基于JX300XP DCS控制系统的水槽与加热炉装置的自控工程设计.docx

1、基于JX300XP DCS控制系统的水槽与加热炉装置的自控工程设计 课 题 基于JX-300XP DCS控制系统 的水槽与加热炉装置的自控工程设计 学 院 专 业 班 级 学 号 姓 名 指导老师 2011年 3 月毕业设计任务书毕业设计题目：基于JX-300XP DCS控制系统的水槽与加热炉装置的自控工程设计 指导教师：王永红职称： 副教授类别：毕业设计（论文）学生姓名：翟文凯 学号：0803280135设计（论文）类型：应用型专业：生产过程自动化 班级：自动化0822是否隶属科研项目：否1、设计（论文）的主要任务及目标综合运用所学的专业基础理论、基本知识和基本技能来分析、解决实际问题以并能

2、够动手操作，初步掌握自动控制工程设计的基本程序和方法，能查阅专业资料；能正确阅读设计图纸，用设计图纸和文件表达较简单的设计内容和意图；了解计算机辅助设计软件的基本方法；并在思想作风、学习毅力和工作作风上受到一次良好的锻炼。在毕业后能尽快适应自动控制应用技术工作打下良好的基础。本毕业论文针对JX-300XP DCS控制系统的水槽与加热炉装置的自控工程 2、论文的主要内容 3、设计（论文）的基本要求 正确理解本项目设计的目的和要求。 具有查阅和使用设计标准、手册及其他资料的能力。 具有运用JX-300XP DCS系统等理论知识进行控制系统的设计（论文）、计算的能力。 具有归纳、整理技术资料，撰写技

3、术文件的能力。 具有阐述论证设计/论文成果及其技术答辩的能力。 4、主要参考文献1王永红.自动检测技术与控制装置 . 北京：化学工业出版社 2006年8月2刘巨良.过程控制仪表. 北京：化学工业出版社 1998年7月3孙洪程.过程控制工程设计.北京： 化学工业出版社 2001年3月4翁唯勤.过程控制系统及工程 .北京：化学工业出版社 2002年5HG 20559.3-1993 管道仪表流程图管道和管件图形符号6HG /T 20506 自控专业施工图设计内容深度规定. 北京：化学工业出版社 7HG /T 20507 自动化仪表选型规定. 北京：化学工业出版社 8GB 2625 过程检测和控制流程

4、图用图形符号和文字代号.北京：化学工业出版社 9HG 20505过程检测和控制系统图用图形符号和文字代号.北京：化学工业出版社 10杨宁.集散控制系统及现场总线.北京航空航天大学出版社 2003年9月11何衍庆.集散控制系统原理及应用（第二版）.北京：化学工业出版社 2002年10月12JX-300XP系统指导操作 浙江中控培训中心13WebField JX-300XP系统硬件使用手册 浙江中控培训中心14AdvanTrol-Pro 2.50软件使用手册 浙江中控培训中心15学习手册 FOR PRO 浙江中控培训中心16中华工控网 17中国工控网 18自动化网 5、进度安排序号设计（论文）个阶

5、段任务起 至 日 期1资料准备2周2论文的撰写6周3复查论文的相关方面2周4装订及答辩准备1周5论文答辩阶段1周注：1、此表一设三份，系部、指导教师、学生各一份。2、类别是指毕业论文或毕业设计，类型指应用型、理论研究型和其他。摘 要化学工业生产流程从仪表控制到数字控制，再到分布数字控制，发展到今天，JX-300XP技术已十分成熟，但仍在不断探索发展中。一方面JX-300XP把数字处理技术向现场延伸，另一方面针对生产的调度管理和企业管理也开发了相应的接口。可以说JX-300XP发展趋势是将现场过程控制与信息处理技术更紧密的结合。JX-300XP产品是在不断满足用户需求基础上发展的，因此要不断提升

6、其功能、实时性、可靠性与安全性。JX-300XP将数字处理技术向现场层（包括传感器、变送器、执行器等）延伸，现场仪表控制装置的数字化与智能化是JX-300XP发展的大趋势。除了对现场的控制外，对上一层传输信息，实现控制与管理功能的集成也是JX-300XP努力方向，要保证传输信息的全面、准确而及时，为MES的发展奠定基础。从目前的趋势来看，JX-300XP系统发展的很重要一点就是系统的开放性。我国目前石化企业生产过程中，国外产品，如日本横河（Yokogawa）公司的Centum-CS系列和美国Honeywell公司TDC3000、TPS应用最多；国内有浙大中控（Supcon）的WebField系

