过程控制系统课程设计

1、过程控制系统课程设计报告书课设小组：第四小组 TOC o 1-5 h z 摘要1 HYPERLINK l bookmark7 o Current Document 第一章课程设计任务及说明2 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 1.1课程设计题目2 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 1.2课程设计内容3 HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 1.2.1设计前期工作3 HYPERLINK l bookmark27 o Current Document 1

2、.2.2设计工作4第二章设计过程42.1符号介绍4 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 2.2水箱液位定制控制系统被控对象动态分析6 HYPERLINK l bookmark49 o Current Document 2.3压力定制控制系统被控对象动态分析7 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 2.4串级控制系统被控对象动态分析7 HYPERLINK l bookmark55 o Current Document 第三章 压力P2定值调节8 HYPERLINK l bookmark58 o Curr

3、ent Document 3.1压力定值控制系统原理图83.2压力定值控制系统工艺流程图8 HYPERLINK l bookmark61 o Current Document 第四章水箱液位L1定值调节9 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 4.1水箱液位控制系统原理图9 HYPERLINK l bookmark67 o Current Document 水箱液位控制系统工艺流程图9 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document 第五章 锅炉流动水温度T1调节串级出水流量F2调节的流程图10 HYPERLIN

4、K l bookmark74 o Current Document 5.1串级控制系统原理图10 HYPERLINK l bookmark77 o Current Document 5.2串级控制系统工艺流程图11第六章控制仪表的选型126.1仪表选型表12 HYPERLINK l bookmark84 o Current Document 6.2现场仪表说明13 HYPERLINK l bookmark87 o Current Document DCS I/O点位号、注释、量程、单位、报警限及配电设置表14 HYPERLINK l bookmark91 o Current Document

5、第七章控制回路方框图15总结16 HYPERLINK l bookmark94 o Current Document 参考文献16摘要过程控制课程设计是过程控制课程的一个重要组成部分。通过实 际题目、控制方案的选择、工程图纸的绘制等基础设计和设计的学习， 培养学生理论与实践相结合能力、工程设计能力、创新能力，完成工 程师基本技能训练。使学生在深入理解已学的有关过程控制和DCS系统的基本概 念、组成结构、工作原理、系统设计方法、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

6、。关键词：过程控制设计DCS第一章课程设计任务及说明1.1课程设计题目:附图为某过程控制实验装置的P&ID图，该图为一示意图，并不完全符合规范。根据该图，请完成以下任务：不完全符合规范的P&ID图1、指出该图不符合“自控专业工程设计用图形符号和文字代号 (HG/T20637.2)”的地方。2、如果该系统采用DCS集中控制，测量，依据相关标准重新绘制 PID 图。3、在该图的基础上，设计至少两个单回路控制系统，一个串级控 制系统。控制仪表选用单回路盘装控制仪表，根据设计，简化该图， 去掉不必要的阀门，测量元件，增加必要的控制仪表，重新绘制P&ID 图。4、依据设计，根据图中提供的有关数据，分析系

7、统的工作原理、 环境、条件，选取图中所涉及的测量元件及变送器，填写所有仪表数 据表。并说明量程选择的依据。5、具体要求为：第四组水箱液位L1定值调节之二（VC1作出水量执行器）压力P2定值调节之四（用水泵作水源、VC2作执行器的并联式压力调 节）锅炉流动水温度T1调节串级出水流2调节1.2课程设计内容过程控制系统设计是为实现生产过程自动化，应用图纸资料和文字资 料来表达设计思想和工程实现方法。设计分为两个阶段：1.2.1设计前期工作1）查阅资料，对被控对象动态特性进行分析，确定控制系统的被 调量和调节量；2）确定自动化水平，包括确定自动控制范围、控制质量指标、报 警设限及手自动切换水平；3）提

8、出仪表选型原则，包括测量、变送、调节及执行仪表的选型。1.2.2设计工作1）根据对被控对象进行的分析，确定系统自动控制结构，完成 控制系统原理图；2）根据确定控制设备和测量取样点和调节机构，完成控制系统 工艺流程图（PID图）；3）根据确定的自动化水平和系统功能，选择控制仪表，完成控 制系统图（包括系统功能图和系统逻辑图）；4）对所设计的系统进行仿真试验，并进行调节器参数整定；5）编写设计说明书：提出控制系统的基本任务和要求；被控对象动态特性分析；选择控制系统控制结构，画控制原理图；选择测点和调节机构画控制系统工艺流程图；选择控制仪表，画图（标出调节器作用方向）；根据控制原理图，进行控制系统仿

