控制仪表专业课程设计除氧器水位单回路控制新版专业系统设计.doc

课程设计报告( -第二学期) 名 称： 控制装置及仪表课程设计 题 目： 除氧器水位单回路控制系统设计 院 系： 科技学院 班 级： 学 号： 学生姓名： 指引教师： 设计周数： 一周 成 绩： 日期： 年 月 日控制装置与仪表课程设计任 务 书一、目与规定认知控制系统设计和控制仪表应用过程。1 理解过程控制方案原理图表达办法（SAMA图）。2 掌握数字调节器KMM组态办法，熟悉KMM面板操作、数据设定器和KMM数据写入器用法。3 初步理解控制系统参数整定、系统调试过程。二、重要内容1 按选题控制规定，进行控制方略原理设计、仪表选型并将控制方案以SAMA图表达出来。2 组态设计21KMM组态设计以KMM单回路调节器为实现仪表并画出KMM仪表组态图，由组态图填写KMM各组态数据表。22组态实现在程序写入器输入数据，将输入程序写入EPROM芯片中。3 控制对象模仿及过程信号采集依照控制对象特性，以线性集成运算放大器为主构成反馈运算回路，模仿控制对象特性。将定值和过程变量送入工业信号转换装置中，以便进行观测和记录。4 系统调试设计规定进行动态调试。动态调试是指系统与生产现场相连时调试。由于生产过程已经处在运营或试运营阶段，此时应以观测为主，当涉及到必须系统修改时，应做好充分准备及安全办法，以免影响正常生产，更不容许导致系统或设备故障。动态调试普通涉及如下内容：1）观测过程参数显示与否正常、执行机构操作与否正常；2）检查控制系统逻辑与否对的，并在恰当时候投入自动运营；3）对控制回路进行在线整定；4）当系统存在较大问题时，如需进行控制构造修改、增长测点等，要重新组态下装。三、进度筹划序号设计(实验)内容时间备注1阅读理解课程设计指引书规定，依照选题设计内容，小组讨论控制方案，进行SAMA图设计。拟定小组负责人及每人详细分工。D1分组；拟定小组负责人及每人分工，列出名单；讨论控制方案。2依照KMM调节器组态规定，设计KMM组态图，填写KMM组态数据表。D2列出KMM组态数据表。3运用程序写入器输入组态数据，写入EPROM芯片。D3上实验室。4进行系统接线和调试D4D5上实验室。5上机答辩考核检查设计成果。6撰写课程设计报告拟定设计成绩（其中实验前准备工作占20%，实验考核内容占60%，设计报告占20%）。设计内容分工参照：小组每人均参加控制方案设计，理解方案KMM仪表实现办法、实验系统构成、系统调试和数据记录过程。在此基本上小构成员可作如下详细分工：预习KMM程序写入器使用并详细进行EPROM芯片制作（2人）；设计实验接线原理图，进行实验接线并熟悉掌握KMM面板功能及数据设定器使用（1-2人）；拟定记录信号并运用工业控制信号转换设备进行记录信号组态和实验曲线打印工作（1人）。四、设计（实验）成果规定1 完毕系统SAMA图和KMM组态图，附出控制系统调试曲线和控制参数。2 对系统设计过程进行总结，完毕并打印设计报告。五、考核方式1 每人学习、理解设计书内容，小组讨论设计题目，拟定个人分工。完毕控制对象模仿电路设计图；控制方略设计方案、组态图、列写出KMM数据表；需记录曲线及接线图。在上实验室前，每人手写出自己工作内容。（20分）2 实验室某些：按设计内容进行程序写入、模仿控制对象运放回路接线、记录曲线接线及组态。控制回路调试、PI参数整定、动态曲线记录打印；设计成果现场答辩。（60分）3 撰写设计报告。依照分工内容容许有侧重。规定格式规范，内容详实，有原创性。