控制仪表于装置课程设计报告.docx
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控制仪表于装置课程设计报告
控制仪表与计算机控制装置
课程设计
课程名称：
控制仪表与计算机控制装置
课设项目：
DCS系统组态设计
课设地点：
自动控制实验室
专业班级：
自动化1003班
学号：
2010001150
姓名：
王慧勇
指导教师：
谢刚
2013年6月14日
课程设计报告
一、实验目的
利用过程控制实验室的条件，以过控装置为被控对象，DCS为控制设备，让学生完成一个DCS控制系统的组态设计，其目的是使学生在深入理解过程控制课程，以及了解DCS系统的基本概念、组成结构、工作原理、系统组态设计方法。
使学生熟悉和掌握DCS控制系统的设计和调试方法，进一步增强解决实际工程问题的能力。
二、实验设备
EFAT/PIIB型过程控制实验装置、SUPCONJX-300X集散控制系统（DCS）、计算机及其网络。
三、实验内容
（1）被控对象特性设计
（2）控制系统设计；
（3）DCS控制装置的I/O点配置与组态设计；
（4）DCS控制回路组态设计；
（5）DCS操作站组态设计；
（6）DCS系统闭环运行调试。
四、实验步骤
1.被控对象特性设计
通过“EFPT过程控制实验装置”的管道和阀门的开/闭状态，构造一个实验者所希望实现的对象特性。
画出带测控点的工艺管道流程图，
2.控制系统一次仪表选型设计
根据被控对象特性设计，确定“EFPT过程控制实验装置”中一次仪表的使用情况，查阅一次仪表型号、量程等参数，编制一次仪表位号，列出一次仪表选型表。
位号型号量程名称用途
FE-1LDG-10S0~300L/h电磁流量传感器进水流量检测
FIT-1LD2-4B（4~20mA）电磁流量转换器进水流量变送和显示
FE-2LDG-10S0~300L/h电磁流量传感器出水流量检测
FIT-1LD2-4B（4~20mA）电磁流量转换器出水流量变送和显示
LT-2DBYG0~4Kpa（0~400mm）（4~20mA）扩散硅压力变送器锅炉液位变送
M1QS201行程16mm直行程电子式电动执行器进水阀位调节阀
M2QS201行程16mm直行程电子式电动执行器出水阀位调节阀
3.控制回路设计
画出控制回路方框图。
以单回路锅炉液位控制为例讲述，通过控制进水阀M1的开度控制锅炉进水流量，达到控制锅炉液位的目的，出水阀M2设置成手操器，出水流量可以手动调节。
4.DCS的硬件配置和I/O点配置设计
根据过程控制实验室的“SUPCONJX-300DCS”硬件配置，确定实验所需的DCS卡件和I/O点。
画出DCS卡件配置图。
卡件配置图
5.控制系统一次仪表和DCSI/O点接线设计
根据所设计的控制系统一次仪表和DCSI/O点接线图，如下表所示。
在实验系统上完成一次仪表与DCS的信号连接。
DCS的信号和一次仪表接线表
FE-1进水流量检测
NAI3
FE-2出水流量检测
NAI4
LT-2锅炉液位
NAI5
M1-1进水阀位
NAI6
M2-1出水阀位
NAI7
M1进水阀位控制
NAO5
M2出水阀位控制
NAO6
6.DCS控制站组态
在工程师站上完成DCS系统的主控卡件组态、通信卡件组态、I/O卡件组态和DCSI/O点组态设计。
列出I/O卡件、I/O点地址表，列出I/O点位号、注释、量程、单位、报警限及配电设计表。
控制站主要有机柜、机笼、供电单元和各类卡件（包括主控卡、数据转发卡和各种信号输入输出卡）组成，其核心是主控卡，主控卡通过系统内高速数据网络——SBUS扩充各种功能，实现现场信号的输入输出，同时完成过程控制中的数据采集、回路控制、顺序控制、以及包括优化控制等各种控制算法。
1）主控卡设置
在“主机设置”窗口中的“主控制卡”设置窗口中，利用“增加”按钮，便可设置相应的主控制卡型号为SP243X；类型为控制站。
一个主控制卡对应一个控制站，可以冗余配置。
IP地址应与主控卡硬件上的跳线地址匹配。
