DCS实训总结报告.doc

专业综合课程设计

题目：加热炉集散控制系统设计

专业： 电气工程及其自动化 班级： 电气11-5班
姓名： 温遂云 学号：
指导老师： 康珏

设计时间 年 10 月 8 日至 年 11 月1日

目录
摘要……………………………………………………………………………………2
关键词…………………………………………………………………………………2
正文……………………………………………………………………………………2
JX-300XP概述………………………………………………………………………2
各操作站作用………………………………………………………………… 3
I/O卡件机笼包含卡件组成和它们功效…………………………………4
JX-300X DCS系统组态软件包各软件作用………………………………5
JX-300X DCS系统通信网络组成及其各个部分基础特征………………5
项目标设计……………………………………………………………………………6
工艺介绍…………………………………………………………………………6
加热炉控制步骤图………………………………………………………………6
控制方案…………………………………………………………………………6
原料油罐液位控制………………………………………………………6
原料加热炉烟气压力控制………………………………………………7
原料加热炉出口温度控制………………………………………………7
控制站及操作站配置……………………………………………………………7
系统组态………………………………………………………………………………8
新建一个组态……………………………………………………………………8
I/O组态…………………………………………………………………8
操作小组组态……………………………………………………………… 11
常规控制方案组态…………………………………………… 12
创建数据组（区）……………………………………………………………14
位号区域划分………………………………………………………15
光字牌设置…………………………………………………………………… 16
设置网络策略……………………………………………………………16
操作站标准画面组态………………………………………………………… 16
步骤图制作……………………………………………………………18
报表制作…………………………………………………………………… 20
下载调试……………………………………………………………………22
组态编译和下载……………………………………………………………22
手操器检测系统工作是否正常………………………………………………22
图形化编程…………………………………………………………………23
基础步骤…………………………………………………………………………23
常见图形编程模块……………………………………………………25
应用举例…………………………………………………………………26
参考文件…………………………………………………………………………………………27
心得…………………………………………………………………………27
附录1-卡件选择……………………………………………………………………28
附录2-测点清单………………………………………………………………………30
试验十（空气压力控制试验）……………………………………………30
试验目标………………………………………………………………30
试验设备………………………………………………………………30
试验原理 ………………………………………………………………30
压力基础回路控制工段………………………………………………. 31
试验内容和步骤……………………………………………………………32
试验数据处理………………………………………………………………34
试验心得体会………………………………………………………………35

摘要

集散控制系统是一个由过程控制级和过程监控级组成以通信网络为纽带多级计算机系统，综合了计算机，通信、显示和控制等4C技术，其基础思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活和组态方便。
JX-300XP集散控制系统属于浙大中控SUPCON技术WebField系列，它是在JX-100、200、300、330基础上开发出来新一代集散控制系统。
本设计中就是以浙江中控WebField Jx-300XP为硬件蓝本，利用其配置AdvanTrolPro学习版软件对加热炉进行安全可靠，高性能分布式控制。
关键词：DCS JX-300XP 加热炉
正文：
一、JX-300XP概述
JX-300XP系统是SUPCON WebField系列控制系统十余年成功经验总结，吸收了多年来快速发展通信技术、微电子技术，充足应用了最新信号处理技术、高速网络通信技术、可靠软件平台和软件设计技术和现场总线技术，采取了高性能微处理器和成熟优异控制算法，全方面提升了 JX-300XP功效和性能，能适应更广泛更复杂应用。