（20分）六、选题参照 0 天燃气压力控制系统（设计书中实例）（控制系统特点：单回路控制方案；有自平衡能力正被控对象） 1 除氧器水位单回路控制系统设计（提示：单回路控制方案；无自平衡能力正被控对象） 2 炉膛压力系统死区控制系统设计（提示：单回路PID死区控制方案；有自平衡能力负被控对象） 3 过热汽温串级控制系统设计（提示：串级控制方案；主、付对象均为有自平衡能力负被控对象） 4 锅炉给水三冲量控制系统设计（提示：串级三冲量控制方案；被控对象为无自平衡能力正被控对象） 5 风煤比值控制系统设计（提示：比值控制方案；被控对象设为有自平衡能力正被控对象） 6 主汽压力前馈控制系统设计（提示：单回路前馈控制方案；被控对象为有自平衡能力正被控对象） 学生姓名： 指引教师： 年 月 日除氧器水位单回路控制系统设计一、课程设计(综合实验)目与规定1认知控制系统设计和控制仪表应用过程。2理解过程控制方案原理图表达办法（SAMA图）。3掌握数字调节器KMM组态办法，熟悉KMM面板操作、数据设定器和KMM数据写入器用法。4初步理解控制系统参数整定、系统调试过程。二、设计（实验）正文1. 由控制规定画出控制流程图。对如上图所示除氧器水位单回路控制系统，规定对除氧器进行单变量定值控制。除氧器水位经水位变送器测量后，由KMM模入通道送至调节器中。调节器输出AO1经A/D转换通道控制调节阀，控制除氧器内水位。控制规定：当调节器给定值SP和测量值PV之偏差超过给定监视值（15%）时，调节器自动切换至手动（M）方式。在偏差容许范畴内（15%），容许切入自动（A）方式。2. 拟定对可编程序调节器规定。控制系统规定一路模仿量输入（模入）通道输入压力信号，一路模仿量输出（模出）通道输出控制信号控制压力调节阀。而KMM具备5路模入通道、3路模出通道（其中第一路模出通道AO1可此外同步输出一路420mA电流信号），可满足本系统控制规定。3. 设计控制原理图（SAMA图）。依照控制对象特性和控制规定，进行常规控制系统设计。SAMA图如下：4. 绘制KMM组态图并填写KMM控制数据表KMM组态图：表格数据：KMM组态通过填入如下数据表格实现。基本数据表(F001-01-)项目代码设定范畴代码数据省缺值PROM管理编号指定四位数01随意0运算操作周期（100ms）1、2、3、4、50222调节器类型0、1、2、30300PV报警显示PID编号1、20411调节器编号150051上位计算机控制系统0、1、20600上位机故障时切换状态0、10700PROM管理编号：作芯片记号，指定一种四位数。调节器类型：01PID(A/M)1；1PID(C/A/M)；22PID(A/M)；32PID(C/A/M)。上位计算机控制系统：0无通信；1有通信（无上位机）；2有通信（有上位机）。上位机故障时切换状态：0MAN方式；1AUTO方式。输入解决数据表（F002-）项目代码设定范畴代码模仿输入数据缺省值0102030405输入使用0、10110按工程显示小数点位置0、1、2、30221工程测量单位下限值-99999999030.000.0工程测量单位上限值-9999999904100.00100.0折线编号0、1、2、3050温度补偿输入编号0、1、2、3、4、5060温度单位0、1070设定（目的）温度-99999999080压力补偿输入编号0、1、2、3、4、5090压力单位0、1100设定（目的）压力-99999999110开平方解决0、1120开方小信号切除0.0100.0(%)130数字滤波常数0.0999.9s140.0传感器故障诊断0、11501输入使用：0不用；1用。按工程显示小数点位置：0无小数；11位小数；22位小数；3三位小数。开平方解决：0直线；0开平方解决。开方小信号切除：给AI1AI5设定开方信号切除值。传感器故障诊断：0无诊断；1诊断。