7、列、和利时（HollySys）公司SmartPro系列等自主知识产权的JX-300XP系统，应用水平也较高。JX-300XP系统在我国应用面虽广，但应用水平较低。主要表现在：仅用JX-300XP架构来替代常规仪表系统的架构，没有充分挖掘JX-300XP系统潜力；与先进控制方案的结合不够，大部分仍停留在常规控制上。因此，应用了先进的JX-300XP平台及控制软件并不代表实现了过程的先进控制。据保守估计，到2010年，我国石化行业将有2000多套装置需要进行JX-300XP改造，并在JX-300XP基础上实施各种先进控制和优化方案。所以，如何改善应用功能、兼容新技术、提高服务水平是当前JX-300

8、XP系统应用与推广过程中迫在眉睫的任务。关键字: JX-300XP系统,自动控制,DCS系统.第一章 项目设计要求一、工艺设计要求1. 工艺简介AE2000A1型过程控制实验装置是中控教仪根据自动化及相近专业的教学特点和学生培养目标，集智能仪表技术、计算机技术、通讯技术、自动控制技术为一体的普及型多功能实验装置。该装置采用控制对象与控制台独立设计，控制系统采用了DCS控制系统。控制对象除三容水箱、常压电加热炉以外，还专门设计了一只强制对流换热器，用以完成传热温度控制实验。此外，用户可选配纯滞后盘管，用以完成纯滞后补偿控制、内模控制等实训。111实训试验装置AE2000系列过程控制实验装置包括一

9、组有机玻璃三容水箱，每个水箱装有液位传感器；同时具有两路供水系统，一路由磁力泵、调节阀、电磁流量计组成，另一路由变频器、磁力泵、涡轮流量计组成，通过阀门切换，任何一组供水可以到达任何一个水箱。另外，为实现温度控制，该实验装置专门设计了一只常压电加热锅炉（对于AE2000A型实验对象，还专门设计了一个强制对流换热器）。常压电加热锅炉分内胆和夹套两层，内胆由电加热器提供热源，由一路供水系统提供水源，锅炉内胆装有防干烧装置来确保设备安全；夹套由一路供水系统提供冷却水。通过改变电加热器的加热功率或冷却水/待加热水的流量来影响内胆水温和夹套水温。锅炉内胆和夹套均安装有热电阻测温元件。2AE2000系列过

10、程控制实验装置艺流程图112 AE2000系列过程控制实验装置艺流程图3. 工艺要求测点清单序号位号描述I/O类型量程/ON描述单位/OFF描述报警1LI1011上水箱液位AI不配电420mA0.0050.00cmH：90% L：10%2LI1021中水箱液位AI不配电420mA0.0050.00cmH：90% L：10%3LI1031下水箱液位AI不配电420mA0.0050.00cmH：90% L：10%4TI1011内胆温度信号1（锅壁）AI不配电420mA0.00100.00H：90% L：10%5TI1021夹套温度信号AI不配电420mA0.00100.00H：90% L：10%6

11、TI1031换热热水出口温度AI不配电420mA0.00100.00H：90% L：10%7TI1041换热冷水出口温度AI不配电420mA0.00100.00H：90% L：10%8TI1051换热热水进口温度AI不配电420mA0.00100.00H：90% L：10%9TI1071内胆温度信号2（锅盖）RTDPt1000.00100.00H：90% L：10%10FI1011孔板流量信号AI不配电420mA0.0020.00L/hH：90% L：10%11FI1021涡轮流量信号AI不配电420mA0.0020.00L/hH：90% L：10%12FV1011调节阀控制信号AO型;正输出

12、H：90% L：10%13FV1021变频器控制信号AO型;正输出H：90% L：10%14FV1031加热控制信号AO型;正输出H：90% L：10%4、工艺控制方案要求（1）复杂控制系统方框图113复杂控制系统方框图（2）简单控制系统方框图114 简单控制系统方框图序号控制方案注释、回路注释回路位号控制方案PVMV00单容水箱液位控制LR101单回路LI101FV10101锅炉夹套温度控制锅炉内胆温度控制TR102串级内环TI102FV103锅炉夹套温度控制TI101串级外环TI101 二、DCS系统设计要求1、DCS系统规模配置类型数量IP地址备注控制站102主控卡和数据转发卡均冗余配置

13、主控卡注释：SC1控制站数据站发卡注释：SC1数据转发卡工程师站1130注释：工程师站130操作站5131、132、133、134、135注释：操作员站131、操作员站132、操作员站13、3操作员站134、操作员站135、121 DCS系统规模配置图 2、用户授权设置用户授权管理权限用户名用户密码相应权限特权系统维护SUPCONDCSPID参数设置、报表打印、报表在线修改、报警查询、报警声音修改、报警使能、查看操作记录、查看故障诊断信息、查找位号、调节器正反作用设置、屏幕拷贝打印、手工置值、退出系统、系统热键屏蔽设置、修改趋势画面、重载组态、主操作站设置工程师+工程师1111PID参数设置、