1、各操作站作用
（1）控制站（CS）：
1.1、实现对物理位置、控制功效全部相对分散现场生产过程进行控制关键硬件设备称为控制站（Control Station，CS）。
1.2、经过不一样硬件配置和软件设置可组成不一样功效控制站，包含数据采集站（DAS）、逻辑控制站（LCS）和过程控制站（PCS）三种类型。
1.3、含有数据采集站提供对模拟量和开关量信号基础监视功效；逻辑控制站提供马达控制和继电器类型离散逻辑功效；过程控制站简称控制站，是传统意义上集散控制系统控制站，提供常规回路控制全部功效和次序控制方案，控制周期最小可达0.1s。
（2）操作站（OS）：是操作人员完成工艺过程监视、操作、统计等管理任务环境。
（3）工程师站（ES）：用于控制应用软件组态、系统监视、系统维护工程设备。
（4）通信接口单元（CIU）：用于实现JX-300X系统和其它计算机、多种智能控制设备（如PLC）接口硬件设备。
（5）多功效站（MFS）：用于工艺数据实时统计、性能运算、优化控制、通信转发等特殊功效工程设备。
（6）过程控制网（SCnet II）：将控制站、操作站、通信接口单元等硬件设备连接起来，组成一个完整分布式控制系统，实现系统各节点间相互通信网络。
2、I/O卡件机笼包含卡件组成和们功效
（1）主控卡（XP243）:
功效：协调控制站内部全部软硬件关系和实施各项控制任务，关键包含：I/O处理、控制运算、上下网络通信控制、诊疗。
（2）数据转发卡(XP233)：
功效： 管理I/O卡件，驱动SBUS总线，连接主控卡和I/O卡件，冷端温度采集（用于远程温度集中采集）负责整个I/O单元冷端温度采集
（3） I/O卡件：功效：a、A/D转换 b、信号调理

图 系统卡件类型和性能
3、JX-300X DCS系统组态软件包各软件作用。
（1）授权管理—权限设置 （2）系统组态软件——系统参数设置
（3）步骤图制作软件——步骤图制作 （4）报表制作软件——报表制作
（5）二次计算软件----实现二次计算功效 （6）SCX语言编程软件——控制方案
编程
（7） 图形化编程软件——控制方案编程 （8）实时监控软件——实现数据采集、
数据管理
4、JX-300X DCS系统通信网络组成及其各个部分基础特征。
JX-300X通信系统对于不一样结构层次分别采取了信息管理网、SCnet II网络和SBUS总线。
信息管理网基础特征为：
（1）拓扑结构 总线形或星形结构。
（2）传输方法 曼彻斯特编码方法。
（3）通信控制 符合IEEE802.3标准协议和TCP/IP标准协议。
（4）通信速率 10Mbps、100Mbps、1Gbps等。
（5）网上站数 最大1024个。
（6）通信介质 双绞线（星形连接）、50Ω细同轴电缆、50Ω粗同轴电缆（总线形连接，带终端匹配器）、光纤等。
（7）通信距离 最大距离为10km。
（8）信息管理网开发平台 采取PIMS软件。
二 项目设计
1、 工艺介绍
加热炉是石油化工生产中关键设备之一，广泛应用在石油炼制和石油化工生产中，它利用直接火焰加热物料，可将物料加热到很高温度，亦可作为反应器使用。对于加热炉，工艺介质受热升温或同时进行气化，其温度高低会直接影响后一工序操作工况或产品质量。当加热炉温度过高时，会使物料在加热炉里分解，甚至造成结焦而产生事故，所以，通常加热炉出口温度全部需要严格控制。
2、 加热炉控制步骤图

3、 控制方案
 原料油罐液位控制，单回路PID，回路名LIC10

图 原料油罐液位控制方案

‚ 原料加热炉烟气压力控制，单回路PID，回路名PIC102

图 加热炉烟气压力控制方框图
ƒ 原料加热炉出口温度控制，串级控制：内环FIC102(加热炉燃料流量控制)；外环为TIC101(加热炉出口温度控制)。

图 加热炉出口温度串级控制方框图
4、 控制站及操作站配置
① 控制系统由1个控制站、1个工程师站、2个操作员站组成。控制站IP地址为02,工程师站IP地址为130，操作员站IP地址为I31-I32。
② 要求主控卡和数据转发卡均冗余配置；
③ 2个操作员站分别监控原料加热炉和反应物加热炉过程参数和画面；
④ 工程师站能够同时查看原料加热炉和反应物加热炉中全部参数和画面
三、系统组态
1、新建一个组态，进入系统组态
1.1登陆
输入密码(1111)后，选择新建组态，系统会生成.sck文件

