1、華蛀#力*孑 課程設計報告 （2012- 2013 年度第2學期） 名 稱：控制裝置與儀表A （DCS部分）課程設計 題 目：過熱汽溫控制系統組態 院 系： 自動化系 _ 班 級： 測控1003 _ 學 號： 20100203 學生姓名： _ 指導教師： _ 翟永杰 _ 設計周數： _ 一周 _ 成 績： _ 日期：2013年 7月10日控制裝置與儀表 A（DCS 部分）課程設計 課程設計 任務書 目的與要求 1 1 了解 DCS DCS 應用過程中的主要工作內容及應該注意的問題，并能根據應用目的， 進行分散控制系統的設計組態、調試操作等工作。 2 2 以 LN2000 LN2000 分散控制

2、系統為平臺，完成過熱汽溫控制系統的組態。 3 3.進行 DCSDCS 的調試工作。 主要內容 分為組態設計和系統調試兩個部分： 1.1. 組態設計 1.1. 1 1 系統配置組態 主要是指 DCS DCS 中工程師站、操作員站、控制站的主機系統配置信息及外設 類型， I/O I/O 卡件信息，電源布置，控制柜內安裝接線等。 此部分內容作為了解內容，不進行具體組態。 1.1. 2 2 實時數據庫組態 數據庫組態是系統組態中應盡早完成的工作， 因為只有有了數據庫， 其他的 組態工作 （控制回路組態、畫面組態等）才可以調試。 數據庫組態一般通過專用 軟件進行， 數據錄入時一定要認真仔細， 數據庫中一

3、個小的錯誤就會給運行帶來 極大的麻煩，如造成顯示錯誤、操作不當甚至死機故障。 1.1. 3 3 控制算法組態 控制算法組態指的是將系統設計時規定的模擬量控制、 開關量控制等功能用 DCS DCS 算法予以實現。 本設計以主汽溫度串級控制策略為對象， 并且模擬控制對象， 構成閉環回路， 完成這些控制算法的組態工作。 1.1. 4 4 操作員站顯示畫面組態 運行人員主要通過操作員站畫面來觀察生產過程運行情況， 并通過畫面提供 的軟操作器來干預生產過程， 因此畫面設計是否合理、 操作是否方便都會對運行 產生重要影響。 本設計要求設計關于主汽溫控制的簡單流程圖畫面、 趨勢畫面、 參數顯示畫 面、操作畫

4、面，并把有關的動態點同控制算法連接起來。 在數據庫中進行溫度報警值設置，在運行界面中顯示報警窗口。 本設計要求能夠模擬實現超溫報警。 1.1. 6 6 趨勢組態。 顯示需要觀察的數據點趨勢圖。 2.2. 系統調試 設計要求進行動態調試。 實際工作中的動態調試是指系統與生產現場相連時的調試。 由于生產過程已經處 于運行或試運行階段，此時應以觀察為主，當涉及到必需的系統修改時，應做好充分 的準備及安全措施，以免影響正常生產，更不允許造成系統或設備故障。 動態調試一般包括以下內容： 1 1） 觀察過程參數顯示是否正常、執行機構操作是否正常； 2 2） 檢查控制系統邏輯是否正確，并在適當時候投入自動運

5、行； 3 3） 對控制回路進行在線整定； 4 4） 當系統存在較大問題時，如需進行控制結構修改、增加測點等，應盡量在停 機狀態下重新組態下裝。 若條件不允許，也可進行在線組態，但要熟悉在線組態的各 個環節并做好應急措施。 三、進度計劃 序號 設計（實驗）內容 完成時間 備注 1 了解設計內容，閱讀并理解課程設計指導書的要求。 D1 2 熟悉 LN2000LN2000 分散控制系統軟件的組態方法。 D1 3 進行組態設計要求的 6 6 項內容。 D1 D2 4 進行系統調試 D3- D4 5 撰寫課程設計報告 D4 6 上機答辯考核 D5 四、 設計（實驗）成果要求 1.1. 完成系統結構圖及數

6、據點清單，打印各步的組態設計圖紙。 2.2. 對系統設計過程進行總結，完成并打印設計報告。 五、 考核方式 1.1. 設計報告內容及格式考查。 2.2. 按上述步驟逐項完成軟件內容的設計，進行操作演示，并進行答辯。分散控制系統與現場總線技術課程設計 報告書 一、 分散控制系統課程設計的目的與要求 1 1、 了解 DCSDCS 應用過程中的主要工作內容及應該注意的問題， 并能根據應用目的， 進行分散 控制系統的設計組態、調試操作等工作。 2 2、 以 LN2000LN2000 分散控制系統為平臺，完成過熱汽溫控制系統的組態。 3 3、 進行 DCSDCS 的調試工作。 二、 設計正文 （一）設計

7、分析過程 一、串級汽溫控制系統的工作原理 圖 1 1 所示的串級汽溫控制系統， 只要導前汽溫 發生變化，副調節器 P P 就去改變減 溫水流量 W，初步維持后級過熱器入口汽溫 二2在一定范圍內，起粗調作用。而過熱器出口 汽溫齊的控制，則是通過主調節器 PIPI 來校正副調節器工作，只要 片未達到給定值，主調節 PIPI 的輸出信號就不斷遞變化， 使副調節器不斷去控制減溫水噴水量 W的變化，直到二1恢復 到給定值為止。穩態時，導前汽溫 二2可能穩定在與原來數值不同的數值上，而主汽溫 宀則 一定等于給定值。 PI + P Z 主回 Wpj (s) 0 2 碩2 0 1 p 圖 1 1 串級汽溫控制