9、真实验，控制器参数整 定；设计总结。第二章设计过程2.1符号介绍过程检测和控制流程图用图形符号和文字代号字母第一位字母后继字母1、常用检测元件的图形符号被测变量修饰词功能A分析报警热电偶C电导率控制、调节一、一热电阻D密度、比重差（压）一1嵌在管道中的检测元件E电压检测元件一1孔板F流量比（值）I取压接头H手动I电流指刀、2、仪表的图形符号J功率巡检就地安装L物位灯盘面安装M湿度盘后安装P压力、真空试验点Q数量积分积算3、执行机构的图形符号R放射性记录电动调节阀S速度、频率安全开关、联锁匚工1气动调节阀T温度变送1下】带电-气阀门定位器的气动阀U多变量多功能i.H：i电磁阀V粘度阀W重量、力套

10、管Y伺放、电-气、 继动器如上表所示，文字代号由两部分组成：字母部分与数字部分。字母部 分即圆中上部分代号；数字部分即圆中下部分代号。字母部分由两部 分，第一个字母为所处理的变量，例如温度T、压力P、物位L、流 量F。需要时其后面可跟一个修饰字母，例如F表示比、D 表示差、Q表示累计。根据国标改后的P&ID图2.2水箱液位定制控制系统被控对象动态分析：控制变量为出水流量，被控变量为水箱水位出水流量控制器根据给定值给出出水流量控制电动阀控制指令，从而控制水箱液位，水箱液位传感器采集水箱液位值，反馈到出水流 量控制器，与给定值进行比较后得出残差信号再次输出给进水流量控 制电动阀，控制水箱液位，从而

11、达到水箱液位为定制的目的。2.3压力定制控制系统被控对象动态分析：控制变量为出水流量，被控变量为出水压力。出水流量控制器根据给定值给出出水流量控制电动阀质量，从而 控制出水压力，出水压力传感器采集出水压力值，反馈到出水流量控 制器，与给定值进行比较后得出的残差信号再次给出水流量控制电动 阀，控制出水压力，从而达到出水压力为定值的目的。2.4串级控制系统被控对象动态分析：住被控变量为锅炉流动水温，福被控变量为出水流量锅炉流动水温度控制器把控制信号给出水流量控制器，副回路中， 出水流量控制器根据给定值给出出水流量控制电动阀控制指令，从而 控制出水压力，出水压力传感器采集出水压力值，反馈到出水流量控

12、 制器，与给定值进行比较后得出的残差信号再次输出给进水流量控制 电动阀，控制出水压力；主回路中，出水流量影响锅炉流动水温温度， 锅炉流动水温度传感器采集锅炉流动水温度，反馈到锅炉流动水温 度，反馈到锅炉流动水温度控制器，与最初的给定值进行比较后得出 的残差信号再次输出给出水流量控制器的发挥路控制出水流量，从而 达到控制锅炉刘鼎水温度的目的。第三章 压力P2定值调节3.1压力定值控制系统原理图：由衣压力出水压力E1J水压力控 制申动阀E1J由衣压力出水压力E1J水压力控 制申动阀E1J水压力控 制申动阀,.由木压为出水压力控制变量为出水流量，被控变量为出水压力。出水流量控制器根据给定值给出出水流

13、量控制电动阀质量，从而 控制出水压力，出水压力传感器采集出水压力值，反馈到出水流量控 制器，与给定值进行比较后得出的残差信号再次给出水流量控制电动 阀，控制出水压力，从而达到出水压力为定值的目的。3.2压力定值控制系统工艺流程图：Or.3OL/hV21Or.3OL/hV21第四章水箱液位L1定值调节4.1水箱液位控制系统原理图:蜂定值水箱液位 控制褰k水箱液位控 r剧电曲另蜂定值水箱液位 控制褰k水箱液位控 r剧电曲另水箱庶位水箱值水箱液位.传感霸控制变量为出水流量，被控变量为水箱水位。出水流量控制器根据给定值给出出水流量控制电动阀控制指令， 从而控制水箱液位，水箱液位传感器采集水箱液位值，反

