华北电力大学分散控制系统课程设计报告
DCS分散控制系统设计报告
《分散控制系统与现场总线技术》课程设计
报
一、分散控制系统课程设计的目的与要求
告
书
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． 以 LN2000 分散控制系统为平台，进行 DCS 的调试工作。 二、课程设计正文 1、设计内容概要： 本次课程设计主要有两个方面的工作：即是组态设计和系统调试： 1．1、组态设计 1．1．1 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。 1．1．2 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。 1．1．3 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。 1．1．4 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。 1．5 趋势组态。
分散控制系统课程设计
分散控制系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解分散控制系统的基本原理，掌握其主要组成部分及功能。
2. 学生能掌握分散控制系统在实际工业中的应用，了解其优缺点。
3. 学生能掌握分散控制系统中常见故障的诊断及处理方法。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，设计简单的分散控制系统方案。
2. 学生能通过实际操作，完成分散控制系统的调试和优化。
3. 学生能运用相关软件对分散控制系统进行模拟和分析。
情感态度价值观目标：1. 学生能认识到分散控制系统在现代化工业生产中的重要性，增强对工业自动化技术的兴趣。
2. 学生在实际操作中，培养团队合作精神和解决问题的能力。
3. 学生在学习和实践过程中，树立正确的工程观念和安全意识。
课程性质：本课程为高年级专业课程，旨在帮助学生将理论知识与实际工程应用相结合，提高解决实际问题的能力。
学生特点：学生具备一定的自动化基础知识和实践能力，对新鲜事物充满好奇心，具备较强的动手能力和创新精神。
教学要求：注重理论与实践相结合，强调实际操作和案例分析，培养学生的工程素养和实际应用能力。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 分散控制系统原理及结构- 系统概述：介绍分散控制系统的基本概念、发展历程和应用领域。
- 系统结构：分析分散控制系统的组成，包括控制器、执行器、传感器等。
- 基本原理：讲解分散控制系统的控制策略和算法。
2. 分散控制系统在实际工业中的应用- 应用案例分析：分析典型工业过程控制中分散控制系统的应用，如化工、电力等。
- 优缺点分析：探讨分散控制系统在实际应用中的优点和潜在问题。
3. 分散控制系统的设计与实现- 设计方法：介绍分散控制系统设计的基本原则和方法。
- 系统实现：讲解系统硬件和软件的配置与选型。
4. 分散控制系统故障诊断与处理- 故障分析：分析分散控制系统中常见的故障类型及原因。
- 诊断方法：介绍故障诊断的常用方法和技巧。
分散控制系统课设
<分散控制>课程设计学院:水电学院专业:热能与动力工程班级:一班学号: 100280135姓名:周明才指导老师:李临生引言随着自动化技术的发展和电力改革的深入以及厂网分开、竞价上网的政策实施,各电厂为实现降低成本、减少设备维护成本和缩短维护周期的目标要求,现代电力系统对自动化及工通讯的需求也日益提高。
另一方面,在火电厂,随着电力现场设备的增多及其自动化过程的复杂化,对辅控设备的数据采集与监控的要求也日益严格。
大型火力发电厂的辅助生产车间一般均是由水网、煤网、灰网组成,每一网都可独立成一个系统,每个控制点相对分散,不利于生产数据上传到网络。
随着企业对自动化要求的进一步提高,为便于生产管理者远方监控、调度、干预整个电厂的辅控车间运行的需要,达到减人增效之目的,使企业的经济效益最大化。
