DCS控制系统设计本科生毕业论文.doc

DCS控制系统设计本科生毕业论文.doc

《DCS控制系统设计本科生毕业论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《DCS控制系统设计本科生毕业论文.doc（61页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

III

碱回收燃烧工段DCS控制系统设计

摘要

燃烧是造纸过程的一个重要环节，旧的燃烧工段存在许多的缺点。

本设计是利用DCS系统对造纸过程中碱回收燃烧工段进行控制。

工业实时监控系统是目前研究的热点问题之一，其中生产数据采集的方法和生产数据发布系统的稳定性和高效性更是研究的重点。

在该系统中采用西门子的S7300系列CPU模块内置的MPI接口，PLC来对燃烧工段进行控制，并用WinCC5.0来组态一个HMI平台，对该控制系统进行监控。

WinCC是一个功能强大的全面开放的监控系统，既可以用来完成小规模的简单过程监控，也可以用来完成复杂的应用。

本文详细介绍了如何构建一个高效的基于WinCC软件的工业实时监控系统，本设计运用WinCC组态软件制作出了碱回收燃烧工段的上位机监控画面，通过控制画面可对碱回收燃烧工段的设备进行控制。

本设计体现出WinCC软件的多种自动化设备及控制软件集成，具有丰富的设置项目、可视窗口和菜单选项，使用方式灵活，功能齐全。

在控制画面中还可以看见趋势曲线等，通过趋势曲线可了解工厂的生产状况，为操作者提供了直观的操作环境。

不仅了解了工厂生产线状态，而且提高了工作效率。

WinCC能够用于多种用途的控制系统，同时提供嵌入式C语言编程，用户可以通过编辑项目函数和行为来实现特殊的功能。

关键词:

HMI，燃烧，WinCC，DCS

TheDesignofDCSControlSystemonAlkaliRecoveryCombustionWorkshopSection

ABSTRACT

Thecombustionisanimportantlinkofthedeckleprocess,theoldburnableworksegmentexistsmuchweakness.ThisdesignistomakeuseoftheDCSsystemtocarryonacontroltothealkalirecoverycombustionworksegmentinthedeckleprocess，Supervisedandcontrolsystemwhenindustrywassolidheatbecurrentlytostudytoorderoneoftheproblems，Producethemethodandtheproductiondatathatthedatacollecttoreleasethestabilityofthesystemamongthemandefficientlyisalsothepointoftheresearch.AdopttheS7300seriesCPUmoldpieceofSiemensinthatsystemtoconnectinsidetheMPIplace，ThePLCcomestotheworksegmenttocarryonacontroltothecombustionCounteractWincc5.0cometosetHMIterrace，carryonsupervisiontothatcontrolsystem.

TheWinCCisafunctionstrongoverallliberalsupervisionsystem,sincecanusetothesimpleprocesssupervisionofcompletethesmallscale,alsocanusetocompleteacomplicatedapplication.ThisdesignmakeuseofWinCCsoftwareworkalkalitherecoveryburntheworksegmentoftheplaceofhonormachinecontrolappearance,Theequipmentsthatcontrolappearanceandcansrecovertheburnableworksegmenttothealkalicarriesonacontrol.ThebodyappearsvariousautomationequipmentsesandthecontrolsoftwareintegrationoftheWinCCsoftware，HaveabundantconstitutionitemCantheWindowsoptionswithsinglefixedmenuinrestaurant,Useawayvivid，Thefunctioniswell-found.Canalsoseetrendcurveetc.inthecontroltheappearance，Passtheoperationenvironmentthattheappearancecanunderstandtheproductionconditionofthefactorytoprovidetokeepaviewfortheoperation.Notonlyunderstoodtoproduceperiod,Andraiseaworkefficiency.Providethebuilt-inClanguageplaitdistanceinthemeantime，thecustomercanpasstoedittheitemfunctionandbehaviortocarryoutspecialfunction.