1.2主机设置
点击“主机”按钮，进行控制站设置和操作站组态，结果分别以下：

2、I/O组态
控制站I/O组态是完成对控制系统中各控制站内卡件和I/O点数参数设置。其组态分为以下三部分：
2.1、数据转发卡组态

2.2、I/O卡件组态

2.3、I/O点组态

2.4、参数设置
点击图2.3中“参数”对参数进行设置

系统中其它参数应设置数据以下所表示：

依据加热炉测量清单，依次对每个变量进行趋势和报警组态设置以下所表示：

报警设置对话框 趋势组态框
3、操作小组组态
操作站节点组态内容并不是每个操作站节点全部要查看，在组态时选定操作小组后，在各操作站节点组态画面中设定该操作站节点关心内容，这些内容能够在不一样操作小组中反复选择。
在本项目中将设置3个操作小组，即：工程师小组、原料加热炉小组、反应物加热炉小组。

4、 常规控制方案组态
所谓常规控制方案是指过程控制中常见对象控制方法。对通常要求常规控制，这里提供控制方案基础全部满足要求。这些控制方案易于组态，操作方便，且实际应用中控制运行可靠、稳定。
4.1、点击“常规”控制按钮，进行控制回路设置：

4.2、分别点击“》”PV、MV、SV，进行参数设置，图示以下

5、 创建数据组（区）
数据分组分区目标是为了方便数据管理和监控。当数据组和操作小组绑定后，则只有绑定操作小组能够监控该数据组数据，使查找更有争对性。

6、 位号区域划分
若在I/O数据组态时未对各数据点位号分组分区，则能够利用“位号”菜单中“位号区域划分”来实现。

7、光字牌设置
光字牌报警就是数据成组报警，当报警点较多时，能够依据光字牌对关键关注信号进行优先处理。（图进行处理）

8、设置网络策略
网络策略用于控制系统中操作站获取数据模式及操作小组和数据组绑定模式。

9、 操作站标准画面组态
该部分是指对已定义格式标准操作画面进行组态，关键包含控制分组、趋势画面、数据一览、总貌画面等操作画面组态。
A. 控制分组

B.趋势画面

C.数据一览

D.总貌画面

10、步骤图制作
10.1弹出式步骤图制作
当组态比较复杂时，就需要用到弹出式步骤图，方便监测时候分辨，制作过程以下：
点击“步骤图”在弹出框图中选择“弹出式步骤图”，弹出式步骤图必需保留在组态文件中FlowPopup文件夹中

最终便是组态步骤图制作，选择“步骤图”选项，其关键包含以下多个步骤
A. 建立文件，保留在“Flow”文件夹中并注意关联

B. 画面基础属性设置

C. 动态图形绘制

D. 画面优化
E. 编译、监控演示

11、报表制作
步骤：A.新建报表，单击软件主界面中“报表”按钮，选择“反应物加热炉小组”，接着进入编辑界面

B.静态表格绘制以下：

C.时间对象组态和填充:
选择“数据”“时间引用”选项，双击“引用事件”按下图所表示选择好后，按回车键确定

D.位号组态和填充
位号组态和填充和时间对象组态和填充相同，选择“数据”“位号引用”选项，
各组态设置以下图所表示

E.报表输出设置
下图所表示统计周期设置

F.编译，完成报表制作

四、下载调试
1、 组态编译和下载
操作以下：用数据线将电脑和设备连接后上电，在软件主界面有编译按钮，点击下拉选项，选择“全体编译”，再点击“下载”按钮

2、 手操器检测系统工作是否正常
操作以下：方法是分别用红黑表笔接入端子板两端，以下图所表示，手操器有输入给定和输出量测量，也能够给定和测量电压、电流等不一样变量。