本文介绍了华电国际邹县发电厂(以下简称邹县电厂)四期工程2×1000MW机组用工业以太网实现的辅助车间控制网络系统的应用实例。
1 工业以太网的发展状况以太网及TCP / IP通信技术在IT行业获得了很大的成功,成为IT 行业应用中首选的网络通信技术,近年来已逐步向自动化行业发展,形成与现场总线技术竞争的局面,其发展状况可以归结如下2点：(1)自动化技术从单机控制发展到工厂自动化和系统自动化。
近年来,自动化技术发展使人们认识到,单纯提高生产设备单机自动化水平,并不一定能给整个企业带来好的效益;因此, 对企业自动化技术提出的进一步要求是将整个工厂作为一个系统实现其自动化,其目标是实现企业的最佳经济效益。
(2)工厂底层设备状态及生产信息集成、车间底层数字通信网络是信息集成系统的基础。
为满足工厂上层管理对底层设备信息的要求,工厂车间底层设备状态及生产信息集成是实现全厂M IS /SIS的基础。
这就决定了生产信息的实时性、可靠性以及兼容性,它必将成为现代电力产业工业通讯网络的发展目标。
2 工业以太网的特点2. 1 冗余性在程序控制系统中,PLC系统的专用通讯网络的冗余一直是一个比较难解决的问题,硬件方面如通讯网和通讯模块以及软件方面的通讯问题都不能解决,一旦通讯网和通讯块出现问题,整个通讯网络就会瘫痪。
华北电力大学分散控制系统课程设计报告
当今国内火电厂对单元机组的控制多采用分散控制系统（Distribute Control System，以下简称DCS），常见的DCS系统均含有事件顺序记录（Sequence of Event，以下简称SOE）系统。
SOE系统是DCS中用于异常记录的子系统。
随着火电机组日趋规模化和复杂化．生产过程信息瞬间千变万化。
当机组发生故障时，需要查找出真实原因，并采取相应措施．这时就需要对事件进行追忆打印。
而一般的历史数据记录只能做到秒级的分辨率，当事件发生后．往往同一秒内出现的信息很多，且不能分出先后顺序．这就给事故分析造成了很大的困扰。
而事件顺序记录系统(SOE)以毫秒级的分辨率获取事件信息．为热工和电气设备事故分析提供有力的证据。
可以说SOE是电厂重要的运行状态监测、记录、事故分析用设备。
1 SOE 量的采集原理和作用1.1 采集原理SOE 模块产生的信号叫SOE 量，即事件顺序记录（Sequence of event），目前主要应用于要求准确记录开关量输入时间的监控对象，以便区分多个受控对象动作的先后顺序。
SOE 采集模块通常要求能够以毫秒级的时间间隔评估输入信号状态，能对模块的输入进行预处理并以二进制值、计数器值或事件的形式将这些输入传输给PLC。
由于时标的存在，使得SOE 模块与常规的输入模块很不一样。
该类模块通常使用软件时钟创建毫秒级间隔时间。
该软件时钟通常借助外部时间信号（标准时间接受器）以1 min 的时间间隔进行同步。
外部时间信号可采用DCF77 信号或者GPS 时钟对时。
因此，从某种意义上说，SOE 信号相当于一个带时标的开入量，但它的分辨率更高。
1.2 SOE 量的主要作用在电厂监控系统中，国家设计规范要求对机组的运行工况（停机、发电、调相、抽水等）、6 kV 及以上电压断路器、反映厂用电源情况的断路器和自动开关、反映系统运行状况的隔离开关的位置信号、主要设备的事故及故障信号、以及主要设备的总事故及总故障信号进行采集。
发电厂dcs课程设计
发电厂dcs课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握发电厂DCS（分布式控制系统）的基本概念、组成及工作原理；2. 使学生了解发电厂DCS在电力生产过程中的应用及其重要性；3. 帮助学生掌握发电厂DCS的主要参数及其调整方法。
技能目标：1. 培养学生运用DCS进行电力生产过程监控、操作和故障处理的能力；2. 培养学生根据实际工况，对发电厂DCS进行参数调整和优化的能力；3. 提高学生在团队合作中沟通、协作及解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对发电厂DCS技术的兴趣，激发其探索精神；2. 增强学生环保意识，使其认识到DCS在提高发电效率、降低污染排放方面的重要作用；3. 培养学生严谨、细致、负责的工作态度，提高职业素养。
