控制仪表课程设计锅炉液位DCS控制系统设计报告.docx

1、控制仪表课程设计锅炉液位DCS控制系统设计报告控制仪表与装置课程设计锅炉液位DCS控制系统设计报告 课程设计内容摘要以过程控制实验室的“EFPT过程控制实验装置”为被控对象、“SUPCON JX-300 DCS”为控制装置，构成一个闭环系统，本课程设计将完成该闭环系统的下列一系列工程性设计：（1） 被控对象特性设计组态；（2） 控制系统一次仪表选型设计；（3） 控制系统设计；（4） DCS控制装置的I/O点配置与组态设计；（5） DCS控制回路组态设计；（6） DCS操作站组态设计；（7） DCS系统闭环运行调试。设计报告目录1. 设计任务和要求-32. 课程设计小组成员名单及分工-43. 被

2、控对象的结构设计和模拟特性简要说明-44. “EFPT过程控制实验装置”阀门状态表-45. 一次仪表选型表-56. 带测控点的工艺管道流程图（P&ID图）-67. 控制系统一次仪表和DCS I/O点接线图-68. DCS卡件配置图-69. DCS系统（控制站卡件及设计小组各操作站）地址配置表-710. DCS I/O点位号、注释、量程、单位、报警限及配电设置表-811. 控制回路方框图-812. 操作小组设计及操作权限设计说明课程设计总结-813. 控制过程截图-914. DCS系统闭环运行调试结果分析与说明-1015. 课程设计总结-1116. 主要参考资料-11一、设计任务和要求（1） 被

3、控对象特性设计组态通过“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，用于本课程设计的控制系统被控对象。列写出“EFPT过程控制实验装置”阀门状态表，画出被控对象工艺流程图。（2） 控制系统一次仪表选型设计根据被控对象组态设计，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。（3） 控制系统测控点和控制回路设计画出带测控点的工艺管道流程图（P&ID图）。画出控制回路方框图。（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“SUPCON JX-300 DCS”硬件配置

4、（见“控制仪表与装置实验指导书”），确定本课程设计所需的DCS卡件和I/O点。画出DCS卡件配置图。（5） 控制系统一次仪表和DCS I/O点接线设计画出控制系统一次仪表和DCS I/O点接线图（参照“控制仪表与装置实验指导书”）。（6） 控制系统接线实施根据所设计的控制系统一次仪表和DCS I/O点接线图，在实验系统上完成一次仪表与DCS的信号连接。（7） DCS系统硬件组态设计在工程师站上完成DCS系统的主控卡件组态、通信卡件组态、I/O卡件组态和DCS I/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、报警限及配电设置表。（8） DCS控制回路组态设计

5、根据控制回路设计，组态主控卡控制回路。（9） 操作站和操作小组设计按照课程设计小组成员组成，设计和定义实验小组所有成员为控制系统操作站。（10） DCS操作站组态设计根据控制系统设计，进行DCS系统总貌画面组态设计、分组画面组态设计、趋势画面组态设计、工艺流程画面组态设计。（11） DCS系统闭环运行调试课程设计小组内的每个成员轮流下载自己设计的程序，进行系统闭环运行调试。（12） DCS系统多操作站运行监视在课程设计小组内的某个成员下载程序运行调试时，利用DCS工程师站的传送功能将自己设计的程序传送给课程设计小组内的其他成员，实现DCS系统的多操作站监视功能。（13） 操作站人机界面设计剪切

6、每个学生应将自己设计的操作站人机界面剪切下来，用于课程设计报告中；学生进入实验室前应完成上述设计基本要求的初步设计，经指导教师检查后方可进入实验室进行上机设计实验。二、课程设计小组成员名单及分工 组员名单分工所有小组成员设置控制站与I/O接口设置所有小组成员控制回路设置所有小组成员装置接线与阀门控制所有小组成员系统组态调试所有小组成员设置操作小组所有小组成员运行与检测 三、被控对象的结构设计和模拟特性简要说明“EFPT 过程控制试验装置”是一套可以用DCS或数字仪表实现对模拟锅炉系统自动控制的试验装置。它既可在计算机上使用JK-300X进行组态与监控，也可在控制面板上数字仪表进行手动或自动控制

7、。其控制面板上有综合接线板 变流频试验板 数显变送报警仪 加减运算器 接触器模板 单向温度调控 温度调控器 数显能调节仪按钮指示板 DCS信号转接板等控制面板，并有电源单元可提供380V和单相220V的电源。锅炉系统由管路和循环水泵 电磁阀 单热丝 电动调节阀M1 M2 铂电阻 温度变送器 压力变送器 电磁流量计 压力表组成，通过管路上各阀门的开闭形成一个循环的系统。 四、“EFPT过程控制实验装置”阀门状态表阀门标号状态阀门标号状态阀门标号状态V25开V35开V40开V21开V51开V30开V33开V39开V38开V42开V43开V27开五、一次仪表选型表仪表参数电磁流量转换器电磁流量转换器