14、报表打印、报表在线修改、报警查询、报警声音修改、报警使能、查看操作记录、查看故障诊断信息、查找位号、调节器正反作用设置、屏幕拷贝打印、手工置值、退出系统、系统热键屏蔽设置、修改趋势画面、重载组态、主操作站设置操作员操作员甲1111重载组态、报表打印、查看故障诊断信息、屏幕拷贝打印、查看操作记录、修改趋势画面、报警查询操作员操作员乙1111重载组态、报表打印、查看故障诊断信息、屏幕拷贝打印、查看操作记录、修改趋势画面、报警查询3、监控操作要求（1）操作小组配置操作小组3个，配置如图：操作小组名称切换等级操作员甲操作员操作员乙操作员工程师工程师数据分组分区：数据分组数据分区位号工程师温度TI101

15、 TI102 TI103 TI104 TI105 TI107流量FI101 FI102液位LI101 LI102 LI103操作员甲操作员乙（2）操作画面设置：当工程师进行监控时：可浏览总貌画面：页码页标题内容1索引画面索引：工程师小组所有流程图、所有分组画面、所有趋势画面、所有一览画面2液位参数所有液位I/O数据实时状态3温度参数所有温度I/O数据实时状态4流量参数所有流量I/O数据实时状态 可浏览分组画面：页码页标题内容1常规回路单容水箱液位、锅炉内胆温度、锅炉夹套温度控制2温度 所有温度I/O数据实时状态3液位所有液位I/O数据实时状态4流量所有流量I/O数据实时状态 可浏览一览画面：页

16、码页标题内容1水槽与加热炉装置数据工程师小组所有温度、液位、流量I/O数据实时状态画面 可浏览趋势画面：页码页标题内容1液位液位实时/历史趋势2温度温度实时/历史趋势3流量流量实时/历史趋势 可浏览流程图画面：页码页标题及文件名称内容1水槽与加热炉装置工艺流程绘制如图1的流程画面报表制作：要求：每半小时记录，记录数据为TI2510、TI2511、TI2512、TI2513；一天三班，8小时一班，换班时间为0点、8点、16点，8小时一班。每天0点、8点、16点自动打印报表。报表中的数据记录到其真实值后面两位小数，时间格式为：（时：分：秒）。报表样板：报表名称及页标题均为班报表。水槽与加热炉装置（

17、精馏装置）班报表_班_组 组长_记录员_ _年_月_日 时间内容描述数据FI201#FI202#FI203#FI204#第二章 DCS系统硬件设计一、 DCS系统控制站卡件的数目的配置1、 信号卡件端子板统计表信号类型卡件型号卡件类型点数卡件数目配套端子板型号端子板数目模拟量信号电流信号Xp313AI102电压信号Xp314AI热电阻Xp316RTD11模拟量输出信号Xp322AO31开关量信号统计1442、系统规模配置表主控卡数据转发卡型号Xp243Xp233数量22配置冗余冗余 3、DCS系统I/O卡件布置4、I/O卡件测点分配表SC1卡笼箱卡件插槽位置卡件通道位置123400010203

18、04050607080910111213141500LI101TI104TI107FV10101LI102TI105FV10202LI103FI101FV10303TI10104TI102FI10205TI103060708 5、控制站接线端子接线 211控制站接线端子接线第三章 DCS系统软件设计一、用户授权设置311用户授权设置312用户授权设置二、硬件组态1、新建组态文件321新建组态文件2、主机设置(1)主控卡设置322主控卡设置（2）操作站设置323操作站设置3、I/O设置(1)数据转发卡设置324数据转发卡设置(2)I/O卡件设置325 I/O卡件设置(3)I/O点设置326 I/

19、O点设置4、常规控制方案的组态 (1)单容水箱液位控制 (2) 锅炉夹套温度控制 5、操作小组配置327操作小组配置6、数据分组分区328数据分组分区7、操作画面设置：1）当工程师进行监控时：可浏览总貌画面:329浏览总貌画面可浏览一览画面：3210浏览一览画面可浏览趋势画面：3211浏览趋势画面 流程图的绘制：3212流程图的绘制报表制作：3213报表制作第四章 实时监控仿真调试一、仿真运行监控画面1.启动实时监控画面411启动实时监控画面2.实时监控的登录412实时监控的登录3.实时监控操作 系统简介 画面 413系统简介 画面 报警一览 画面414报警一览画面 系统总貌 画面415系统总