课程性质分析：本课程为专业实践课程，旨在通过理论学习与实际操作相结合，使学生掌握发电厂DCS的相关知识和技能。
学生特点分析：学生具备一定的电力生产基础知识，具备初步的计算机操作能力，但对DCS系统的了解较少，需要通过本课程的学习，提高其在实际工作中的运用能力。
教学要求：1. 注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力；2. 采用案例教学，使学生更好地理解DCS在发电厂中的应用；3. 加强团队合作训练，提高学生的沟通与协作能力。
二、教学内容1. 发电厂DCS系统概述：介绍DCS的定义、发展历程、系统组成及其在发电厂中的应用。
教材章节：第一章 发电厂DCS系统概述2. DCS系统硬件与软件：讲解DCS系统的主要硬件设备、功能及软件配置。
教材章节：第二章 DCS系统硬件与软件3. DCS系统通信与网络：分析DCS系统的通信原理、网络结构及通信协议。
教材章节：第三章 DCS系统通信与网络4. 发电厂DCS系统应用实例：通过实际案例，介绍DCS在发电厂中的具体应用，包括锅炉、汽轮机、发电机等设备的监控与控制。
教材章节：第四章 发电厂DCS系统应用实例5. DCS系统操作与维护：讲解DCS系统的基本操作方法、日常维护及故障处理。
华北电力大学《分散控制系统》课程设计——炉膛负压系统
实验报告院系：控制与计算机工程学院实验名称：《分散控制系统》课程设计——炉膛负压系统指导教师：李新利、梁庚、黄从智学生姓名：***同组人：孙建建学号：**********班级：创新自1101班日期：2015年3月25日《分散控制系统》课程设计一、目的与要求1．本课程设计目的是使学生掌握DCS的设计思想，知道如何安装和使用DCS，如何评价和选择DCS，以及如何在工程设计中合理地应用DCS。
2．按照被控系统的不同，将学生分成若干个设计小组，原则上每个小组的设计题目不能相同。
每个小组由两名学生组成，分别进行系统结构设计和硬件配置设计、控制策略或控制逻辑设计、系统组态设计、以及系统人机界面设计。
要求分工协作，相互配合，形成一个完整的设计方案。
二、主要内容1．本课程设计的具体名称如下：炉膛负压自动调节系统。
三、进度计划四、设计（实验）成果（一）系统结构与硬件配置设计在锅炉燃烧控制过程中，为了适应负荷变化一定要控制燃烧量B，而为了保证燃料的充分燃烧，就需要足够的助燃空气量。
这就要求在控制锅炉的燃料量的同时还要控制锅炉的送风量AF，得到最高的燃烧效率。
与此同时，锅炉的引风量EG也要加以控制，使炉膛的负压保持在一定的范围内。
如负压太小甚至变为正压，则炉膛内的火焰或者延期就有可能从炉壁缝隙或测点孔洞外逸，影像设备和运行人员的安全；如果路膛负压太大，又会使大量的冷空气进入炉内，这将增大引风机的负荷和排烟带走的热损失。
一般负压应控制在-20Pa左右。
如前所述，负压控制系统的任务在于调节烟道吸风机导叶开度以改变引风量，维持炉膛负压一定。
炉膛烟道的对象惯性很小，调节通道和扰动通道的特性都可以近似的认为是一个比例环节。
这是一类特殊的被控对象，简单的单回路系统并不能保证被控质量，因为被调量的反应太灵敏以致会激烈跳动。
考虑到该系统的被调量（炉膛负压）反映了吸风量与送风量之间的平衡关系，明显的改进措施是辅以前馈控制，即在送风量改变的同时也改变吸风量。
北华大学集散控制系统实习报告
