锅炉液位控制系统课程设计报告

锅炉液位控制系统设计报告学院阳理工学院专业班级摘要本文档是控制仪表与装置课程设计报告的格式要求与各部分内容的撰写说明。课程设计报告是同学完成课程设计后的技术总结报告，属于专业技术文献的一种，要求其内容完整、叙述清晰、设计原理正确，版面设计简单、格式统一。参加本课程设计的同学要按照本文档要求，提交一份设计报告及相应的电子文档（包括组态文件和设计报告文档）。目录1概述111课程设计的性质、目的和任务112课程设计的主要内容与要求1121主要设计内容1122设计基本要求12被控对象设计321实验装置简介322被控对象特性说明（过程工艺分析）323被控对象的结构设计324被控对象工艺流程图43控制系统设计431控制系统原理分析及控制方案设计432一次仪表选型设计533DCS选型设计634控制系统接线设计74DCS组态设计841DCS硬件组态设计8411DCS卡件配置图8412DCS系统（控制站卡件及设计小组各操作站）地址配置表842DCS软件组态设计9421I/O组态9422控制回路组态10423操作站组态1043DCS系统闭环运行调试结果分析与说明125设计总结与体会136参考文献131概述11课程设计的性质、目的和任务控制仪表与装置课程设计是自动化专业必修实践性教学环节。按自动化专业培养计划要求，在学完专业限选课控制仪表与装置后，安排控制仪表与装置课程设计。其目的是使学生在深入理解已学的有关过程控制仪表和DCS系统的基本概念、组成结构、工作原理、系统组态设计方法、系统设计原则的基础上，结合联系实际的课程设计题目，使学生熟悉和掌握DCS控制系统的设计和调试方法，初步掌握控制系统的工程性设计步骤，进一步增强解决实际工程问题的能力。12课程设计的主要内容与要求121主要设计内容以过程控制实验室的“EFPT过程控制实验装置”为被控对象、“SUPCONJX300DCS”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。122设计基本要求（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（PID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“SUPCONJX300DCS”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DCSI/O点接线设计画出控制系统一次仪表和DCSI/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DCSI/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DCSI/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。2被控对象设计21实验装置简介该系统的实验装置包括水箱、水槽、锅炉各一个，各种变送仪表共计八块，以及各种管道阀门若干。由本系统的各实验装置可构成锅炉进水流量定值调节，并联管路压力定值调节，锅炉液位定值调节等系统典型生产工艺流程。实验装置清单如下水槽一个水箱一个锅炉一个水泵一个电磁流量传感器两个（FE1，FE2）LD24B型电磁流量转换器两个（FIT1，FIT2）DYBG压力变送器两个LT1，LT2QS智能型电动调节阀两块（M1，M2）管线和阀门若干22被控对象特性说明（过程工艺分析）本系统中被控对象是锅炉，因锅炉是用于加热的容器，所以存在上下限制值，而且由于加热效率等问题，就期望锅炉液位可以稳定在某一给定值上，所以以锅炉液位作为被控变量，进水发门开度为控制变量。以锅炉液位为反馈变量构成单回路控制系统，并采用PID算法进行控制，通过改变阀门开度，实现锅炉水位稳定在给定值附近的目的。23被控对象的结构设计为实现上述的对象特性，完成对被控对象的控制，需将管路中的阀门按下表设置。阀门标号状态阀门标号状态阀门标号状态V25开V35开V40开V21开V51开V30开V33开V39开V38开V42开V43开V27开24被控对象工艺流程图3V27V30V21V25水泵V39V43V38V42V3C12LIC1FITV51M电机0PE1（）高位水箱溢流（）计量水槽大M101进水流量锅炉0V35VC2M204M反作用025KPA进水压力03L/H2FIT2FI03L/H2LT2FEI1H2V40FE22PTI201I1LT1拟制审核太原理工大学信息工程学院自动化系标题文档编号实验名称项目编号第张共张批准谢刚SYZD03PROCTLAB01锅炉液位调节流程图PID实验二仪表控制系统调试33控制系统设计31控制系统原理分析及控制方案设计（1）根据所组态的被控生产流程（被控对象）的工艺要求，确定控制系统的控制方案为单回路控制系统，要求控制系统原理框图如下控制系统原理框图（2）根据被控对象的生产流程和控制要求，确定调节阀为气开形式，控制器为反作用空控制。（3）工艺管道流程图（PID图）。32一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，（1）编制一次仪表位号。（2）列出一次仪表选型表。仪表型号仪表位号功能M1调节进水阀位QS智能型电动调节阀QSVP16KM2调节出水阀位FE1测量进水流量电磁流量传感器LDG10SFE2测量出水流量FIT1显示进水流量LD24B型电磁流量转换器FIT2显示出水流量LT1水箱液位DYBG压力变送器LT2锅炉液位33DCS选型设计（1）I/O清单如下仪表型号QS智能型电动调节阀QSVP16K电磁流量传感器LDG10SLD24B型电磁流量转换器DYBG压力变送器公称通径20MM流量范围003M3/H输出信号420MA防爆标志IBCT6公称压力16MPA工作温度0120负载电阻0250输出420MADC介质温度40200工作压力4MPA电源220V，50HZ量程04KPA信号范围420MADAC精确度1级消耗功率30VA工作压力68KPA参数行程SCD10MMSCC16MM防护等级ZP65精度05信号类型不冗余点数荣誉点数总点数AL电流信号606AO模拟量输出202（2）根据系统I/O清单，确定DCS的硬件配置清单如下34控制系统接线设计控制系统接线图。卡件名称卡件代码卡件数量卡件名称卡件代码卡件数量电源供电卡PS2211电流信号输入卡PS3132主控卡PS243X1模拟量输出卡PS3221数据转发卡PS23314DCS组态设计41DCS硬件组态设计411DCS卡件配置图412DCS系统（控制站卡件及设计小组各操作站）地址配置表（个工作小组分布情况）（各站点IP地址）025613是否冗余不冗余不冗余不冗余不冗余不冗余模块名称电源供电卡主控制卡数据转发卡电流信号输入卡电流信号输入卡模拟量输出卡型号PS221SP243XSP233SP313SP313SP322站名机位IP地址2控制站2CS12812812工程师站/操作站A11281281131工程师站/操作站A21281281132工程师站/操作站B11281281141工程师站/操作站B21281281142工程师站/操作站C11281281151工程师站/操作站C21281281152SERVER卡1128128112942DCS软件组态设计421I/O组态I/O卡件地址I/O卡件地址位号量程单位阀特性信号制注释02AI0M10100进水阀位00电流信号输入03AI0M20100出水阀位00AI0FE10400L/H进水流量01AI0EF20400L/H出水流量02AI0LT10400ML水箱液位01电流信号输入03AI0LT20400ML锅炉液位00AO0M1气开型型进水阀控制10模拟量输出卡01AO0M2气开型型出水阀控制422控制回路组态423操作站组态小组设计及操作权限设计说明；六个工作点中，其中一个为工程师站（C1或C2），负责将程序下载到DCS控制系统中，以及当控制系统出现时修改程序；其余五个为操作员站，负责观察监控现场各项指标。课程设计小组内个人自己设计的DCS系统总貌画面；课程设计小组内个人自己设计的DCS系统分组画面；课程设计小组内个人自己设计的DCS系统趋势画面；课程设计小组