DCS课程设计报告过热汽温控制系统组态.docx
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DCS课程设计报告过热汽温控制系统组态
DCS课程设计报告--过热汽温控制系统组态
课程设计报告
(2012--2013年度第2学期)
名称:
控制装置与仪表A
(DCS部分)课程设计
题目:
过热汽温控制系统组态
院系:
自动化系
班级:
测控1003
学号:
20100203
学生姓名:
指导教师:
翟永杰
设计周数:
一周
成绩:
日期:
2013年7月10日
《控制装置与仪表A(DCS部分)课程设计》
课程设计
任务书
一、目的与要求
1.了解DCS应用过程中的主要工作内容及应该注意的问题,并能根据应用目的,进行分散控制系统的设计组态、调试操作等工作。
2.以LN2000分散控制系统为平台,完成过热汽温控制系统的组态。
3.进行DCS的调试工作。
二、主要内容
分为组态设计和系统调试两个部分:
1.组态设计
1.1系统配置组态
主要是指DCS中工程师站、操作员站、控制站的主机系统配置信息及外设类型,I/O-卡件信息,电源布置,控制柜内安装接线等。
此部分内容作为了解内容,不进行具体组态。
1.2实时数据库组态
数据库组态是系统组态中应尽早完成的工作,因为只有有了数据库,其他的组态工作(控制回路组态、画面组态等)才可以调试。
数据库组态一般通过专用软件进行,数据录入时一定要认真仔细,数据库中一个小的错误就会给运行带来极大的麻烦,如造成显示错误、操作不当甚至死机故障。
1.3控制算法组态
控制算法组态指的是将系统设计时规定的模拟量控制、开关量控制等功能用DCS算法予以实现。
本设计以主汽温度串级控制策略为对象,并且模拟控制对象,构成闭环回路,完成这些控制算法的组态工作。
1.4操作员站显示画面组态
运行人员主要通过操作员站画面来观察生产过程运行情况,并通过画面提供的软操作器来干预生产过程,因此画面设计是否合理、操作是否方便都会对运行产生重要影响。
本设计要求设计关于主汽温控制的简单流程图画面、趋势画面、参数显示画面、操作画面,并把有关的动态点同控制算法连接起来。
1.5报警显示
在数据库中进行温度报警值设置,在运行界面中显示报警窗口。
本设计要求能够模拟实现超温报警。
1.6趋势组态。
显示需要观察的数据点趋势图。
2.系统调试
设计要求进行动态调试。
实际工作中的动态调试是指系统与生产现场相连时的调试。
由于生产过程已经处于运行或试运行阶段,此时应以观察为主,当涉及到必需的系统修改时,应做好充分的准备及安全措施,以免影响正常生产,更不允许造成系统或设备故障。
动态调试一般包括以下内容:
1)观察过程参数显示是否正常、执行机构操作是否正常;
2)检查控制系统逻辑是否正确,并在适当时候投入自动运行;
3)对控制回路进行在线整定;
4)当系统存在较大问题时,如需进行控制结构修改、增加测点等,应尽量在停机状态下重新组态下装。
若条件不允许,也可进行在线组态,但要熟悉在线组态的各个环节并做好应急措施。
三、进度计划
序号
设计(实验)内容
完成时间
备注
1
了解设计内容,阅读并理解课程设计指导书的要求。
D1
2
熟悉LN2000分散控制系统软件的组态方法。
D1
3
进行组态设计要求的6项内容。
D1~D2
4
进行系统调试
D3~D4
5
撰写课程设计报告
D4
6
上机答辩考核
D5
四、设计(实验)成果要求
1.完成系统结构图及数据点清单,打印各步的组态设计图纸。
2.对系统设计过程进行总结,完成并打印设计报告。
五、考核方式
1.设计报告内容及格式考查。
2.按上述步骤逐项完成软件内容的设计,进行操作演示,并进行答辩。