北华大学电气信息工程学院《集散控制系统》课程实习报告班级：测控ＸＸ－ＸＸ学号：ＸＸ姓名：XXX专业名称：测控技术与仪器指导教师：宋文蕾目录实习题目 (3)实习内容 (3)实习目的 (3)实习要求 (3)硬软件介绍 (3)1.研华PCI1711 (3)2.MM420变频器 (4)3. PT330型压力变送器 (4)4.磁力离心泵 (5)5.霍尼韦尔电动执行器ML7420A8088-E调节型控制执行机构描述 (7)6.PID算法介绍 (7)7.组态王参数设置 (8)实习步骤 (8)1.液位控制系统硬件搭建 (8)2.工艺流程图 (9)前馈控制 (9)单回路控制 (11)串级控制 (11)系统调试及运行 (13)1.前馈控制 (13)2. 单回路控制 (14)3.串级控制 (15)实习心得 (17)附录 (18)参考文献 (18)实习题目液位控制系统的三种控制模式实习内容通过三种不同的控制模式来控制液位控制系统中电动调节阀开度，进而使液位达到一个平衡的液位，并且在有干扰的情况下很快达到一个自整定的过程。
画出工艺流程图和电气接线图。
实习目的集散控制系统的工程实践是集散控制系统教学体系中的一个重要环节。
对学生动手和创新能力的培养，工程素质的提高，具有不可替代的作用。
通过实习，增强了学生对集散控制系统各组成部分的感性认识，同时对相关理论的有关知识进行全面的复习和综合运用，从而培养了学生的工程意识，贯彻、执行国家标准的意识，为后续课程的理论教学和实践教学奠定基础。
实习要求1、了解系统组成及结构；2、能正确进行硬件连接；3、能熟练使用组态软件，并设计相关程序；4、完成温度、压力、液位、流量等常见工业对象的集散控制；5、按时出勤，安全操作，爱护设备；按照实习报告的内容及格式要求认真完成实习报告书。
硬软件介绍1.研华PCI1711PCI-1711是12位的低损耗多功能采集卡卡,具有独特的电路设计和完善的数据采集与控制功能,支持即插即用,具有FIFO的高速缓存,可灵活设定输入类型和范围,具有16通道单端模/数输入、16通道数字I/O和2通道数模输出,采集速率可达100kHz,可编程的计数/计时器可作为A/D转换的速度触发,同时具有通道自动搜索功能。
大型火电机组分散控制系统课程总结
课程实验总结报告课程名称:大型火电机组分散控制系统课程总结1 概述分散控制系统以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统。
它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机（Computer）、通讯（Communication）、显示（CRT）和控制（Control）等4C 技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。
在火电机组中分散控制系统运用十分广泛，在本学期课程中我们结合双鸭山600MW火电机组仿真对大型火电机组分散控制系统进行了更加深入的学习与运用。
课程中我们主要通过火电厂生产过程、热工测量与控制设备、模拟量控制系统、锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）、汽轮机电液调节及保护系统、旁路控制系统、辅机顺序控制系统等来更加深入学习分散控制系统以及实现火电厂热控系统调试。
2 火电厂热控系统2.1 火电厂生产过程热力发电厂以煤为燃料，煤在锅炉内燃烧，将锅炉里的水加热生成蒸汽，然后将来自锅炉的具有一定温度、压力的蒸汽经主汽阀和调节汽阀进入汽轮机内，依次流过一系列环形安装的喷嘴栅和动叶栅而膨胀做功，将其热能转换成推动汽轮机转子旋转的机械能，通过联轴器驱动发电机发电。
膨胀做功后的蒸汽由汽轮机排汽部分排出，排汽至凝汽器凝结成水，再送至加热器、经给水送往锅炉加热成蒸汽，如此循环。
也就是蒸汽的热能在喷嘴栅中首先转变为动能，然后在动叶栅中再使这部分动能转变为机械能。
工作原理就是一个能量转换过程，即热能--动能--机械能--电能。
最终将电发送出去。
而我们本课程的主要内容就是针对火电厂生产过程中的各个系统及设备来深入学习分散控制系统以及实现火电厂热控系统调试。
图2-1 火电厂生产过程2.2热工测量与控制设备2.2.1控制系统火电机组中的控制系统主要有三部分，即DCS、FCS和PLC。
DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），在国内自控行业又称之为集散控制系统。
dcs分散控制课程设计