PID数据表（F003-）项目代码设定范畴代码PID数据缺省值0102PID操作类型0、10100PV输入编号150211PV跟踪0、10300报警滞后0.0100.0(%)0401.0比例带0.0799.9(%)05100.0100.0积分时间0.099.9min061.51.0微分时间0.099.9min070.00积分下限-200.0200.0(%)080.0积分上限-200.0200.0(%)09100.0比率-699.9799.9(%)10100.0偏置-699.9799.9(%)110.0死区0.0100.0(%)120.0输出偏差率限制0.0100.0(%)13100.0偏差报警0.0100.0(%)1410.0报警下限-6.9106.9(%)150.0报警上限-6.9106.9(%)16100.0PID操作类型：0常规PID；1微分先行PID。PV跟踪：定值跟踪功能，0无；1有。可变变量表（F005-） 01(百分型) 02(时间型)代码数据代码数据010.00102100.0020310.003040.0040520百分型数据：缺省值为0.0；给定范畴为：-699.0799.9%。时间型数据：缺省值为0.00min；给定范畴为：0.0099.99min。输出解决数据表规定模仿输出信号和数字输出信号从哪个模块引出。（F006-）输出输出端代码连接内部信号名称信号名代码01(模仿输出)AO101U4U0004AO202SP1P0001AO30302(数字输出)DO101DO202DO303运算模块数据表用来规定模块类型及模块互相之间连接。（F1-）运算模块编号运算式H1输入信号H2输入信号P1输入信号P2输入信号名称编号信号名称代码信号名称代码信号名称代码 信号名称代码1PID120SP1P0001AI2P0402U4U0004OFFP05022LLM11U1U0001PPAR1P01013HLM13U2U0002PPAR2P01024MAN19U3U00035DMS16SP1P0001AI2P0402PPAR3P0103PPAR4P01046NOT30U5U00057OR28MSWP1001U5U00058AND27ASWP1002U6U00069MOD45OFFP0502U7U0007U8U0008OFFP050210305. 掌握KMM程序写入器用法并用程序写入器将数据写入EPROM中。程序写入器具备制作可编程调节器顾客PROM所需要所有功能，还可以打印出程序内容并具备程序写入器自身自诊断功能。依照数据表中所填写代码和数据用KMM程序写入器进行编程。程序写入器详细用法参见附录中阐明。按表格顺序逐项输入数据。程序输入并检查修改完毕后，按“WRIT”、“ENT”键，将程序写入EPROM中。写入程序后EPROM移插到KMM调节器顾客EPROM中，即可进行整机和系统调试工作。6. 按控制系统模仿线路原理图接线。由运算放大器构成反馈网络模仿控制对象特性，构成控制系统模仿控制回路。系统原理接线图如下图所示： 模仿控制对象采用由两个线性运算放大器构成一阶滞后反馈环节串连构成，以加大对象滞后时间。控制回路中测量值和设定值信号分别送入工业控制信号转换器中A/D模仿量输入通道中进行显示和记录。运算放大器构成是一阶滞后特性反馈回路。运放反馈网络是电阻和电容并联，等效阻抗，输入网络等效阻抗，这个放大器构成闭环特性传递函数，设定，则。因而，这是一种滞后时间一阶滞后环节。设计实验中选用，计算得这个滞后环节滞后时间。因滞后时间较小，设计中将这样两个环节串连而成。7. 进行控制参数调节，对控制系统各项功能进行模仿测试并记录定值扰动控制曲线。（1） 上电准备。（2） 通电。使调节器通电，初上电，调节器先处在“联锁手动”方式。（3） 运营数据确认。用“数据设定器”来确认，对于运营所必须控制数据、可变 参数等与否被设定在规定值。