控制仪表课程设计锅炉液位设计.doc

1
太原理工大学 课程设计

课 程 设 计 报 告

设计题目
锅炉液位课程设计

课程名称
控制仪表与计算机控制装置

姓名

学号

班级
自动化

设计日期
2015年 6月 24日

21

锅炉液位课程设计

锅炉液位课程设计

目 录

序 摘要 …………………………………………………………………P4
一 设计任务和要求 ………………………………………………………P5
二 控制系统硬件配置
2-1 被控对象的结构设计和模拟特性简要说明……………………P7
2-2 控制系统一次仪表和 DCS I/O 点接线图 …………………P7
2-3 DCS 卡件配置图 ………………………………………………P8
2-4 DCS 系统地址配置表 …………………………………………P8
三 DCS软件组态
3-1 控制组态设置……………………………………………………P10
3-2系统工艺流程图 ………………………………………………P17
3-3 操作小组设计及操作权限设计说明……………………………P17
四 编译运行结果 ………………………………………………………P18
五 DCS 系统闭环运行调试结果分析与说明……………………………P20
六 课程设计总结 …………………………………………………………P21
☆ 参考文献

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
DCS控制系统是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机（Computer）、通讯（Communication）、显示（CRT）和控制（Control）等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。
分散控制系统以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统。

关键词：控制装置；闭环系统；组态设计

Bolier liquid level course design
Abstract
In process control laboratory of the EFPT process control experimental device "as the controlled object" SUPCON JX-300 DCS "for control device, constitute a closed loop system, the curriculum design will be completed of the closed loop system following a series of engineering design:
Controlled object characteristic design configuration
Control system design of a meter
Control system design
I/O configuration and configuration design of DCS control device
DCS control loop configuration design
Configuration design of DCS operation station
closed-loop operation of DCS system
DCS (Distributed control system) is based on microprocessor for centralized monitoring of production process, operation, management and Distributed control of Distributed control system, DCS system for short. This scatter some microcomputer system applied in process control, all information through a communication network by the upper computer monitoring and management, optimizing the control, the entire unit inherits the conventional instrument distributed control and the advantages of computer centralized control, overcome the conventional single instrument function, man-machine contact and poor risk single microcomputer control system is highly centralized shortcomings, already achieved in the management, operation and display are concentrated, and realized in function, load and three aspects of the dispersed risk. DCS system in the modern production process control plays an important role.

Key Words：control device；Closed loop system；Configuration design

1设置任务和要求
1.1任务
（1）培养学生独立从事DCS控制系统项目的设计能力。
（2）培养学生根据工艺过程、工艺条件和工艺要求，制定正确的控制方案的能力。
（3）培养学生采用计算机辅助设计软件和工具进行电气线路图设计，采用计算机编写设计报告的计算机应用能力。
（4）培养学生严肃认真的科学态度和积极创新精神。
1.2要求
(1)被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（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
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
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；
(14)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 控制系统硬件配置
2-1被控对象的结构设计和模拟特性简要说明
高位水箱提供锅炉的进水，第一组电磁流量转换器与电磁流量传感器测量进水流量，锅炉液位为被控对象，第二组电磁流量转换器与电磁流量传感器测量出水流量，水槽为储水容器，提供管道用水。
2-2控制系统一次仪表和 DCS I/O 点接线图

2-3 DCS卡件配置图

2-4 DCS地址分配表和控制站DCS模块配置表（我组用的是第六组）
车间
站名
机位
IP地址
Ⅰ车间
2#控制站
2#CS
128.128.1.2
Ⅰ车间
4#控制站
4#CS
128.128.1.4
Ⅰ车间
6#控制站
6#CS
128.128.1.6
Ⅰ车间
工程师站/操作站
A1
128.128.1.131
Ⅰ车间
工程师站/操作站
A2
128.128.1.132
Ⅰ车间
工程师站/操作站
A3
128.128.1.133
Ⅰ车间
工程师站/操作站
A4
128.128.1.134
Ⅰ车间
工程师站/操作站
A5
128.128.1.135
Ⅰ车间
工程师站/操作站
A6
128.128.1.136
Ⅰ车间
工程师站/操作站
B1
128.128.1.141
Ⅰ车间
工程师站/操作站
B2
128.128.1.142
Ⅰ车间
工程师站/操作站
B3
128.128.1.143
Ⅰ车间
工程师站/操作站
B4
128.128.1.144
Ⅰ车间
工程师站/操作站
B5
128.128.1.145
Ⅰ车间
工程师站/操作站
B6
128.128.1.146
Ⅰ车间
工程师站/操作站
C1
128.128.1.151
Ⅰ车间
工程师站/操作站
C2
128.128.1.152
Ⅰ车间
工程师站/操作站
C3
128.128.1.153
Ⅰ车间
工程师站/操作站
C4
128.128.1.154
Ⅰ车间
工程师站/操作站
C5
128.128.1.155
Ⅰ车间
工程师站/操作站
C6
128.128.1.156
Ⅰ车间
操作站
G1
128.128.1.157
Ⅰ车间
操作站
G2
128.128.1.158
Ⅰ车间
操作站
G3
128.128.1.159
Ⅰ车间
工程师站
ES1
128.128.1.160

Server(卡1)

128.128.1.129

三 软件组态
3-1DCS控制组态设置

3-2DCS系统工艺流程画面

3-3操作小组设计及操作权限设计说明
操作小组
权限
操作小组
权限
工程师
特权
员工
观察员

四 编译结果及运行

五 DCS 系统闭环运行调试结果分析与说明
在这次课程设计中进行了DCS系统设计的完整步骤从线路的链接，组态的设计和在线的调试运行；总体上知道了一个DCS控制系统的设计流程，加深了对课堂讲解的内容的记忆和理解，并且通过实验对此有了主观和感性的认识。
进水控制设置成单回路控制系统，输入量是锅炉液位，输出量是进水阀控制信号。当将此回路设置成自动控制时，系统将自动对进水阀阀位进行控制，使锅炉液位在设定值保持不变。
出水控制也设置成单回路控制系统，输入量是锅炉液位，输出量是出水阀控制信号。当将此回路设置成自动控制时，系统将自动对出水阀阀位进行控制，使锅炉液位在设定值保持不变。

六 课程设计总结
通过本次课程设计，使我懂得很多课本上学不到的东西，首先是团队合作，自己一个人做实验遇到很多问题，通过与同学交流，老师交流解决了许多的问题，也明白了自己的不足之处。
这次课程设计，使我对DCS系统的组态及如何对系统进行控制有了更深的了解，这次课程设计提高了我们的动手能力和对问题综合和分析的能力，对我们更好的掌握这门课有很大的作用。

☆ 参考文献
[1]《控制仪表实验指导书》
[2]《控制仪表与装置》（教材）
[3]《EFPT过程控制实验装置实验指导书》
[4]《SUPCON JX-300 DCS手册》