串级过热汽温控制系统

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1、课程设计报告(2014--2015年度第二学期)名称：控制装置与仪表A（DCS部分）课程设计题目：过热汽温控制系统组态院系：自动化系班级：测控1201班学号：201202030102学生姓名：蔡文斌指导教师：翟永杰设计周数：一周成绩：日期：2015年7月15日12报告书一、课程设计的目的与要求1.1设计目的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，完成过热汽温控制系统的组态。3.进行DCS的调试工作。1.2主要内容本设计分为组态设计和系统调试两个部分。1.2.1组态设计（一

2、）系统配置组态主要是指DCS中工程师站、操作员站、控制站的主机系统配置信息及外设类型，I/O－卡件信息，电源布置，控制柜内安装接线等。此部分内容作为了解内容，不进行具体组态。（二）实时数据库组态数据库组态是系统组态中应尽早完成的工作，因为只有有了数据库，其他的组态工作（控制回路组态、画面组态等）才可以调试。数据库组态一般通过专用软件进行，数据录入时一定要认真仔细，数据库中一个小的错误就会给运行带来极大的麻烦，如造成显示错误、操作不当甚至死机故障。(三)控制算法组态控制算法组态指的是将系统设计时规定的模拟量控制、开关量控制等功能用DCS算法予以实现。本设计以主汽温度串级控制策略为对象，并

3、且模拟控制对象，构成闭环回路，完成这些控制算法的组态工作。（四）操作员站显示画面组态运行人员主要通过操作员站画面来观察生产过程运行情况，并通过画面提供的软操作器来干预生产过程，因此画面设计是否合理、操作是否方便都会对运行产生重要影响。本设计要求设计关于主汽温控制的简单流程图画面、趋势画面、参数显示画面、操作画面，并把有关的动态点同控制算法连接起来。（五）报警显示在数据库中进行温度报警值设置，在运行界面中显示报警窗口。12本设计要求能够模拟实现超温报警。（六）趋势组态显示需要观察的数据点趋势图。1.2.2系统调试设计要求进行动态调试。实际工作中的动态调试是指系统与生产现场相连时的调试。由

4、于生产过程已经处于运行或试运行阶段，此时应以观察为主，当涉及到必需的系统修改时，应做好充分的准备及安全措施，以免影响正常生产，更不允许造成系统或设备故障。动态调试一般包括以下内容：1）观察过程参数显示是否正常、执行机构操作是否正常；2）检查控制系统逻辑是否正确，并在适当时候投入自动运行；3）对控制回路进行在线整定；4）当系统存在较大问题时，如需进行控制结构修改、增加测点等，应尽量在停机状态下重新组态下装。若条件不允许，也可进行在线组态，但要熟悉在线组态的各个环节并做好应急措施。1.2串级过热汽温控制系统的组成及特点图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

5、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。图1串级汽温控制系统工作原理12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

6、的任务是维持恒定，一般选用比例积分调节器。当过热器惰性区较大时，也可选用比例、积分、微分调节器。1.3串级汽温控制系统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二、课程设计内容2.1串级控制系统和单回路控制系统的比较2.1.1串级控制系统（一）串级控制系统数据库组态图串级控制系统数据库组态图如图3所示。图3串级汽温控制系统构成12（二）串级控制系统控制逻辑组态图串级控制逻辑SAMA图如图4和图5所示。图4第一页SAMA图图5第二页SAMA图（三）串级控制系统

7、流程界面组态图串级控制系统流程界面图组态如图6所示。12图6串级控制系统流程界面图组态图（四）串级控制系统操作窗口组态图串级控制系统操作窗口组态图如图7所示。图7串级控制系统操作窗口组态图（五）串级控制系统趋势图串级控制系统在给定值扰动下的趋势图如图8所示12图8串级控制系统在给定值扰动下的趋势图串级控制系统在外扰下的趋势图如图9所示。图9串级控制系统在外扰下的趋势图2.1.2单回路控制系统（一）单回路控制系统数据库组态图单回路控制系统数据库组