dcs分散控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解分散控制系统的基本概念，掌握DCS的组成、工作原理及其在工业控制中的应用。
2. 学生能够描述DCS的主要技术特点，如开放性、可靠性、扩展性等，并能够分析这些特点在控制系统中的作用。
3. 学生能够运用所学知识，针对具体工业控制场景，设计基础的分散控制系统方案。
技能目标：1. 学生能够操作模拟DCS软件，进行基本的控制策略配置和系统调试。
2. 学生通过小组合作，能够完成一个简单的分散控制系统的搭建和运行，提高实际动手能力和团队协作能力。
3. 学生能够利用专业软件或工具，对分散控制系统进行故障诊断和分析，提出解决方案。
情感态度价值观目标：1. 学生通过对分散控制系统的学习，培养对自动化控制技术的兴趣，激发探究精神和创新意识。
2. 学生在学习过程中，能够认识到技术在工业生产中的重要性，增强社会责任感和工程伦理意识。
3. 学生通过小组合作，培养团队协作精神，提高沟通能力，学会相互尊重和包容。
本课程针对高年级学生的学习特点，注重理论与实践相结合，旨在通过系统的学习和实践，使学生不仅掌握分散控制系统的专业知识，而且能够将知识应用于实际问题的解决中，同时培养积极的情感态度和价值观。
二、教学内容本章节教学内容依据课程目标，紧密结合教材，主要包括以下几部分：1. 分散控制系统的基本概念与组成- 教材章节：第一章- 内容：DCS的定义、发展历程、系统组成及其功能。
2. 分散控制系统的技术特点与应用- 教材章节：第二章- 内容：DCS的开放性、可靠性、扩展性等技术特点，以及在各行业中的应用案例。
3. 分散控制系统的设计与实现- 教材章节：第三章- 内容：DCS的设计原则、步骤，控制策略配置，系统调试方法。
4. 分散控制系统的操作与维护- 教材章节：第四章- 内容：DCS的操作方法，故障诊断与分析，日常维护注意事项。
5. 分散控制系统实践项目- 教材章节：第五章- 内容：小组合作完成一个简单的DCS搭建和运行，包括控制策略设计、系统调试及优化。
分散控制系统课程设计
分散控制系统课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握分散控制系统的核心概念、原理和应用，培养学生分析和解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：–了解分散控制系统的定义、特点和分类；–掌握分散控制系统的主要组成部分及其功能；–理解分散控制系统的关键技术及其原理；–熟悉分散控制系统在工业生产中的应用。
2.技能目标：–能够运用所学知识分析和解决分散控制系统相关问题；–具备一定的实验操作能力和实验数据分析能力；–能够撰写相关的技术报告和论文。
3.情感态度价值观目标：–培养学生对新技术的敏感性和好奇心，激发学生学习兴趣；–培养学生团结协作、勇于探索的精神，增强学生的社会责任感和使命感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.分散控制系统的基本概念：介绍分散控制系统的定义、特点和分类，使学生对分散控制系统有一个整体的认识。
2.分散控制系统的组成部分：详细讲解分散控制系统的主要组成部分，如控制器、传感器、执行器等，以及各部分的功能和作用。
3.分散控制系统的关键技术：深入分析分散控制系统中的关键技术，如模糊控制、神经网络控制、自适应控制等，让学生掌握其原理和应用。
4.分散控制系统的应用：介绍分散控制系统在工业生产中的典型应用，如化工、电力、机械等，帮助学生了解分散控制系统在实际工程中的应用价值。
5.实验和实践：安排相应的实验和实践环节，使学生在实际操作中掌握分散控制系统的原理和应用，提高学生的实验技能和数据分析能力。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握分散控制系统的理论知识。
2.讨论法：学生进行课堂讨论，引导学生主动思考和分析问题，培养学生的创新能力和团队合作精神。
