控制仪表与计算机控制装置课程设计.doc

控制仪表与计算机控制装置课程设计

题目：锅炉液位调节系统

学院：信息工程学院
班级：自动化0702
学号：07001102
姓名：康岩

u 目 录

目录…..……...………………………………………………………….……………..1
一、 摘要………………………………………………………………………..…2
二、 设计任务和要求………………………………………………………..……2
三、 设计小组信息………………………………………………………….….…3
四、 被控对象结构设计和模拟特性说明………………………………….….…3
五、 阀门状态表……………………………………………………….………….4
六、 一次仪表选型表……………………………………………………….……5
七、 控制系统一次仪表和DCS的I\O点接线图………………………………6
八、 DCS卡件配置图……………………………………………………….……6
九、 DCS系统地址分配表和DCS模块配置表……………………………...…7
十、 DCS控制站组态......................................................................................……11
十一、 编译下载后运行结果…………………………………………...……….…12
十二、 DCS闭环运行调试结果分析与说明…………………………….…….….13
十三、 课程设计总结………………………………………………….……….......14
十四、 参考资料………………………………………………………….…….......14

一、摘要
基于JX-300X系统进行锅炉液位DCS控制系统组态设计与调试实验。本次实验我们主要进行系统组态的设计（包括控制站组态和操作站组态）。控制站组态包括对应的控制站登陆，数据转发卡组态，I/O卡件组态相应I/O点的组态和参数设置，控制回路的组态。操作站组态包括操作小组的设置（如名称，权限等），标准画面组态（如总貌画面，趋势画面，分组画面，一览画面），流程图组态，报表组态，自定义按键组态和语音报警组态。编译正确之后下载在线运行并观察记录。
二、设计任务和要求
这次设计的任务是用实验室提供的实验设备设计进行锅炉液位的DCS控制。
通过此次设计要求了解和熟悉DCS系统的构成原理，硬件结构和组态方法，软件结构和组态方法。了解DCS系统设计的大概步骤。
一．主要任务
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。
二．设计要求
（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）。
（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。
三、设计小组成员名单及分工
我方小组用的是1号车间3号过程控制装置，1号DCS机柜的6号控制站。
电脑代号
小组人员
A6
康岩
B5

B6

C5

C6

四、被控对象的结构设计和模拟特性的说明
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。
被控对象的结构图
五、阀门状态表
阀门代号
状态
阀门代号
状态
V39
开
V33
开
V30
关
V51
开
六、 一次仪表选型表
仪表名
参数

压力变送器
电磁流量转换器
电磁流量传感器
QS智能型电动调节阀

电动机
型号
DBYG
LDZ-4B
LDG-10S
QSVP-16K
CHL2-20
输出信号
4~20mA-DC
4~20mA

4~20mA-DC

量程
0~4KP

工作压力
68KP

精度
0.5

1级

防爆标志
ibIICT6

流量范围

0~0.3m3/h

工作温度

0~120℃

工作压力

4KP

防护等级

IP65
IP65

负载电阻

0~750Ω

电源

220V 50HZ

220V 50HZ

消耗功率

<30VA

35VA
0.37KW
公称通径

20mm

公称压力

16KP

介质温度

-40+200℃

行程

16mm

转速

2900r/min
流量

2m3/h
高度

14m
位号
AI06000100
AI06000101

AI06000102
AI06000103
AI06000200
AI06000201

七、控制系统一次仪表和DCS的I\O点接线图

八、DCS卡件配置图（我组用6号控制站）

九、DCS地址分配表和控制站DCS模块配置表
DCS地址分配表
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
DCS模块配置表
模块名称
性能
型号
主控卡
IP地址
数据模块地址
IO
模块地址
可用的IO通道地址
DCS信号
转接板端子号
电源指示卡

SP221

主控制卡
CPU
SP243X
128.128.1.4

数据转发卡

SP233

00

卡件挡板

SP000

电流信号输入卡
4路输入
(4~20mA)
SP313

00
02,03
NAI3,NAI4
电流信号输入卡
4路输入
(4~20mA)
SP313

01
00,01,02,03
NAI5,NAI6,
NAI7,NAI8
电流信号输入卡
4路输入
(4~20mA)
SP313

02
00,01,02,03
NAI9,NAI10,
NAI11,NAI12
卡件挡板

SP000

热阻信号输入卡
2路输入(Pt100)
SP316

04

热阻信号输入卡
2路输入(Pt100)
SP316

05
00,01
Pt-3,PT-4
热阻信号输入卡
2路输入(Pt100)
SP316

06
00,01
Pt-5,Pt-6
卡件挡板

SP000

脉冲量输入卡
4路输入，最高响应频率10KHz
SP335

08
03
P4
模拟量输出卡
4路输出
(4~20mA)
SP322

09
03
NAO4
模拟量输出卡
4路输出
(4~20mA)
SP322

10
00,01,02,03
NAO5,NAO6,
NAO7,NAO8
卡件挡板

SP000

触点型开关量输入卡
7路输入
SP363

12
03,04,05,06
DI4,DI5,
DI6,DI7
继电器开关量输出卡
7路输出
SP364

13
01,02,03,04,05,06
DO2,DO3,
DO4,DO5,
DO6,DO7
卡件挡板

SP000

卡件挡板

SP000

十、 DCS控制站组态
A．主控卡的组态

B．I\O卡件组态

C．SP313地址00的I\O点设置结果

D．SP313地址01的I\O点设置结果

E．SP313地址02的I\O点设置

F．SP313地址03的I\O点设置

G．常规控制方案组态
十一、操作站组态及操作权限说明
操作小组
权限
操作小组
权限
厂长
特权
员工
观察员
十二、编译下载后运行结果
A. 总貌画面 B.分组画面
C．系统趋势画面

D．系统流程图画面

E．操作小组控制画面

十三、DCS系统闭环运行调试结果分析与说明
在自动调节的环节下改变设定值值并保持出水流量不变时进水流量会自动调节适应新的设定值；当设定值不变时手动调节出水流量时进水流量也会自动进行调节以使锅炉的液位维持在设定值附近；当将进水流量也改为手动调节时，要使锅炉液位维持在设定值附近就需要手动调节进水流量和出水流量的值。在进行调节时趋势图形会随之产生相应的变化。
十四、课程设计总结
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。
在此对牛老师，杨老师和两位学长表示感谢，谢谢你们的指导和帮助。
十五、参考资料
[1] 《控制仪表实验指导书》
[2] 《控制仪表与装置》（教材）

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