2）I/O组态的设置
在“功能”菜单的“控制站”菜单中，选定“I/O组态”，便可进入“I/O输入”窗口，在此窗口可进行以下设置。
设置数据转发卡，型号为SP233。
可以冗余配置。
数据转发卡SP233是系统I/O机笼的核心单元，是主控卡连接I/O卡件的中间环节，他一方面驱动SBUS总线，另一方面管理本机笼的I/O卡件。
通过数据转发卡，一块主控卡（SP243X）可扩展1到8个I/O机笼，即可以扩展16到128块不同功能的I/O卡件。
设置I/O卡件，定义当前I/O卡件在挂接的数据转发卡的地址，地址0-15。
I/O卡件的组态地址与它在控制站机笼中的排列编号相匹配，并且地址编号不可重复。
I/O卡件类型从下拉列表中选。
设置各种I/O卡件的I/O点，即信号点组态，定义：
位号、注释、地址、类型、设置等。
有表152#控制站DCS模块配置表可知
DCS接线端子号
I/O模块地址
I/O点地址
NAI3
SP31300
02
NAI4
SP31300
03
NAI5
SP31301
00
NAI6
SP31301
01
NAI7
SP31301
02
NAO5
SP32210
00
NAO6
SP32210
01
（3）控制回路的设置（如常规控制方案）
在“功能”菜单的“控制站”菜单中，选定“常规控制方案”，便可进入“常规控制方案”设置窗口，在此窗口可增加相应的控制方案。
各项意义如下：
（1）控制方案：
如单回路、串级、手操等。
（2）注释：
可根据用途填写，以便于理解。
（3）回路参数：
根据设置自动变。
（4）设置：
设置回路的位号，为了确定该回路的输入信号和输出信号，还要设置此回路输入和输出参数对应的I/O点的位号。
针对锅炉液位控制可设置两个回路，第一个单回路输入信号锅炉液位，输出信号是进水阀位控制。
第二个回路是手操器输入信号是出水流量，输出信号是出水阀位控制。
7.DCS操作站组态
DCS操作站组态是系统总貌画面组态、一览画面组态、趋势画面组态、分组画面组态。
在“主机设置”窗口中的“操作站”设置窗口中，利用“增加”按钮，便可设置相应的操作站：
在“功能”菜单的“操作站”菜单中，选定“操作小组”，便可进入“操作小组”设置窗口，最多可组16个操作小组。
操作小组的权限分4级：
观察、操作员、工程师、特权。
系统标准画面组态：
选择操作站的总貌画面、一览画面组、趋势画面、分组画面组态。
（5）增加流程图：
①首先在“流程图”窗口中，利用“增加”按钮，增加一个新的流程图，
②然后利用“编辑”按钮，打开一个新流程图的流程图制作窗口。
制作方法如下：
利用左边的工具栏可画点、线、圆、填加文字等；
利用左下角“”模板按钮，来拷贝一些现有的设备模板。
如阀、罐、锅炉、管道等；
如模板库中没有所希望的设备模板，也可利用以下过程制作一些模板追加到模板库中：
③在绘制完流程图后，要在流程图中利用左边工具栏中的0.0、等按钮，增加一些数显仪表和棒显仪表，以便把有关I/O点或回路中的有关信号在流程图中显示出来。
双击数显仪表和棒显仪表的图标便可打开对应的设置窗口，在设置窗口中利用数据位号输入框右边的？
便可选定已定义的I/O或回路位号。
五、实验结果截图及总结
经验总结：
本次试验是一个极具实践意义的试验，让我们可以脱离课本直接感受到控制现场。
通过对DSC系统的组态，让我对DCS系统有了更加深入和直观的了解，明确了DCS系统的分层结构的实践意义，了解了组态的一般流程和浙大中控组态软件的基本的使用方法，虽然控制系统本身并不是复杂的系统，但是对我们理解知识却起到了很大的帮助。
实验中的过程既是熟悉的过程，实验中遇到的问题，大多是因为对系统组态的思路不够明确，在组态完成并下载执行后，操作界面各个参数对系统的影响，需要深入理解，才能很好的设置参数，使系统达到预想的结果。
虽然实验过程中有些参数由于设备和其他原因效果不佳，但也基本体会到了工程师，操作员的工作。
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