20mA)
扩散硅压力变送器
锅炉液位变送
9
L3-T
(LT-3)
DBYG
0~4Kpa
(0~400mm)
(4~20mA)
扩散硅压力变送器
水槽液位变送
10
TIT-1
(TE-1)
WZP-270
155×100mm
Pt100
铂电阻
锅炉水温检测
11
TIT-2
(TE-2)
WZP-270
155×100mm
Pt100
铂电阻
夹套水温检测
12
M1
QS201
行程16mm
直行程电子式
电动执行器
配Vc1调节阀
13
VC1
VT-16
DN=20mm
dN=10mm
线性铸钢阀
进水流量调节阀
14
M2
QS201
行程16mm
直行程电子式
电动执行器
配Vc2调节阀
15
VC2
VT-16
DN=20mm
dN=10mm
线性铸钢阀
出水流量调节阀
6.3DCSI/O点位号、注释、量程、单位、报警限及配电设置表
DCSI/O点位号
注释
量程
单位
报警限
配电设置
LT-1
水箱液位
0~400
毫米
高限360低限40
不配电
LT-2
锅