《分散控制系统与现场总线技术》课程设计
报告书
一、分散控制系统课程设计的目的与要求
1、了解DCS应用过程中的主要工作内容及应该注意的问题,并能根据应用目的,进行分散控制系统的设计组态、调试操作等工作。
2、以LN2000分散控制系统为平台,完成过热汽温控制系统的组态。
3、进行DCS的调试工作。
二、设计正文
(一)设计分析过程
一、串级汽温控制系统的工作原理
图1所示的串级汽温控制系统,只要导前汽温
发生变化,副调节器P就去改变减温水流量
,初步维持后级过热器入口汽温
在一定范围内,起粗调作用。
而过热器出口汽温
的控制,则是通过主调节器PI来校正副调节器工作,只要
未达到给定值,主调节PI的输出信号就不断递变化,使副调节器不断去控制减温水喷水量
的变化,直到
恢复到给定值为止。
稳态时,导前汽温
可能稳定在与原来数值不同的数值上,而主汽温
则一定等于给定值。
图1串级汽温控制系统工作原理
在串级汽温控制系统中,由于两个回路的任务及动态特性不同,可以选用不同的调节器。
副回路及副调节器的任务是快速消除内扰,要求控制过程的持续时间较短,但不要求无差,故一般可选用纯比例调节器。
当到前汽温惯性较大时,也可选用比例微分调节器。
主回路及主调节器的任务是维持
恒定,一般选用比例积分调节器。
当过热器惰性区较大时,也可选用比例、积分、微分调节器。
二、串级汽温控制系统设计
锅炉过热汽温控制采用串级汽温控制系统,控制系统方框图如图2:
已知系统中被控对象的传递函数为:
被控对象导前区:
(℃/%)
被控对象惰性区:
(℃/℃)
图2串级汽温控制系统构成
串级组态仿真方案
为了更加形象地显示串级系统的控制作用,可以假设一个简单的对象模型,如图中红色框内所示,使用SAMA模块搭建,仅用来示意,实际中对应具体的被控对象,在控制逻辑组态图中没有这部分内容。
红色框内产生PV1主汽温度、PV2导前汽温,接受从控制器来的OP阀门开度信号。
该控制对象的建立参考某电厂锅炉参数,使用某设计值下的参数作为系统的静态点,在该静态点情况下,工况不再发生变化,无外界干扰,仅由减温水来调节蒸汽温度。
系统的静态平衡状态描述如下:
1、上一级过热器出口温度:
71号模块设定为定值520度,该温度测点在喷水减温器之前。
2、末级过热器出口温度:
SP设定值为540度,为末级过热器出口温度。
系统在稳态下,喷水减温器之前温度值为520度(模块71),减温水阀开度为50%,经减温器(传递函数w2,模块69)引起40度的温降,形成末级过热器进口温度480度(模块70的输出);
实际末级过热器进口温度经惰性区(传递函数w1,模块70),得到最终的末级过热器温度(模块72输出)。
以上描述为某严格静态点的平衡状态,仅为示意,省略和简化了很多因素,更合理的模型建立方式是采用机理建模方法,构成整个电厂热力系统模型。
在该简化模型基础上,可以进行以下实验内容:
1、主汽温度设定值的变化:
将设定值SP(模块68的SP输出)进行改变,例如545或535度,观察自动调节系统的状态和工作变化。
2、上一级过热器出口温度的变化:
改变模块71的输出,表示上一级过热器出口温度发生了变化,实现扰动,观察自动调节系统的克服扰动的能力。
完成数据库组态、、、,并研究报警软件。
数据库组态图
SAMA图组态
流程图组态
操作器组态
趋势图
1、串级控制系统
(1)手动操作
(2)无扰切换
(3)定值扰动
(4)外部扰动
监控画面
2、单回路控制系统
(1)
报警实现
2、设计分析
1)串级控制系统中无扰切换的实现。
2)主副调节器正反作用的确定。
3)PID参数整定的步骤及方法。
4)设定值扰动及外扰情况下系统的响应及分析。
5)单回路控制与串级控制的对比分析。