五、 图像化编程
1、基础步骤：
a. 建立图形化组态工程并和系统组态软件建立关联；
b. 依据控制方案特点及需要选择适宜编辑器在建好工程中新建段落，在段落中编写程序，编写过程中进行保留；
c. 程序编写完成后，经过编译检验程序语法错误，修改程序至程序编译无误；
d. 将程序下载到主控卡，联机调试程序，使程序运行时符合控制方案要求；

选择“图形编程”，在点击“？”后选择之前组态好系统文件，然后点击“编辑”按钮，进入图形编程界面以下：

单击“文件”-“新建程序段”选择功效块图，并命名以下：

命名好后就能够进行图形化编程了，在界面右侧有一列命令栏，能够选择你需要用到命令

类型
标示符
说明
范围
布尔型
BOOL
1字节
ON/OFF
字
WORD
2字节
0~65535
整型
INT
2字节
-32768~+32767
无符号整型
UINT
2字节
0~65535
长整型
LONG
4字节
-~
+
双字
DWORD
4字节
0~
无符号长整型
ULONG
4字节
0~
浮点型
FLOAT
4字节
±1.75490351E-39
~3.E38
半浮点型
SFLOAT
2字节
-7.9998~+7.9998

2、 常见图形编程模块
a. 算术运算-ADD

该模块功效是将输入值相加，并将结果赋给输出值。输入值个数不限。EN/ENO能作为附加参数加以设置。
公式：OUT=IN1+IN2+IN3+……
参数描述

b. 算数运算—DIV

公式：OUT=IN1/IN2
参数描述

3、举例以下：
下图是实现数字相加命令

选择输入和输出后，点击“浏览”按钮，找到或新建字节等变量，该相加命令是实现变量相加求和作用。
图形化编程命令还能够实现多个变量相加作用，方法是将图形下边框往下拉，需要多少个变量相加全部能够实现。如左下图所表示（P1-1），单击编程界面右边按钮“”，会弹出如右下图所表示模块库，模块库中包含很多计算模块，包含算数运算、逻辑运算、数学函数、定时器等等，用来编程时候使用。

参考文件：集散控制系统及工业控制网络（主编：刘美 副主编：康珏、宁鹏）
集散型控制系统DCS学习手册
JK-300XP综合试验指导书
六、 心得
实践和理论相结合，是巩固理论基础知识最好路径。在学习任何知识时候全部要做到这么，才能巩固所学内容，加深对理论基础了解，使知识掌握地更牢靠。本学期第二个月，我们就进行了为期四面浙大中控DCS实训。
此次JX-300XPDCS系统实训任务关键有帮助工程技术人员安装系统，了解系统结构、通讯网络、各器件功效和应用， 熟练使用SCkey组态软件，掌握组态调试、下载和公布运行，熟悉多种图形编程元素并掌握FBD图形编程方法，掌握多功效信号校验仪使用。ECS-700DCS系统实训内容关键是了解ECS-700系统构架，熟悉工程组态步骤、系统结构组态、控制组态和监控组态。
我认为课程设计是一门很好课程，它能锻炼我们动手能力和独立思索能力，理论和实践完美结合。打破了传统老师教学生学教育模式，它要求是学生先做先学，不懂再去请教老师，这么我们对知识点就会掌握得更全方面更深入。现在很多大学生缺乏正是自学能力，所以课程设计这种模式改变对于我们大学生是很有帮助，也很有必需！
附录1：卡件选择
序号
位号
描述
I/O
类型
选择卡件
1
TI106
原料加热炉炉膛温度
TC
K
XP314
2
TI107
原料加热炉辐射段温度
TC
K
XP314
3
TI108
反应物加热炉烟囱段温度
TC
K
XP314
4
TI103
反应物加热炉入口温度
TC
K
XP314
5
TI104
反应物加热炉出口温度
TC
K
XP314
6
TI102
反应物加热炉炉膛温度
TC
E
XP314
7
TI111
原料加热炉热风道温度
TC

