分散控制系统课程设计--串级汽温控制系统设计

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1、课程设计报告(2011-2012年度第二学期)名称：DCS课程设计题目：串级汽温控制系统设计院系：自动化系班级：测控0学号：2009学生姓名：指导教师：设计周数：一周成绩：日期：2012年6月14日任务书一、目的与要求1．了解DCS应用过程中的主要工作内容及应该注意的问题，并能根据应用目的，进行分散控制系统的设计组态、调试操作等工作。2．以LN2000分散控制系统为平台，完成DCS的组态。3．进行DCS的调试工作。二、进度计划序号设计(实验)内容完成时间备注1了解设计内容，阅读并理解课程设计指导书的要求。2011年

2、6月11日2熟悉LN2000分散控制系统软件的组态方法。2011年6月11日3进行组态设计要求的6项内容。2011年6月12日4进行系统调试2011年6月13日5上机答辩考核2011年6月13日6撰写课程设计报告2011年6月14日四、设计（实验）成果要求1．完成系统结构图及数据点清单，打印各步的组态设计图纸。2．对系统设计过程进行总结，完成并打印设计报告。五、考核方式3．按上述步骤逐项完成软件内容的设计，进行操作演示，并进行答辩。4．设计报告格式规范，内容详实。学生姓名：指导教师：2012年6月14日一、课程设计

3、正文1、串级汽温控制系统的设计锅炉过热汽温控制采用串级汽温控制系统,控制系统方框图如图2:已知系统中被控对象的传递函数为:被控对象导前区：（℃/%）被控对象惰性区：（℃/℃）图2串级汽温控制系统构成2、具体设计要求参考《过程控制》实例《二级减温调节系统》，完成数据库组态、SAMA图组态、流程图组态、操作器组态，趋势显示，并进行参数整定与系统调试。3、串级过热汽温控制系统工作原理图1所示的串级汽温控制系统，只要导前汽温发生变化，副调节器P就去改变减温水流量，初步维持后级过热器入口汽温在一定范围内，起粗调作用。而过热器

4、出口汽温的控制，则是通过主调节器PI来校正副调节器工作，只要未达到给定值，主调节PI的输出信号就不断递变化，使副调节器不断去控制减温水喷水量的变化，直到恢复到给定值为止。稳态时，导前汽温可能稳定在与原来数值不同的数值上，而主汽温则一定等于给定值。在串级汽温控制系统中，由于两个回路的任务及动态特性不同，可以选用不同的调节器。副回路及副调节器的任务是快速消除内扰，要求控制过程的持续时间较短，但不要求无差，故一般可选用纯比例调节器。当到前汽温惯性较大时，也可选用比例微分调节器。主回路及主调节器的任务是维持恒定，一般选用比

5、例积分调节器。当过热器惰性区较大时，也可选用比例、积分、微分调节器。图1串级汽温控制系统工作原理二、设计过程1、采用如下设计方案2、系统的平衡状态描述（1）、PID1的参数设置：K1比例增益：2，K2积分增益：0.6，动作方向：反作用。PID2的参数设置：K1比例增益：25，K2积分增益：0，动作方向：正作用。（2）、上一级过热器出口温度：设定为定值520度，该温度测点在喷水减温器之前。（3）、末级过热器出口温度：SP设定值为540度，为末级过热器出口温度。系统在稳态下，喷水减温器之前温度值为520度，减温水阀开度

6、为50%，经减温器引起40度的温降，形成末级过热器进口温度480度；实际末级过热器进口温度经惰性区，得到最终的末级过热器温度。3、系统性能测试（1）、主汽温度设定值的变化：将设定值SP进行改变，例如550度，观察自动调节系统的状态和工作变化。（2）、上一级过热器出口温度的变化：改变模块6的输出，表示上一级过热器出口温度发生了变化，实现扰动，观察自动调节系统的克服扰动的能截图如下：1、系统数据库2、组态流程图3、减温器喷水控制阀2、SAMA图13、SAMA图22、手动阀门开度50%7、外部扰动（设定值调为550）2、

7、内部扰动四、总结通过这次课程设计，使我已经对DCS的工程化设计有了一个初步的系统化概念。首先我了解了这次课程设计的任务是要做一个单回路温度控制系统和过热器二级减温控制系统，接着通过阅读文档了解了将要使用的LN2000DCS的基本知识，完成了系统IO清单。接着通过学习DAS组态使用说明，掌握了软件的使用注意事项，并按照步骤完成了单回路温度控制系统的设计，接着便把这些步骤应用到设计串级温度控制系统，数据库组态，SAMA图组态，流程界面组态，操作器组态，实时趋势图，并观看趋势图，达到了老师所要求的效果，完成了任务。这次学

8、习使我加深了DCS控制软件的使用，了解了自己以后工作的一些知识，对自己产生了深远的影响。谢谢老师的悉心指导！五、参考文献[1]、金以慧过程控制清华大学出版社（第一版）1993年4月[2]、王常力、罗安分布式控制系统（DCS）设计与应用实例电子工业出版社200年8月