KEYWORDS：

HMI，Combustion，WinCC，DCS

目录

摘要 I

ABSTRACT II

1绪论 1

2DCS系统的简介 2

2.1DCS的组成 2

2.2DCS系统的发展过程 2

2.3MPI网 3

2.4PROFIBUS-DP网络 4

3燃烧工段的工艺流程 5

3.1燃烧工段的工艺流程 5

3.1.1燃烧工段工艺流程 5

3.1.2现代碱回收炉控制系统的目标 6

3.2燃烧工段设备介绍 6

3.2.1碱回收炉 6

3.2.2静电除尘器 7

3.2.3圆盘蒸发器 7

3.2.4引风机 7

3.2.5一、二、三次风的作用 7

3.3本设计采用的方案 8

4PLC硬件设计 9

4.1可编程控制器PLC 9

4.1.1可编程序控制器的基本结构 9

4.1.2可编程控制器的工作原理 10

4.1.3可编程序控制器的特点 10

4.2硬件设计 11

4.2.1PLC模块的安装 11

4.2.2CPU模块 11

4.2.3SM321数字量输入模块 13

4.2.4SM322数字量输出模块 13

4.2.5SM331模拟量输入模块 13

4.2.6SM332模拟量输出模块 14

4.2.7电源模块 14

4.3传感器 15

4.4PID算法 15

5WinCC组态部分 17

5.1西门子WinCC简介 17

5.1.1WinCC的主要功能 17

5.1.2WinCC选件 18

5.2WinCC组态 19

5.2.1创建新项目 19

5.2.2添加驱动程序与组态变量 20

5.2.3创建变量 22

5.2.4画面的创建 24

5.2.5创建动态 26

5.3组态报警 31

5.3.1模拟量报警 31

5.3.2离散报警 33

5.3.3报警画面 34

5.4数据归档和存盘 35

5.4.1变量的归档 35

5.4.2创建记录显示 36

5.5流量累计程序的设计 36

5.6用户登陆程序的设计 37

5.7用户登录权限的设定 38

5.7.1设置安全保护管理 38

5.7.2设定组态设定服务器的属性 38

5.7.3创建热键调用登录和退出对话框 38

6.1过程通讯原理 40

6.1.1过程通讯术语 40

6.1.2WinCC通讯原理 40

6.2通讯协议的组态 40

7总结 42

致谢 43

参考文献 44

53

碱回收燃烧工段DCS控制系统设计

1绪论

造纸工业是国民经济的重要组成部分。

近年来，随着国家对环境保护的日益重视，解决造纸厂的废水排污问题已成为首要课题，特别是对于以麦草为原料的众多造纸厂来说，麦草浆黑液的处理问题尤为突出。

黑液是由碱法制浆蒸煮得到的废液，其成分主要根据所采用的植物原料及制浆蒸煮条件不同而有所不同。

对黑液采取回收的方法国内也做过许多尝试，但经过考核比较发现用燃烧法处理黑液回收碱是目前黑液治污中最为成熟和有效的技术。

然而对麦草浆的黑液来说，燃烧绝非易事。

首先是因为碱回收的投资成本较大，使用设备复杂，而且麦草浆黑液的燃烧工艺和设备也仍处在整理与完善中；其次是因为麦草浆黑液属于一种劣质燃料，由于其含灰、含硅量大，燃烧值低，粘度大，浓度低，对燃烧的许多工艺条件要求都很高，因而使黑液燃烧变得比较困难，极易造成因燃烧不稳定而甩不掉油枪，使碱回收成本大大增加的局面。

因此，在麦草浆黑液的碱回收工程中，燃烧工段是最重要的环节之一。

DCS系统在造纸行业的广泛使用，使得造纸的自动化程度越来越高。

随着造纸工业的不断发展，废水污染日益加剧。

因此，制浆黑液的碱回收工艺对工厂起着尤为重要的作用，它是变废为宝、化害为利、效益显著的综合利用工程，是造纸厂治理水污染的首要措施[1]。

碱回收生产过程大致包括黑液的提取，黑液的蒸发，黑液的燃烧，绿液的苛化及石灰的回收五个工段。

2DCS系统的简介

多级计算机分布控制系统又称为集散控制系统（DCS，distributedcontrolsystem）是网络技术和控制技术结合的产物。

它是根据分布设计的基本思想，实现功能上分离，位置上分散，达到以分散控制为主，集中管理为辅。

2.1DCS的组成

集散控制系统DCS（DistributedControlSystem）是基于“4C”技术（ComputerControlCommunicationCRT）在20世纪70年代中期出现的新型工业控制系统。

采用分布式的计算机系统结构，目的是为了减少风险，提高系统可靠性。

它将整个控制系统按照区域、功能和回路作适当分解，再通过总线或通讯网络将它们连接为有机整体。

1975年Honey-well公司推出了第一套DCS控制系统，首先被应用于石油化工行业[2]。

自1975年以来，DCS控制系统的硬件和软件功能不断完善和强化，已经经历了三代，但从基本结构来看特性相同，可分解为三大基本部分。

（1）过程控制站

过程控制站是集散控制系统与生产过程之间的截面，生产过程的各种过程变量和状态信息通过过程控制站转化为操作监视的数据，而操作的各种信息也通过过程控制站送到执行机构。

在过程控制装置内，进行模拟量与数字量的相互转换，完成各种控制算法的运算，以及对输入和输出量的数据处理等运算。

（2）操作站

操作站是操作人员与集散控制系统的界面，操作人员通过操作站了解生产过程的运行状况，并通过他发出操作指令。

生产过程的各种参数在操作站