XP314
8
NAI
备用
TC

XP314
9
NAI
备用
TC

XP314
10
NAI
备用
TC

XP314
11
NAI
备用
TC

XP314
12
NAI
备用
TC

XP314
13
TI101
原料加热炉出口温度
TC
RTD
XP316
14
NAI2022
备用
TC

XP316
15
NAI2023
备用
TC

XP316
16
NAI2024
备用
TC

XP316
17
LI101
原料油储罐液位
AI
不配电4-20mA
XP313
18
NAI2042
备用
AI

XP313
19
NAI2043
备用
AI

XP313
20
PI102
原料加热炉烟气压力
AI
不配电4-20mA
XP313
21
NAI2045
备用
AI

XP313
22
NAI2046
备用
AI

XP313
23
FI101
原料加热炉原料油流量
AI
不配电4-20mA
XP313
24
NAI2062
备用
AI

XP313
25
NAI2063
备用
AI

XP313
26
FI104
原料加热炉燃气流量
AI
不配电4-20mA
XP313
27
FI102
反应物加热炉燃气流量
AI
不配电4-20mA
XP313
28
NAI2066
备用
AI

XP313
29
LV1011
储罐液位A阀调整
AO
正输出
XP322
30
LV1012
储罐液位B阀调整
AO
正输出
XP322
31
PV102
烟气压力调整
AO
正输出
XP322
32
FV104
原料燃料气流量调整
AO
正输出
XP322
33
NAO1
备用
AO

XP322
34
NAO2
备用
AO

XP322
35
NAO3
备用
AO

XP322
36
NAO4
备用
AO

XP322
37
KI301
泵开关指示
DI

XP363
38
KI303
泵开关指示
DI

XP363
39
KI305
泵开关指示
DI

XP363
40
NDI4
备用
DI

XP363
41
NDI5
备用
DI

XP363
42
NDI6
备用
DI

XP363
43
NDI7
备用
DI

XP363
44
NDI8
备用
DI

XP363
45
KO302
泵开关操作
DO

XP362
46
KO304
泵开关操作
DO

XP362
47
KO306
泵开关操作
DO

XP362
48
NDI4
备用
DO

XP362

附录2 加热炉测量点清单
序号
位号
信号
趋势要求
描述
I/O
类型
量程
单位
报警要求
周期（s）
压缩方法和统计数据
1
PI102
原料加热炉烟气压力
AI
不配电4~20mA
-100~0
Pa
90%高报
1
低精度并统计
2
LI101
原料油储罐液位
AI
不配电4~20mA
0~100
%
100%高高报
2
低精度并统计
3
FI001
加热炉原料油流量
AI
不配电4~20mA
0~500
M3/h
跟踪值250高偏差40报警
60
低精度并统计
4
FI104
加热炉燃气流量
AI
不配电4~20mA
0~500
M3/h
下降速度10%/s报警
60
低精度并统计
5
TI106
原料加热炉炉膛温度
TC
K
0~600
℃
上升速度10%/s报警
2
低精度并统计
6
TI107
原料加热炉辐射段温度
TC
K
0~1000
℃
10%低报
1
低精度并统计
7
TI102
反应物加热炉炉膛温度
TC
K
0~600
℃
跟踪值300高偏100低偏80报警
2
低精度并统计
8
TI103
反应物加热炉入口温度
TC
K
0~400
℃
跟踪值300高偏30低偏20报警
2
低精度并统计
9
TI104
反应物加热炉出口温度
TC
K
0~600
℃
90%高报
2
低精度并统计
10
TI108
原料加热炉烟囱段温度
TC
E
0~300
℃
下降速度15%/s报警
2
低精度并统计
11
TI111
原料加热炉热风道温度
TC
E
0~200
℃
上升速度15%/s报警
2
低精度并统计
12
TI101
原料加热炉出口温度
RTD
Pt100
0~600
℃
90%高报
1
低精度并统计
13
PV102
加热炉烟气压力调整
AO
正输出

