CS2000型控制系统介绍

1、CS2000型控制系统介绍型控制系统介绍 学学 习习 要要 求求 （1）根据原理图，了解整个设备的工作流程。根据原理图，了解整个设备的工作流程。 （2）认识各个检测）认识各个检测元件元件与执行机构。与执行机构。 （3）在熟悉）在熟悉CS2000系统系统工作流程工作流程的基础上找出的基础上找出主要控制参数，设计控制方案。主要控制参数，设计控制方案。一、一、CS2000过程控制系统过程控制系统DCS工业标准控制柜的组成工业标准控制柜的组成 1. 电源部分：电源部分： 控制柜上方为供电电源部分。控制柜上方为供电电源部分。2. DCS部分：部分： 从左往右卡件安排：从左往右卡件安排： 序号序号 卡件名

2、称卡件名称 规格功能说明规格功能说明 1 XP243 主控制卡主控制卡 2 XP243 主控制卡主控制卡 3 XP233 数据转发卡数据转发卡 4 XP233 数据转发卡数据转发卡 0 XP316 4路热电阻信号输入卡路热电阻信号输入卡 1 XP316 4路热电阻信号输入卡路热电阻信号输入卡 2 XP313 6路电流信号输入卡路电流信号输入卡 3 XP313 6路电流信号输入卡路电流信号输入卡 4 XP314 6路电压信号输入卡路电压信号输入卡 5 XP314 6路电压信号输入卡路电压信号输入卡 6 XP314 6路电压信号输入卡路电压信号输入卡 7 XP322 4路模拟信号输出卡路模拟信号输

3、出卡 8 XP322 4路模拟信号输出卡路模拟信号输出卡 9 XP322 4路模拟信号输出卡路模拟信号输出卡 10 XP335 4路脉冲量输入卡路脉冲量输入卡一、一、CS2000过程控制系统过程控制系统控制对象的组成结构及特点控制对象的组成结构及特点 （一）（一） CS2000型系统主要特点型系统主要特点1被调参数囊括了流量、压力、液位、温度四大热工参数。被调参数囊括了流量、压力、液位、温度四大热工参数。2执行器中既有电动调节阀（或气动调节阀）、单相执行器中既有电动调节阀（或气动调节阀）、单相SCR移相调压移相调压等仪表类执行机构，又有变频器等电力拖动类执行器。等仪表类执行机构，又有变频器等电

4、力拖动类执行器。3调节系统除了有调节器的设定值阶跃扰动外，还有在对象中通过调节系统除了有调节器的设定值阶跃扰动外，还有在对象中通过另一动力支路或手操作阀制造各种扰动。另一动力支路或手操作阀制造各种扰动。4. 锅炉温控系统包含了一个防干烧装置，以防操作不当引起严重后果。锅炉温控系统包含了一个防干烧装置，以防操作不当引起严重后果。5. 系统中的两个独立的控制回路可以通过不同的执行器、工艺线路组系统中的两个独立的控制回路可以通过不同的执行器、工艺线路组成不同的控制方案。成不同的控制方案。6一个被调参数可在不同动力源、不同的执行器、不同的工艺线路一个被调参数可在不同动力源、不同的执行器、不同的工艺线路

5、下可演变成多种调节回路，以利于讨论、比较各种调节方案的优劣。下可演变成多种调节回路，以利于讨论、比较各种调节方案的优劣。7各种控制算法和调节规律在开放的组态实验软件平台上都可以实各种控制算法和调节规律在开放的组态实验软件平台上都可以实现。现。 （二）（二） CS2000型实验对象组成结构型实验对象组成结构 过程控制过程控制实验对象实验对象系统包含有：不锈钢储水箱系统包含有：不锈钢储水箱（长（长宽宽高：高：850450400mm） 、强制对流换热管系统、串接圆筒有机、强制对流换热管系统、串接圆筒有机玻璃上水箱玻璃上水箱（250380mm） 、中水箱、下水箱、中水箱、下水箱（250350mm） 、