8、系統工作原理 在串級汽溫控制系統中，由于兩個回路的任務及動態特性不同，可以選用不同的調節 器。副回路及副調節器的任務是快速消除內擾， 要求控制過程的持續時間較短， 但不要求無 路及主調節器的任務是維持 片恒定，一般選用比例積分調節器。當過熱器惰性區較大時, 也可選用比例、積分、微分調節器。 二、串級汽溫控制系統設計 鍋爐過熱汽溫控制采用串級汽溫控制系統 ，控制系統方框圖如圖 2:2: 被控對象導前區： W2(s) 2 0.8 - (C /%/%) AW (1+15S)2 1 125 被控對象惰性區：W1（滬丁丁廠荷心 W e 差，故一般可選用純比例調節器。當到前汽溫慣性較大時，也可選用比例微分

9、調節器。 已知系統中被控對象的傳遞函數為 圖 2 2 串級汽溫控制系統構成 串級組態仿真方案 為了更加形象地顯示串級系統的控制作用， 可以假設一個簡單的對象模型， 如圖中紅色 框內所示，使用 SAMASAMA 模塊搭建，僅用來示意，實際中對應具體的被控對象，在控制邏輯 組態圖中沒有這部分內容。紅色框內產生 PV1PV1 主汽溫度、PV2PV2 導前汽溫，接受從控制器來 的 0P0P 閥門開度信號。 該控制對象的建立參考某電廠鍋爐參數， 使用某設計值下的參數作為系統的靜態點， 在 該靜態點情況下，工況不再發生變化，無外界干擾，僅由減溫水來調節蒸汽溫度。 系統的靜態平衡狀態描述如下： 1 1、 上

10、一級過熱器出口溫度： 7171 號模塊設定為定值 520520 度，該溫度測點在噴水減溫器之前。 2 2、 末級過熱器出口溫度： SPSP 設定值為 540540 度，為末級過熱器出口溫度。 系統在穩態下，噴水減溫器之前溫度值為 5 52020 度（模塊 7171），減溫水閥開度為 50%50%，經 減溫器（傳遞函數 w2w2，模塊 6969）引起 4040 度的溫降，形成末級過熱器進口溫度 480480 度（模 塊 7070 的輸出）； 實際末級過熱器進口溫度經惰性區（傳遞函數 w1w1，模塊 7070），得到最終的末級過熱器比辦熱F 輸出獗誼1 $ 比嗣系熱 0.S 時間械： s 溫度（模

11、塊 7272 輸出）。 以上描述為某嚴格靜態點的平衡狀態， 僅為示意，省略和簡化了很多因素， 更合理的模 型建立方式是采用機理建模方法， 構成整個電廠熱力系統模型。 在該簡化模型基礎上， 可以 進行以下實驗內容： 1 1、主汽溫度設定值的變化：將設定值 SP SP （模塊 6868 的 SPSP 輸出）進行改變，例如 545545 或 535535 度，觀察自動調節系統的狀態和工作變化。 2 2、上一級過熱器出口溫度的變化： 改變模塊 7171 的輸出，表示上一級過熱器出口溫度發 生了變化，實現擾動，觀察自動調節系統的克服擾動的能力。 完成數據庫組態、，并研究報警軟件。 數據庫組態圖 選輯呈酣

12、 時間捉TNI SAMA圖組態十=頑入量AI =熱電陰骯 =級電偶TC =卓出號AJO =開入蚤M 蘭開出尿叩 點名 1說盟 復塊號1抱位1當前值 PV1 0 謾定值 0 or 揑制罷輸岀 0 F2 導前海塚 0 T1 上一級過熱器岀口溫度 0 流程圖組態 後崖值 MOODO AV T 51-1677 * 惶時茁摘出 操作器組態 00000000 60Q00 旳 0”00 L00.00 600.00 0. 0. 操作器 E側一級減溫控制閥 III PV1 PV2 3P 539,3370 土 nhni 導前汽溫 479.6175 主汽溫設走值 540.0000 自動 SPi 并減 手動 呂啟増

13、目動(2) OR OP滅 趨勢圖 1、串級控制系統 (1)手動操作 4:0 PV1:主汽溫 巳設宦價 點 0：控制器諭出 啖：導前汽溫 3:0 1:0 00000000 0. 0.0 Xins 540.00 47.73 (2)無擾切換 r. 6( IC 擁 6( Mins (3)定值擾動 乂6 11 P l:主汽溫 UU520,00 T1:上一級過熱器出口溫度 535.00 SF:設定值 56.02 A0:控制器輸出 -: 4J PV2:導前汽溫 (4)外部擾動 E 無- SP:設定值 監控畫面 5:0 _ 4:0 3:0 2:0 1:0 0 IM Hl:主汽溫 UU512. 00 Tl: 一

14、級過熱器出口溫度 60&00 600.00 100.00 600,00 600.00 0. 00 400,00 0.00 400.00 400.00 Mins 蟻撫 AD:控制器槍出 楓:導繭汽溫 .3ttH MjCttM a目缶 * a t 日魁一盤減at控制悔 541呵 511 063? 主汽沮 fKj 啊 FYliAO. SlWt 值 A：”琵MH齡皚 陀*Al 3i0 &O ：D a lud w mm TLi -m*fii匚0t mmmmm = fcD MOO EELD 60&00 600.00 100.00 SOO.OO 600.00 0. 00 400.00 0.00 400.00 400.00545. 00 EP:設定值. 44. 59 A0:控制器號出 啖：導前汽溫 報警實現2、單回路控制系統 (1) 10:0 IDBSEIEffl 8:0 Hl:主汽溫 6:0 4:0 2:0 0 Mins W52QI00 T1:上一級過熱器出溫度 總乞 譏叨 |恨