控制装置与仪表课程设计

控制装置与仪表课程设计

课程设计报告

( 2012-- 2013年度第二学期)

名称：控制装置与仪表课程设计

题目：炉膛压力系统死区控制系统设计院系：

班级：

学号：

学生姓名：

指导教师：

设计周数：一周

成绩：

日期：2013年7 月5日

一、课程设计(综合实验)的目的与要求

1.1 目的与要求

（1）认知控制系统的设计和控制仪表的应用过程。

（2）了解过程控制方案的原理图表示方法（SAMA图）。

（3）掌握数字调节器KMM的组态方法，熟悉KMM的面板操作、数据设定器和KMM数据写入器的使用方法。

（4）初步了解控制系统参数整定、系统调试的过程。

1.2设计实验设备

KMM数字调节器、KMM程序写入器、PROM擦除器、控制系统模拟试验台1

1.3 主要内容

1. 按选题的控制要求，进行控制策略的原理设计、仪表选型并将控制方案以SAMA

图表示出来。

2 . 组态设计

2．1 KMM组态设计

以KMM单回路调节器为实现仪表并画出KMM仪表的组态图，由组态图填写

KMM的各组态数据表。

2．2 组态实现

在程序写入器输入数据，将输入程序写入EPROM芯片中。

3. 控制对象模拟及过程信号的采集

根据控制对象特性，以线性集成运算放大器为主构成反馈运算回路，模拟控制对

象的特性。将定值和过程变量送入工业信号转换装置中，以便进行观察和记录。

4. 系统调试

设计要求进行动态调试。动态调试是指系统与生产现场相连时的调试。由于生产

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，要重新组态下装。

二、设计（实验）正文

1设计题目：炉膛压力系统死区控制系统设计（如附图1）

附图1：

引风机

炉膛压力系统死区单回路控制系统

2.设计步骤

2.1．按控制方案设计流程图（附图2）

附图2:

对如附图1所示的炉膛压力系统死区单回路控制系统，要求对炉膛压力进行单变量定值控制。炉膛压力经压力变送器测量后，由KMM模入通道送至调节器中。调节器输出AO1经A/D转换通道控制调节阀，控制炉膛压力。

控制要求：当调节器的给定值SP和测量值PV之偏差超过给定的监视值（15%）时，调节器自动切换至手动（M）方式。在偏差允许的范围内（15%），允许切入自动（A）方式。

2.2确定可编程调节器要求

输入输出要求：控制系统要求一路模拟量输入（模入）通道输入压力信号，一路模拟量输出（模出）通道输出控制信号控制压力调节阀。而KMM具有5路模入通道、3路模出通道（其中第一路模出通道AO1可另外同时输出一路4～20mA电流信号），可满足本系统控制要求；控制要求：设计单回路控制系统，采用带死区的PID调节器，使得测量值尽可能快的跟踪给定值变化，且超调量和衰减率满足一定得要求；

显示要求：给定值（SP）与测量值（PV）指示表（双针动圈指示表）

输出值指示

各种指示灯

操作要求：给定值和输出值的增减操作

2.3设计控制原理图（SAMA图）。

根据控制对象的特性和控制要求，进行常规的控制系统设计。SAMA图见附图3

附图3：

2.4绘制KMM组态图并填写KMM控制数据表

用所采用的控制仪表制造厂商提供的控制图例和组态方法，在控制装置中实现控制策略。KMM的组态方式是填表式组态方法，要根据控制要求画出KMM组态图并由组态图按KMM数据表格式填写控制数据表，为制作用户EPROM作准备。

(1)绘制KMM组态图

附图4是根据SAMA图绘制的KMM系统组态图。

附图4：

（2）根据KMM组态图填写控制数据表。

KMM组态通过填入以下7个数据表格实现。

①基本数据表

PROM管理编号：作芯片记号，指定一个四位数。

运算操作周期：1－100ms；2－200ms；3－300ms；4－400ms；5－500ms。

调节器类型：0－1PID(A/M)1；1－PID(C/A/M)；2－2PID(A/M)；3－2PID(C/A/M)。

上位计算机控制系统：0－无通信；1－有通信（无上位机）；2－有通信（有上位机）。

上位机故障时切换状态：0－MAN方式；1－AUTO方式。

PROM管理编号为组号，由实验顺序给定的；由于我们设计的是单回路控制系统，其他数值均为缺省值。

②输入处理数据表

输入使用：0－不用；1－用。

按工程显示小数点位置：0－无小数；1－1位小数；2－2位小数；3－三位小数。

开平方处理：0－直线；0－开平方处理。

开方小信号切除：给AI1～AI5设定的开方信号切除值。

传感器故障诊断：0－无诊断；1－诊断。

我们设计的是单回路控制系统，需要一个输入通道，选择了KMM调节器的AIR2通道作为输入。传感器故障诊断为无诊断，由于我们的测量信号都是压力信号，不需要进行进行补偿等处理，其他数值均缺省。

③PID数据表

PID操作类型：0－常规PID；1－微分先行PID。

PV跟踪：定值跟踪功能，0－无；1－有。

在这次设计中，PID调节器为常规调节方式，所以操作类型为0；设定PID的输入信号由通道2输入，PV输入编号为2。当调节器的输入偏差超过15%时，系统产生偏差报警。

④折线数据表

（