14
FV104
加热炉燃料气流量调整
AO
正输出

15
LV1011
原料油罐液位A阀调整
AO
正输出

16
LV1012
原料油罐液位A阀调整
AO
正输出

17
KI301
泵开关指示
DI
NC

NO报警
1
低精度并统计
18
KI302
泵开关指示
DI
NC

改变率大于2s报警，延时3s
1
低精度并统计
19
KI303
泵开关指示
DI
NC

1
低精度并统计
20
KI304
泵开关指示
DI
NC

1
低精度并统计
21
KI305
泵开关指示
DI
NC

1
低精度并统计
22
KI306
泵开关指示
DI
NC

1
低精度并统计
23
KO301
泵开关操作
DO
NC

1
低精度并统计
24
KO302
泵开关操作
DO
NC

1
低精度并统计
25
KO303
泵开关操作
DO
NC

1
低精度并统计
26
KO304
泵开关操作
DO
NC

1
低精度并统计
27
KO305
泵开关操作
DO
NC

1
低精度并统计
28
KO306
泵开关操作
DO
NC

1
低精度并统计

压力
扰动
试验十、空气压力控制试验
一、 试验目标
1.整定P、I参数，选择最好值。
2.改变P、I、相关参数，观察它们对系统性能影响。
二、试验设备
CS6000型过程控制试验装置， PC机，DCS监控软件，DCS控制系统。
三、试验原理

给定

压力缓冲罐
调整阀
PID控制器

+
─

压力变送器

压力控制系统原理图

四、 压力基础回路控制工段

A、 关键组成部分：压力缓冲罐
B、 动力设备部分：气泵M6
C、 检测及实施机构部分：压力检测PT1
D、备注说明：（1）气体经过气泵打入压力缓冲罐。
（2）本系统所要保持恒定参数是空气缓冲罐压力给定值，即控制任务是控制 空气缓冲罐压力等于给定值。依据控制框图，采取DCS控制系统。

五、试验内容和步骤
1)设备连接和检验：
（1）、连接好气源。（2）、开启试验装置软件，开启试验软件进入监控画面。
2）、点击“PI101”，并进入调整画面。用鼠标点击调出PID窗体框，用鼠标按下自动按钮， 在“设定值”栏中输入设定温度值。
（1）并依据试验情况反复调整Ｐ、Ｉ、两个参数，直到取得满意测量值。
（2）百分比调整（P）控制
待基础不再改变时，加入阶跃扰动（可经过改变调整器设定值来实现）。观察并统计在目前百分比P时余差和超调量。每当改变值P后，再加一样大小阶跃信号，比较不一样P时ess和σp，并把数据填入表一中。

表一、不一样百分比P时余差和超调量
P
大
中
小
ess
等幅震荡
1
2
σp
等幅震荡
25%
15%

7）百分比积分调整（PI）控制
（1）、在百分比调整器控制试验基础上，待被调量平稳后，加入积分（I）作用，观察被控制量能否回到原设定值位置，以验证系统在PI调整器控制下没有余差。
（2）、固定百分比P值，然后改变积分时间常数I值，观察加入扰动后被调量动态曲线，并统计不一样I值时超调量σp。

表二、不一样Ti值时超调量σp
积分时间常数I
大
中
小
超调量σp
无
20%
无

六、试验开始时开关置位图

七、试验数据统计和处理

八、试验心得体会
经过此次试验，初步掌握了DCS应用和监控画面操作，重温了PID调整方法，让我们知识愈加扎实了。提升了我们动手能力，经过理论和实践结合，使我们能够学以致用，不再是纸上谈兵，很多理论全部需要时间来证实。