14、馈到出水流 量控制器，与给定值进行比较后得出残差信号再次输出给进水流量控 制电动阀，控制水箱液位，从而达到水箱液位为定制的目的。4.2水箱液位控制系统工艺流程图:V39g制gV43 V3B35X旧膏,、f TV39g制gV43 V3B35X旧膏,、f T社由分哥:A归 6V40口*:第五章 锅炉流动水温度T1调节串级出水流量F2调节的流程图5.1串级控制系统原理图:主被控变量为锅炉流动水温，福被控变量为出水流量。锅炉流动水温度控制器把控制信号给出水流量控制器，副回路 中，出水流量控制器根据给定值给出出水流量控制电动阀控制指令， 从而控制出水压力，出水压力传感器采集出水压力值，反馈到出水流 量控

15、制器，与给定值进行比较后得出的残差信号再次输出给进水流量 控制电动阀，控制出水压力；主回路中，出水流量影响锅炉流动水温 温度，锅炉流动水温度传感器采集锅炉流动水温度，反馈到锅炉流动 水温度，反馈到锅炉流动水温度控制器，与最初的给定值进行比较后 得出的残差信号再次输出给出水流量控制器的发挥路控制出水流量， 从而达到控制锅炉刘鼎水温度的目的。5.2串级控制系统工艺流程图:第六章控制仪表的选型6.1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DBYGLDZ-4BLDG-10SQSVP-16KCHL2-20输出信号420mA-DC420mA

16、420mA-DC量程04KP工作压力68KP精度0.51级防爆标志ibIICT6流量范围00.3m3/h工作温度0120C工作压力4KP防护等级IP65IP65负载电阻0750 Q电源220V 50HZ220V 50HZ消耗功率30VA35VA0.37KW公称通径20mm公称压力16KP介质温度-40+20OC行程16mm转速2900r/min流量2m3/h高度14m位号LT-1LT-2FT-1FT-2MV-1MV-26.2现场仪表说明:序号图位号型号规格名称用途1P1-1 (PL-1)Y-10000.25MPa弹簧管压力表进水压力指示2P2-T (PT-2)DBYG0100KPa (420m

17、A)扩散硅压力变送器出水压力变送器3F1-E (FE-1)LDG-10S0300L/h电磁流量传感器进水流量检测4F1-1T (FIT-1)LD2-4B(420 mA)电磁流量转换器进水流量变送和显示5F2-E (FE-2)LDG-10S0300L/h电磁流量传感器出水流量检测6F2-1T (FIT-2)LD2-4B(420 mA)电磁流量转换器出水流量变送和显示7L1-T (LT-1)DBYG04Kpa (0400mm) (420mA)扩散硅压力变送器水箱液位变送8L2-T (LT-2)DBYG04Kpa (0400mm) (420mA)扩散硅压力变送器锅炉液位变送9L3-T (LT-3)D

18、BYG04Kpa (0400mm) (420mA)扩散硅压力变送器水槽液位变送10TIT-1(TE-1)WZP-270155x100mmPt100钳电阻锅炉水温检测11TIT-2 (TE-2)WZP-270155x100mmPt100钳电阻夹套水温检测12M1QS201行程16mm直行程电子式电动执行器配Vc1调节阀13VC1VT-16DN=20mmdN =10mm线性铸钢阀进水流量调节阀14M2QS 201行程16mm直行程电子式电动执行器配Vc2调节阀15VC2VT-16DN=20mmdN =10mm线性铸钢阀出水流量调节阀6.3 DCS I/O点位号、注释、量程、单位、报警限及配电设置表DCS I/O 点位号注释里程单位报警限配电设置LT-1水箱液位0400毫米高限360低 限40不配电LT-2锅炉液位0400毫米高限360低 限40不配电FT-1进水流量0300升/时高限270低 限30不配电FT-2出水流量0300升/时高限270低 限30不配电M1进水阀位0100%高限90低 限10不配电M2出水阀位0100%高限90低 限10不配电M1Ao1进水控制不配电M2Ao2出水控制不配电模拟量输出位 号M1Ao1M2Ao2注 释进水控制出水控制阀特性气开阀气开阀信号制III型III型常规控制方案NO0001注释锅炉液位控制出水流量控制方案单回