8、智能电动调节阀Model电动机压力变送器仪表型号LDZ-4BQSL-100AQSVP-16KCHL 2-20QBYG输出4-20mA4-20mA4-20mA精度1级0.5防爆标志Ib错误未找到引用源防护等级Ip65工作压力4mP68KP电源220V 50Hz消耗功率30VA行程16mm工作温度0-120-40120公称压力16KP公称通径20mm负载电阻0750欧N2900r/minQ2m3/hW0.37kw六、带测控点的工艺管道流程图（P&ID图）七、控制系统一次仪表和DCS I/O点接线图八、DCS卡件配置图01234567131415是否冗余配置否否否否否否否模块名称主控制卡数据转发卡电

9、流信号输入卡电流信号输入卡电流信号输入卡模拟量输出卡模拟量输出卡型号SP243XSP243XSP233SP233SP313SP313SP313SP313SP322SP322SP322九、DCS系统地址配置表6#控制站DCS模块配置表模块名称性能型号主控卡IP地址数据模块地址IO模块地址可用的IO通道地址DCS信号转接板端子号电源指示卡SP221主控制卡CPUSP243X128.128.1.4数据转发卡SP23300卡件挡板SP000电流信号输入卡4路输入(420mA)SP3130002,03NAI3,NAI4电流信号输入卡4路输入(420mA)SP3130100,01,02,03NAI5,NA

10、I6,NAI7,NAI8电流信号输入卡4路输入(420mA)SP3130200,01,02,03NAI9,NAI10,NAI11,NAI12卡件挡板SP000热阻信号输入卡2路输入(Pt100)SP31604热阻信号输入卡2路输入(Pt100)SP3160500,01Pt-3,PT-4热阻信号输入卡2路输入(Pt100)SP3160600,01Pt-5,Pt-6卡件挡板SP000脉冲量输入卡4路输入，最高响应频率10KHzSP3350803P4模拟量输出卡4路输出(420mA)SP3220903NAO4模拟量输出卡4路输出(420mA)SP3221000,01,02,03NAO5,NAO6,N

11、AO7,NAO8卡件挡板SP000触点型开关量输入卡7路输入SP3631203,04,05,06DI4,DI5,DI6,DI7继电器开关量输出卡7路输出SP3641301,02,03,04,05,06DO2,DO3,DO4,DO5,DO6,DO7卡件挡板SP000卡件挡板SP000十、DCS I/O点位号、注释、量程、单位、报警限及配电设置位号注 释量程单位报警限配电设置阀特性信号制LT-1水箱液位0400毫米0400否LT-2锅炉液位0400毫米20380否FT-1进水流量0300升/时否FT-2出水流量0300升/时否MV-1进水阀位0100%595否MV-2出水阀位0100%595否MO

12、-1进水阀控制气开阀三型MO-2出水阀控制气开阀三型十一、控制回路方框图十二、操作小组设计及操作权限设计说明每个人都是自己的工作组，自己的DCS组态。但是在一个做工程师的时候，其他五个为操作员。姓名职称工程师操作员操作员操作员操作员操作员十三、控制过程截图报警一览 控制分组系统总貌 调整画面趋势图 数据一览故障诊断 流程图十四、DCS系统闭环运行调试结果分析与说明在自动调节时，若锅炉实际液位比设定值低（高），输出流量不变时，控制系统会增大（减小）进水流量，以达到设定液位值；若系统已经稳定，出水流量突然增大（减小）产生干扰时，控制系统会相应地增大（减小）进水流量，以维持系统稳定。在手动调节时，若

13、锅炉实际液位比设定值低（高），输出流量不变时，需手动增大（减小）进水流量，以达到设定液位值；若系统已经稳定，出水流量突然增大（减小）产生干扰时，相应地手动增大（减小）进水流量，以维持系统稳定。自动控制PID算法中，P的作用是比例，能够加快调节速度；I的作用是减小误差，从而消除静差；D的作用是改善系统的动态性能；可通过改变PID参数改变系统达到稳定的时间。十五、课程设计总结 在这次课程设计之前，我对自动控制系统只停留在书本上的理论知识和脑海中的想象画面，对真正的的自动控制系统并没有准确的概念。通过这次课程设计，我真正意义上的直面DCS控制系统，强烈的视觉冲击使我对自动化这一专业有了更深的了解，对自动控制现场有了真正的客观的认识，同时我学会了使用JX-300X组态与JX-300X监控软件系统，能够构建简单的DCS系统。这次课设给我留下另外一个深刻印象的是小组合作的课设模式。小组成员之间互帮互助，如果同伴有不懂的地方，都会主动提供帮助，直到彻底搞清楚问题为止。同时，小组各成员分工明确，让我看到一个和谐合作工业现场的雏形。这次课设锻炼了我们的实践能力，提高了我们的团队合作意识和认真负责的处事态度，在此对老师的耐心讲解和悉心指导致以诚挚的谢意！十六、主要参考资料1 控制仪表实验指导书2 EFPT过程控制实验装置实验指导书3 SUPCON JX-300 DCS手册4 控制仪表与装置（教材）