必要时可进行数据设定变更（4） 按控制面板上R（Reset，复位）按钮，解除 “联锁方式”后，调节器可进行输 出操作、方式切换等正常运营操作。（5） 组态工业控制信号转换设备显示画面，以便记录调试曲线。（6） 通过“数据设定器”进行PI参数调节，使控制品质达到控制规定（衰减率为75%-90%）。记录定值扰动10%时动态过程曲线。（7） 打印过程曲线图3除氧器综合剖面图 1加热器来水进口；2至凝结器排气口；3喷口;4汽源管；5耙管设计实验报告姓名：专业、班级：EPROM编号学号：同组人 设计名称除氧器水位单回路控制系统设计1 设计功能阐明除氧器水箱汽侧和水侧均有平衡管相连，其中水平衡管保持除氧器水位稳定，此外除氧器设立水位调节器，通过变化给水量来调节水箱水位，保证除氧器正常工作，本次课程设计系统目在于在水箱水位变化时，通过KMM调节器调节给水从而维持除氧器水位在正常水平。控制规定：当调节器给定值SP和测量值PV之偏差超过给定监视值（15%）时，调节器自动切换至手动（M）方式。在偏差容许范畴内（15%），容许切入自动（A）方式。2 PI参数 =67TI=2.50min3 记录曲线见打印图纸4 曲线分析衰减率反映了系统稳定性，超调量反映了动态精确性，稳态误差反映了静态精确性；比例带不变，减小积分时间，衰减率减小稳定性变差，超调量增长，稳态误差为零；积分时间不变，比例带下降，衰减率减小稳定性变差，超调量增长，稳态误差减小； 衰减率:90% 超调量：20% 稳态误差:0.005 满足控制品质规定指引教师设计日期三、课程设计（综合实验）总结或结论 本周控制装置及仪表课程设计给我留下印象非常深刻，虽然课表上安排时间是一周，但是咱们只有一上午时间做实验。时间如此急迫让我找到了备战考试感觉，正由于如此因此学习效率较高，做好了事先准备工作，比较顺利完毕了实验。在这个过程中我巩固了之前学习理论知识，接触到了新实验办法，锻炼了动手能力，让我受益匪浅。咱们小组选取题目是除氧器水位单回路控制系统设计,通过设计又复习了一下过程控制方案用SAMA图表达原理图办法，进一步掌握了数字调节器KMM组态办法，组态图绘制，各个组态元件模块功能。熟悉了KMM面板操作、数据设定器和KMM数据写入器用法，以及如何将程序烧制到EPROM。此外，对于除氧器水位调节控制有了一种比较系统理解。再次熟悉了CAE系统操作。在本次课程设计中，我重要负责任务是联线和检查，A和B同窗负责KMM程序写入以及参数调节。所有数据表咱们已经提前填写好了，核对之后确认没有问题。连线某些借助滑动变阻器调节为-3V电压时出了某些问题，询问了教师之后解决了。连线还是一种比较轻松某些。接下来输入程序和写芯片过程在教师指引下也进行比较顺利。在日后参数调节过程中，由于比例带初值设立太大导致反映过慢，日后在教师协助下最后做好了整定。本次实验让我体会到了团队合伙力量，在PID参数调节过程中，又复习了参数对系统性能影响。综上所述，本次课程设计对于我来说还是相称有收获。 通过本次课程设计，有一点给我感触很深，咱们已经拥有了一定学习能力，但在遇到问题之后解决问题能力非常欠缺。一方面是咱们对知识掌握不够灵活透彻，另一方面动手能力也不是较好，因此才会遇到问题就询问教师。通过这次课程设计后，锻炼了动手能力，夯实了基本，因此在后来实验或是工作中，我一定要灵活运用所学到知识，做到耐心细致并且要保持一贯严谨认真态度。在遇到困难时，要积极思考，寻找因素，自己解决问题。最后，感谢教师耐心指引和协助。四、参照文献1 王秀霞 韦根源 主编 控制仪表与装置实验及课程设计指引书 华北电力大学 4月2 吴勤勤 主编 控制仪表及装置.化学工业出版社 第三版 3 金以慧 主编 方崇智 审校 过程控制清华大学 第一版 1993年4月