20、貌画面 控制分组画面416控制分组画面 调整画面417调整画面 趋势图画面418趋势图画面 流程图 画面419流程图画面 报表画面4110报表画面 数据一览画面4111数据一览画面 故障诊断画面4112故障诊断画面第五章 DCS系统运行调试一调试前准备工作1.工艺装置阀门的设置2.控制台上电3.DCS系统上电在上电前检查各项上电条件，确认各个电源开关是否处于关闭状态，接地是否良好（包括接地端子接触，接地端对地电阻） 开总电源开关直接给系统供电 打开不间断电源（UPS）的电源开关 打开各个支路的电源开关 给操作站上电，开显示器，开主机 给控制站上电，开HUB，再打开控制站的电源箱电源。 4.操作

21、站地址设置二、控制站硬件安装检查1.主控卡的安装及地址设置2.数据转发卡安装及地址设置3.I/O卡安装4.端子板安装检查5.网络信号线的连接三、操作站硬件安装检查1.PC机2.工程师站软件狗。操作站软件狗四、DCS系统上电五、网络调试六、组态文件的编译、下载、和传输1.组态文件的编译 打开组态项目文件 编译项目组态文件2.组态文件的下载3.组态文件的传送4.系统故障检查、诊断七、登录监控第六章 总结 JX-300XP发展趋势是将现场过程控制与信息处理技术更紧密的结合。JX-300XP产品是在不断满足用户需求基础上发展的，因此要不断提升其功能、实时性、可靠性与安全性。JX-300XP将数字处理技

22、术向现场层（包括传感器、变送器、执行器等）延伸，现场仪表控制装置的数字化与智能化是JX-300XP发展的大趋势。除了对现场的控制外，对上一层传输信息，实现控制与管理功能的集成也是JX-300XP努力方向，要保证传输信息的全面、准确而及时，为MES的发展奠定基础。从目前的趋势来看，JX-300XP系统发展的很重要一点就是系统的开放性。基于JX-300XP系统的水槽与加热炉装置自控工程设计是化工生产重要问题，老师的谆谆诱导、同学的出谋划策及家长的支持鼓励，是我坚持完成论文的动力源泉。在此，我特别要感谢我的导师王老师。从论文的选题、文献的采集、框架的设计、结构的布局到最终的论文定稿，从内容到格式，从

23、标题到标点，她都费尽心血。没有王老师的辛勤栽培、孜孜教诲，就没有我论文的顺利完成。在毕业设计完成之际，我真诚地向我的指导老师以及自控系的所有老师致以最高的敬意和最诚挚的谢意，感谢老师们对我的细心指导和无私帮助。第七章 致谢光阴似箭，岁月如梭，不知不觉我即将走完大学生涯的第三个年头，回想这一路走来的日子，父母的疼爱关心，老师的悉心教诲，朋友的支持帮助一直陪伴着我，让我渐渐长大，也慢慢走向成熟。论文的写作是枯燥艰辛而又富有挑战的。基于JX-300XP系统的水槽与加热炉装置自控工程设计是化工生产重要问题，老师的谆谆诱导、同学的出谋划策及家长的支持鼓励，是我坚持完成论文的动力源泉。在此，我特别要感谢我

24、的导师王老师。从论文的选题、文献的采集、框架的设计、结构的布局到最终的论文定稿，从内容到格式，从标题到标点，她都费尽心血。没有王老师的辛勤栽培、孜孜教诲，就没有我论文的顺利完成。感谢自控系的各位同学，与他们的交流使我受益颇多。最后要感谢我的家人以及我的朋友们对我的理解、支持、鼓励和帮助，正是因为有了他们，我所做的一切才更有意义；也正是因为有了他们，我才有了追求进步的勇气和信心。时间的仓促及自身专业水平的不足，整篇论文肯定存在尚未发现的缺点和错误。恳请阅读此篇论文的老师、同学，多予指正，不胜感激在毕业设计完成之际，我真诚地向我的指导老师以及自控系的所有老师致以最高的敬意和最诚挚的谢意，感谢老师们

25、对我的细心指导和无私帮助。时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业，春梦秋云，聚散真容易。离校日期已日趋临近，毕业论文的的完成也随之进入了尾声。从开始进入课题到论文的顺利完成，一直都离不开老师、同学、朋友给我热情的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后，我衷心的祝愿老师们，同学们身体健康、工作顺利！ 2011.3第八章 参考文献1王永红.自动检测技术与控制装置 . 北京：化学工业出版社 2006年8月2刘巨良.过程控制仪表. 北京：化学工业出版社 1998年7月3孙洪程.过程控制工程设计.北京： 化学工业出版社 2001年3月4翁唯勤.过程控制系统及工程 .北京：化学工业出版社 2002年5HG 20559.3-1993 管道仪表流程图管道和管件图形符号6HG /T 20506 自控专业施工图设计内容深度规定. 北京：化学工业出版社 7HG /T 20507 自动化仪表选型规定. 北京：化学工业出版社 8GB 2625 过程检测和控制流程图用图形符号和文字代号.北京：化学工业出版社 9HG 20505过程检