过程控制课程设计报告_demon_s_y

1、过程控制课程设计报告锅炉设备控制系统一、课程设计目的：1熟悉并熟练掌握组态王软件；2. 通过组态王软件的使用，进一步掌握了解过程控制理论基础知识；3. 了解典型工业生产过程(锅炉设备)的工艺流程和控制要求；4. 加强对课堂理论知识的理解与综合应用能力，提高解决实际工程问题的能力； 5培养自主查找资料、收索信息的能力以及实践动手能力与合作精神。二、组态王简介：“组态王”是运行于microsoft windows 200/nt4. 0. xp中文平台的中文界 面软件，充分利用了 windows图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点， 并且采用了多线程。com组件等新技术，实现了实时多任务，软件

2、运行稳定可靠。“组态王”软件包括*工程浏览器(touchexplorer).工程管理器 (proj-manager)和画面运行系统(touchvew)三大部分组成。在工程浏览屮可以 查看工程的各个组成部分，也可以完成数据库构造、定义外部设备等工作；工程 管理器中内嵌了画面管理系统，用于新工程的创建和己有工程的管理。画面的开 发和运行由工程浏览器调用画面制作系统touchmak和运行系统louchvew来完 成。三、锅炉设备的的控制原理及工艺流程：锅炉是过程工业中不可缺少的动力设备，它所产生的蒸汽不仅能够为蒸憎、 化学反应、干燥、蒸发等过程提供热源，而且，还可以作为风机、压缩机、泵类 驱动透平的

3、动力源。随着石油化学工业生产规模不断强化，生产设备不断革新， 作为全厂动力和热源的锅炉，亦向着大容量、高参数、高效率方向发展。为确保 安全，稳定生产，对锅炉设备的自动控制就显得十分重要。为实现调节任务，将 锅炉设备控制划分为若干个控制系统，主要控制系统有：(1) 给水口动控制系统(即锅炉汽包水位的控制)操纵变量是给水流量， 它主要考虑汽包内部的物料平衡，使给水量适应蒸汽量，维持汽包屮水位在工艺 允许范围内。维持汽包小水位在给定范围内是保证锅炉、汽轮机安全运行的必要 条件，使锅炉正常运行的主要标志之一。由于锅炉是一个多输入、多输出、多冋路、非线性的、相互关联的复杂控 制系统，汽包液位控制与给水控

4、制、蒸汽压力控制、送风控制、炉膛负压控制等 有关。汽包水位在外界扰动作用下的变化过程与蒸汽流量d、补充给水量w、 补充水温t、炉膛热负荷（燃料量m）、汽包蒸汽压力pd等参数有关，其屮影响 作用较大的主要是蒸汽流量d、炉膛热负荷（燃料量m）、补充给水量w。汽包液位控制分为三种：单冲量控制、双冲量控制、三冲量控制。（2）锅炉燃烧的口动控制 有三个被控变量，蒸汽压力（或负荷）、烟气成分（反 映燃烧经济性指标）和炉膛负压。而操纵变量亦有三个：燃料量、送风量和引风 量。这三个被控变量和操纵变量互相关联，需要统筹兼顾，从而组成合适的燃烧 系统控制方案，以满足燃料燃烧所产生的热量适应蒸汽负荷的需要；保证燃烧

5、的 经济性和锅炉的安全性。炉膛负压保持在一定的范围内。第一个任务是维持汽压怛定。汽压的变化表示锅炉蒸汽量和负荷的耗汽量不相适应， 必须相应地改变燃料量，以改变锅炉的蒸汽量。笫二个任务是保证燃烧过程的经济性。当燃料量改变时，必须相应地调节送风量，使它 与燃料屋相配合，保证燃烧过程有较高的经济性。第三个任务是调节引风量与送风量相配合，以保证炉腌压力不变。对于一台锅炉，燃烧过程的这三项调节任务是不可分隔的，对调节系统设计时应加以注-cr.总、°（3）过热蒸汽系统的自动控制以过热蒸汽温度为被控变量，喷水量为操纵 变量组成的温度控制系统，以使过热器出口温度保持在允许范围内，并保证管壁 温度不超

6、过允许的工作温度。扌空制方案选择：单回路控制方案：在运行过程屮。改变减温水流量，实际上是改变过热器 出口蒸汽的热焙，亦改变进口蒸汽温度，如下图所示。从动态特性上看，这种调 节方法是最不理想的，但由于设备简单，因此，应用得最多。减温器有表面式和喷水式两种。减温器应尽可能地安装在靠近蒸汽出口处， 但一定要考虑过热器材科的安全问题，这样能够获得较好的动态特蛀。但作为控制对象的过热器，由于管壁金属的热容量比较大，使之有较大的热惯性。加上管 道较长有一定的传递滞后，如果用下图所示的控制系统，调节器接受过热器出口 蒸汽温度t变化后，调节器才开始动作，去控制减温水流量w .w的变化又要经 过一段吋向才能影响