3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解分散控制系统在工程中的应用，提高学生的实际问题解决能力。
4.实验法：安排实验和实践环节，让学生在实际操作中掌握分散控制系统的原理和应用，培养学生的实验技能和数据分析能力。
分散控制系统课程设计
分散控制系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解分散控制系统的基本概念、组成原理及功能特点。
2. 掌握分散控制系统中各组成部分的作用及其相互关系。
3. 学会分析分散控制系统的性能指标，了解系统优化的基本方法。
技能目标：1. 能够运用所学知识对分散控制系统进行模块划分和参数设置。
2. 能够运用仿真软件对分散控制系统进行模拟与调试，分析并解决简单问题。
3. 能够通过小组合作，共同完成一个简单的分散控制系统的设计与实施。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动化技术及分散控制系统的兴趣，激发学习热情。
2. 培养学生具备良好的团队合作精神，学会倾听、沟通、协作。
3. 培养学生具备问题意识，敢于面对挑战，勇于创新实践。
课程性质分析：本课程为专业技术类课程，要求学生具备一定的理论基础和实践能力。
通过本课程的学习，使学生能够掌握分散控制系统的基本原理，提高解决实际问题的能力。
学生特点分析：学生为高中年级学生，具备一定的物理、数学基础，对新技术和新知识充满好奇心，但可能缺乏实际操作经验。
教学要求：1. 注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
2. 采用小组合作的形式，培养学生的团队合作精神和沟通能力。
3. 结合实际案例，激发学生的学习兴趣，提高解决问题的能力。
二、教学内容1. 分散控制系统基本概念：介绍分散控制系统的定义、分类及发展历程，使学生了解系统的基本结构和应用领域。
教材章节：第一章 分散控制系统概述2. 分散控制系统组成原理：讲解控制器、执行器、传感器等组成部分及其工作原理，分析各部分在系统中的作用。
教材章节：第二章 分散控制系统的组成与原理3. 分散控制系统功能特点：阐述分散控制系统的优点，如可靠性、实时性、灵活性等，对比集中控制系统，加深学生对系统特点的理解。
教材章节：第三章 分散控制系统的功能与特点4. 性能指标与系统优化：分析系统性能指标，如稳定性、快速性、精确性等，介绍优化方法，如PID控制、模糊控制等。
分散控制课程设计.
课程设计报告( 2014 -- 2015 年度第 1学期)名称：分散控制系统与现场总线技术题目：直流锅炉过热蒸汽温度控制系统院系：控制与计算机工程学院班级：学号：学生姓名：指导教师：梁庚设计周数：一周成绩：日期：2015年01 月03 日一、课程设计的目的与要求1.1课程设计的目的：分散控制系统与现场总线技术是自动化专业本科层次的一门必修课程，本课程设计是配合该课程的学习而设置的，旨在引导学生对在课堂上掌握的分散控制系统与现场总线技术的相关知识进行灵活、综合的运用，培养学生的独立思考和工程设计能力，引导学生将理论和实践相结合，增强解决实际问题的能力，巩固在测控自动化、DCS、FCS领域所必须具备的基础知识、基础理论，培养学生分析、解决测控领域和工程中实际问题的能力。
1.2本次课设的要求：在深入理解、消化课堂所学知识和教师指导设计的前提下，通过一定程度的调研和搜资，通过实际设计，深入了解和掌握电厂中多种典型自控系统的工作原理、特点，使用FCS控制策略组态软件构建基于FCS 的控制方案，巩固课堂所学知识，理论密切联系实际。
要做到：A较为详细的阐述所设计的控制系统的工作原理；B论述所设计的控制系统的实现方案，画出基本的基于SAMA图的控制策略组态图；C基于DCS或FCS的控制系统的实现的硬件选型及说明；D课程设计的收获和体会。
二、设计正文2.1控制系统的任务及控制策略选择本次课设的设计对象是：600MW超临界直流锅炉过热蒸汽温度控制系统,需要将其过热汽温控制在可调范围内。