6、单相、单相2.5KW电加热锅炉（由不锈钢锅电加热锅炉（由不锈钢锅炉内胆加温筒和封闭式外循环不锈钢冷却锅炉夹套组成）。炉内胆加温筒和封闭式外循环不锈钢冷却锅炉夹套组成）。 系统动力支路分为两路组成系统动力支路分为两路组成：一路由威乐泵、电动调节阀、：一路由威乐泵、电动调节阀、孔板流量计、自锁紧不锈钢水管及手动切换阀组成；另一孔板流量计、自锁紧不锈钢水管及手动切换阀组成；另一路由威乐泵、变频调速器、涡轮流量计、自锁紧不锈钢水路由威乐泵、变频调速器、涡轮流量计、自锁紧不锈钢水管及手动切换阀组成。管及手动切换阀组成。 系统中的系统中的检测变送和执行元件检测变送和执行元件有：压力变送器、温度传感有：压力

7、变送器、温度传感器、温度变送器、孔板流量计、涡轮流量计、压力表、电器、温度变送器、孔板流量计、涡轮流量计、压力表、电动调节阀等。动调节阀等。 系统对象结构图如下：系统对象结构图如下： 二、二、CS2000实验对象的检测及执行装置实验对象的检测及执行装置 检测装置检测装置：扩散硅压力变送器，分别用来检测上：扩散硅压力变送器，分别用来检测上水箱、下水箱液位的压力；孔板流量计、涡轮流水箱、下水箱液位的压力；孔板流量计、涡轮流量计分别用来检测单相水泵支路流量和变频器动量计分别用来检测单相水泵支路流量和变频器动力支路流量；力支路流量；Pt100热电阻温度传感器分别用来热电阻温度传感器分别用来检测锅炉内胆

8、、锅炉夹套和强制对流换热器冷水检测锅炉内胆、锅炉夹套和强制对流换热器冷水出口、热水出口。出口、热水出口。 执行装置执行装置：单相可控硅移相调压装置用来调节单：单相可控硅移相调压装置用来调节单相电加热管的工作电压；电动调节阀调节管道出相电加热管的工作电压；电动调节阀调节管道出水量；变频器调节副回路水泵的工作电压。水量；变频器调节副回路水泵的工作电压。 1、压力变送器（、压力变送器（液位传感器液位传感器 ）工作原理：当被测介质（液体）的压力作用于传感器时，压力变送器将压力工作原理：当被测介质（液体）的压力作用于传感器时，压力变送器将压力信号转换成电信号，经归一化差分放大和输信号转换成电信号，经归一

9、化差分放大和输V/A电压、电流转换器，转换成电压、电流转换器，转换成与被测介质（液体）的液位压力成线性对应关系的与被测介质（液体）的液位压力成线性对应关系的420mA标准电流输出信标准电流输出信号。接线如下图所示：号。接线如下图所示： 接线说明：传感器为接线说明：传感器为二线制接法二线制接法，它的端子位于中继箱内，电缆线从中继箱，它的端子位于中继箱内，电缆线从中继箱的引线口接入，直流电源的引线口接入，直流电源24V+接中继箱内正端（接中继箱内正端（+），中继箱内负端（），中继箱内负端（）接负载电阻的一端，负载电阻的另一端接接负载电阻的一端，负载电阻的另一端接24V-。传感器输出。传感器输出42

10、0mA电流信电流信号，通过负载电阻号，通过负载电阻250转换成转换成15V电压信号。电压信号。零点和量程调整：零点和量程调整：零点和量程调整电位器位于中继箱内的另一侧。校正时打开中继箱盖，即可零点和量程调整电位器位于中继箱内的另一侧。校正时打开中继箱盖，即可进行调整，左边的（进行调整，左边的（Z）为调零电位器，右边的（）为调零电位器，右边的（R）为调增益电位器。）为调增益电位器。 2、温度传感器、温度传感器 Pt100热电阻热电阻工作原理：利用工作原理：利用Pt电阻阻值与温度之间的良好线性关系。电阻阻值与温度之间的良好线性关系。 接线说明：连接两端元件热电阻采用的是接线说明：连接两端元件热电阻

11、采用的是三线制接法三线制接法，以，以减少测量误差。在多数测量中，热电阻远离测量电桥，因减少测量误差。在多数测量中，热电阻远离测量电桥，因此与热电阻相连接的导线长，当环境温度变化时，连接导此与热电阻相连接的导线长，当环境温度变化时，连接导线的电阻值将有明显的变化。为了消除由于这种变化而产线的电阻值将有明显的变化。为了消除由于这种变化而产生的测量误差，采用三线制接法。即在两端元件的一端引生的测量误差，采用三线制接法。即在两端元件的一端引出一条导线，另一端引出两条导线，这三条导线的材料、出一条导线，另一端引出两条导线，这三条导线的材料、长度和粗细都相同，如下图中所示的长度和粗细都相同，如下图中所示的