7、到蒸汽温度t这样，既不能及早发现扰动，又不能及吋反映 控制的效果，将使蒸汽温度t发生不能允许的动态偏差。影响锅炉生产的安全和 经济运行。实际屮过热蒸汽控制系统常'采用减温水流量作为操纵变量，但由于控制通道 的吋间常数及纯滞后均较大，组成单冋路控制系统往往不能满足生产的要求。因 此常采用串级控制系统，减温器出口温度为副参数，以提高对过热蒸汽温度的控制质量。入口蒸汽卄串级控制方案：过热器出口蒸汽温度串级控制系疑胡方框图如下减温器 采用两级调节器，这两级调节器串在一起，各有其特殊任务，调节阀直接受调节 器1的控制，而调节器1的给定值受到调节器2的控制，形成了特有的双闭环系 统，由副调节器调节

8、器和减温器击口温度形成的闭环称为副环。由主调节器和主 信号一出口蒸汽温度，形成的闭环称为主环，可见副环是串在主环之屮。减温水减温器图22过热蒸汽温度串级调节系统原理图温度 变送调节器2称主调节器，调节器1称为副调节器。将过热器出口蒸汽温瞬楓节器的输出信号，不是用来控制调节阀而是用來改变调节器2的给定值，起着最后校正作用。调节器1串级系统是一个双回路系统，实质上是把两个调节器串接起來，通过它们的 协调工作，使一个被控量准确地保持为给定值。通常串级系统副环的对象惯性小, 工作频率高，而主环惯性大，工作频率低。为了提高系统的控制性能，希槊主副 m 环的工作频率相差三倍以上，以免频率相近时发生共振现象

9、面破坏正常工作。串 级控制系统可以看作一个闭合的副回路代替了原来的一部分善对象 特征的作用。除了克服落在副环内的扰动外，还提高了系统的工作频率，加快过 渡过程。串级控制由于副环的存在，改善了对象的特性，使等效副对象的时间常数减 小，系统的工作频率提高。同时，由于串级系统具冇主、副两只控制器，使控制 器的总放犬倍数增犬，系统的抗干扰能力壇强，因此，一般来说串级控制系统的 控制质量要比单回路控制系统高。四. 工程建立：设计思路：首先，一打开运行，就是进入首页，点击“锅炉控制”进入主界 面，动作之前，先要给定“水位设定值”，然后点击自动按钮，就可以观察实吋 曲线；也可以将开关打到手动状态进行手动控制

10、。设计过程：（一）首先建立工程“锅炉控制”，进入画面界面，点击新建工程画面，进 入开发系统界面，确定背景属性，打开工具栏，使用图库（快捷键f2）创建所 需的器件：锅炉汽包、炉膛、各种阀门等；并设计水流的动态表示；（二）设置串口；（三）然后打开数据词典，定义所需的变量，注意其变量类型及其后续设置;（四）接下来就是动画连接，双击画面上的器件，输入变量，或点击“？ ” 进入变量浏览器选择所需变量，当设定完成后，进入工程浏览器双击“应用程序 命令语言”输入控制程序。工程创建过程的截图显示：（一）系统变量定义：文件 iaiai stsmake view 好|ldsmqssi 典三*话）事 c0m1 片

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13、:删h鑽e朝l tin更鋼菊删鞠h图2.动画连接（三）图形界面的设计:汽包冋l min :mpa 二ab炉膛-4：w a m oilgif总ue躬s自动:血 珂减温器mpa炉膛压力=aipazof?.ipqiv/£=a<tq & a富 j o - fx 1200 125! mo r1图3控制界而箔水 kgdint 烟道p/ tmf：帕豔腰朋（四）自动运行结果：（设定值为30时）（五）手动控制运行结果:图五乎动控制运行五、系统软件编译：if （本站点手自动转换开关二二0）if （木站点给水阀=1）木站点汽包水位二木站点汽包水位+1 ；本站点给水流量二本站点给水流量+1 ；

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16、点饱和蒸汽流量二0;木站点饱和蒸汽温度二20;本站点饱和蒸汽压力二10;本站点过热蒸汽温度二20;本站点过热蒸汽压力二10;iif（木站点汽包水位=80）本站点汽包水位二本站点汽包水位t ；本站点给水阀二0；）ielseif（本站点汽包水位本站点汽包水位设定）本站点汽包水位二本站点汽包水位+1;本站点给水流量二本站点给水流量+1 ；木站点给水阀二1 ；木站点给水流量二木站点给水流量+1 ；本站点饱和蒸汽阀二0;本站点过热蒸汽阀二0;ielse if （木站点汽包水位木站点汽包水位设定）本站点过热蒸汽阀二1 ；本站点饱和蒸汽阀=1；本站点给水阀二0;木站点给水流量二0 ；木站点汽包水位二木站点汽包水位t ；）else辻（本站点汽包水位设定=二本站点汽包水位）本站点过热蒸汽阀二1 ；木站点饱和蒸汽阀二1 ；木站点给水流量二20;本站点汽包水位二本站点汽包水位+1;本站点给水阀=1;)if(木站点汽包水位=10)木站点燃料阀二1 ；本站点空气阀二1；本站点空气流量二本站点空气流量+1 ；本站点燃料流量二本站点燃料流量+1 ；木站点炉膛压力二木站点炉膛压力t ；else本站点空气流量二0;本站点燃料流量二0 ；本站点燃料阀二0;木站点空气阀二0;)六. 课程设计感想：通过这次课程设计，我们熟练掌握了组态壬软件6.52版的使用。使我对组态软件有