由于直流锅炉的给水顺序通过加热区、蒸发区、过热区，一次全部变过热蒸汽，三段受热区没有固定分界面，因此只有维持燃水比不变，才会使受热区段相对固定，从而保持蒸汽温度稳定。
而且过热汽温度控制系统是一个多干扰，大迟延，变工况的系统，其多干扰体现在：锅炉的结构不同，过热器的结构布置也不同，影响汽温变化的因素很多，主要为蒸汽流量扰动、烟气流量扰动、减温水扰动三大方面，负荷和燃烧工况也对其有影响；大迟延体现在：管排数量庞大、布置复杂、蒸汽管道流程长；变工况体现在：锅炉要在全工况范围运行，动、静态特性变化显著。
分散式控制系统课程设计
分散式控制系统课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握分散式控制系统的核心概念、原理和应用，培养学生分析和解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：–理解分散式控制系统的定义、特点和分类。
–掌握分散式控制系统的主要组成部分及其功能。
–熟悉分散式控制系统的应用领域和优势。
2.技能目标：–能够运用所学知识分析和解决分散式控制系统实际问题。
–具备一定的动手能力，能够进行简单的分散式控制系统设计和调试。
3.情感态度价值观目标：–培养学生对新技术的敏感性和好奇心，激发学生学习兴趣。
–培养学生团队协作精神，提高学生沟通能力和团队意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.分散式控制系统概述：介绍分散式控制系统的定义、特点和分类，使学生对分散式控制系统有一个整体的认识。
2.分散式控制系统的组成：详细讲解分散式控制系统的主要组成部分，包括控制器、执行器、传感器等，并阐述各部分的功能。
3.分散式控制系统的应用：介绍分散式控制系统在工业、农业、医疗等领域的应用实例，让学生了解分散式控制系统的实际应用价值。
4.分散式控制系统的设计与调试：讲解分散式控制系统的设计原则和方法，以及调试技巧，培养学生实际操作能力。
5.分散式控制系统的发展趋势：介绍分散式控制系统的发展历程和未来发展趋势，激发学生对新技术的研究兴趣。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：通过讲解分散式控制系统的相关概念、原理和应用，使学生掌握基本知识。
2.案例分析法：分析实际案例，使学生了解分散式控制系统在实际工程中的应用。
3.实验法：学生进行实验，培养学生动手能力和实际操作技能。
4.讨论法：学生进行分组讨论，促进学生思考和团队协作。
四、教学资源为实现教学目标，我们将采用以下教学资源：1.教材：选用国内权威出版社出版的《分散式控制系统》教材，作为学生学习的主要参考资料。
2.参考书：推荐学生阅读相关领域的经典著作和最新研究成果，以拓宽知识面。
分散控制系统1
输入
信息获取与 处理
推理机构
控制规则库
被控对象
输出
-
检测装置
专家控制
华北电力大学
对连续过程的控制
模糊控制器（计算机）
A/D －
计算 控制 变量
模糊 量化 处理
模糊 控制 规则
模糊 决策
非模 糊化 处理
D/A
传感器
被控对象
执行机构
模糊控制
华北电力大学
对离散过程的控制
• 程序控制或逻辑控制 • 以状态控制为主， • 非连续对象、非连续过程 • 按照一定的方式改变被控对象的状态或位置。 • 有很明显的起点和终点。 • 要素： • 动作时间、动作顺序、逻辑关系
华北电力大学
1.3.4 近代仪表控制系统 – 单元式组合仪表
• 20世纪60年代后期 • 将测量、控制计算、执行及显示、设定
及显示、记录等功能分别由不同的单元 实现，互相之间采用某种标准的物理信 号实现连接，并根据控制功能的需求进 行灵活的组合。
华北电力大学
单元式组合仪表
• 两大类： • 1）气动单元组合仪表：以经过干燥净
分散控制系统
华北电力大学 自动化系
华北电力大学
华北电力大学 杰德控制工程研究中心
• 负责人：韩璞 教授/博导 • 开发经验： • 济南：鲁能控制工程有限公司——LN2000