12、a、b、c。它们与仪。它们与仪表输入电桥相连接时，导线表输入电桥相连接时，导线a和和c分别加在电桥相邻的两个分别加在电桥相邻的两个桥臂上，导线桥臂上，导线b在桥路的输出电路上，因此，在桥路的输出电路上，因此，a和和c阻值的阻值的变化对电桥平衡的影响正好抵消，变化对电桥平衡的影响正好抵消，b阻值的变化量对仪表阻值的变化量对仪表输入阻抗影响可忽略不计。输入阻抗影响可忽略不计。 3、流量计、流量计（1）孔板流量计）孔板流量计孔板流量计：输出信号：孔板流量计：输出信号：420mA，测量，测量范围：范围：01.2m3/h接线说明：孔板流量计输入端采用的是接线说明：孔板流量计输入端采用的是24V的直流电，

13、输出的是的直流电，输出的是420mA的电流信号。的电流信号。（2）涡轮流量计）涡轮流量计涡轮流量计的输出信号为频率信号，测量涡轮流量计的输出信号为频率信号，测量范围：范围：01.0m3/h。 4、压力表、压力表安装位置：单相泵之后，电动调节阀之前。安装位置：单相泵之后，电动调节阀之前。测量范围：测量范围：00.25MPa -p+524VDC脉冲输出5、电动调节阀、电动调节阀主要技术参数：主要技术参数：执行机构执行机构型式：智能型直行程执行机构型式：智能型直行程执行机构输入信号：输入信号： 010VDC/210VDC输入阻抗：输入阻抗：250/500输出信号：输出信号：420mADC输出最大负载

14、：输出最大负载：500信号断电时的阀位：可任意设置为保持信号断电时的阀位：可任意设置为保持/全开全开/全关全关/0100%间的任意值间的任意值电源：电源：220V10%/50Hz 6、单相可控硅移相调压、单相可控硅移相调压通过通过420mA电流控制信号控制单相电流控制信号控制单相220V交流电源在交流电源在0220V之间根据控制之间根据控制电流的大小实现连续变化。电流的大小实现连续变化。7、变频器、变频器系统中所用的变频器的为施耐德和西门子变频调速器。变频器的输出端与循系统中所用的变频器的为施耐德和西门子变频调速器。变频器的输出端与循环泵相连，实现循环泵支路的流量控制。环泵相连，实现循环泵支路

15、的流量控制。 三、主要参数控制方案三、主要参数控制方案（一）简单控制系统（一）简单控制系统上水箱液位控制系统上水箱液位控制系统上水箱液位控制系统上水箱液位控制系统锅炉内胆水温温度控制系统锅炉内胆水温温度控制系统锅炉内胆水温温度控制系统锅炉内胆水温温度控制系统锅炉夹套水温温度控制系统锅炉夹套水温温度控制系统锅炉夹套水温温度控制系统锅炉夹套水温温度控制系统（二）串级控制系统（二）串级控制系统涡轮流量和上水箱液位串级控制涡轮流量和上水箱液位串级控制系统系统涡轮流量和上水箱液位串级控制涡轮流量和上水箱液位串级控制系统系统锅炉内胆和锅炉夹套温度串级控制系统锅炉内胆和锅炉夹套温度串级控制系统锅炉内胆和锅炉

16、夹套温度串级控制系统锅炉内胆和锅炉夹套温度串级控制系统上水箱上水箱和和下水箱液位串级控制下水箱液位串级控制系统系统上水箱上水箱和和下水箱液位串级控制下水箱液位串级控制系统系统作作 业业 1. 根据原理图，写出系统工作流程。根据原理图，写出系统工作流程。 2. 熟悉熟悉CS2000系统工作流程，设计控制方案。系统工作流程，设计控制方案。 （1）单回路控制系统）单回路控制系统 上水箱液位控制系统上水箱液位控制系统 锅炉内胆水温温度控制系统锅炉内胆水温温度控制系统 锅炉夹套水温温度控制系统锅炉夹套水温温度控制系统 （2）串级控制系统）串级控制系统 流量和上水箱液位串级控制系统流量和上水箱液位串级控制系统 锅炉内胆和锅炉夹套温