山东省科技进步一等奖 • 南京：国电南自——PAS300M分散控制系统 • 西安：西安热工研究院——FCS165现场总线
控制系统的开发 • 开发工作：源码级
• 1）脉冲量
华北电力大学
SOE量
• 2）SOE量 • Sequence of Event • 特殊的开关量 • a. 仅在现场设备的状态发生变化时产生 • b. 不仅表示状态改变后的状态，还要记录出
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0 引言随着自动化技术的发展和电力改革的深入以及厂网分开、竞价上网的政策实施,各电厂为实现降低成本、减少设备维护成本和缩短维护周期的目标要求,现代电力系统对自动化及工通讯的需求也日益提高。
另一方面,在火电厂,随着电力现场设备的增多及其自动化过程的复杂化,对辅控设备的数据采集与监控的要求也日益严格。
大型火力发电厂的辅助生产车间一般均是由水网、煤网、灰网组成,每一网都可独立成一个系统,每个控制点相对分散,不利于生产数据上传到网络。
随着企业对自动化要求的进一步提高,为便于生产管理者远方监控、调度、干预整个电厂的辅控车间运行的需要,达到减人增效之目的,使企业的经济效益最大化。
本文介绍了华电国际邹县发电厂(以下简称邹县电厂)四期工程2×1000MW机组用工业以太网实现的辅助车间控制网络系统的应用实例。
1 工业以太网的发展状况以太网及TCP / IP通信技术在IT行业获得了很大的成功,成为IT 行业应用中首选的网络通信技术,近年来已逐步向自动化行业发展,形成与现场总线技术竞争的局面,其发展状况可以归结如下2点：(1)自动化技术从单机控制发展到工厂自动化和系统自动化。
近年来,自动化技术发展使人们认识到,单纯提高生产设备单机自动化水平,并不一定能给整个企业带来好的效益;因此, 对企业自动化技术提出的进一步要求是将整个工厂作为一个系统实现其自动化,其目标是实现企业的最佳经济效益。
(2)工厂底层设备状态及生产信息集成、车间底层数字通信网络是信息集成系统的基础。
为满足工厂上层管理对底层设备信息的要求,工厂车间底层设备状态及生产信息集成是实现全厂M IS /SIS的基础。
这就决定了生产信息的实时性、可靠性以及兼容性,它必将成为现代电力产业工业通讯网络的发展目标。
2 工业以太网的特点2. 1 冗余性在程序控制系统中,PLC系统的专用通讯网络的冗余一直是一个比较难解决的问题,硬件方面如通讯网和通讯模块以及软件方面的通讯问题都不能解决,一旦通讯网和通讯块出现问题,整个通讯网络就会瘫痪。
若通讯网络系统采用工业以太网,通过工业服务器和数据交换机,就能采用冗余配置,通过交换机,可以任意扩展通讯模块且可采用多层通讯结构。
2. 2 开放性在控制系统中,一般有2级网络,过程控制网和实时监控网。
在过程控制网中,专用网络的开放性是制约PLC 发展的一个重要原因,一个生产厂商的PLC不能兼容别的生产厂商的PLC,而在一个大型火力发电厂,若要统一PLC 型号几乎是不可能的。
采用工业以太网,就很好地解决了联网问题。
目前,已经推出了工业以太网的通讯模块,也有了适用工业以太网的通讯协议,这是过程控制网采用以太网的开放性的优点。
在监控网中,采用工业以太网既可以与下一级过程控制网统一通讯,又可以与厂级通讯网实现通讯(如SIS和M IS等系统),使辅助车间的信息均可在厂级通讯系统中进行监控。
2. 3 扩展性系统的扩展性可体现在系统的灵活性中,而工业以太网是一个很灵活的网络,只需在控制子系统中增加以太网卡和在上位机监控系统中增加以太网模块,并进行一些编程,即可实现监控。
专用网的总长度一般不超过3 km,而采用工业以太网的总长度可达到30km以上。
2.4 可靠性实际上,以太网具有更高的可靠性。
在网络的通讯数据量相同时,工业以太网的负荷率比令牌网的负荷率降低50% 。
一般来说,专用网的通讯速率是10Mbit/ s,而工业以太网速率可达到100Mb it / s,甚至1 000Mb it / s,大大提高了系统监控的实时性。
3 工业以太网在邹县电厂四期工程中的应用3. 1 系统结构邹县电厂四期工程辅助车间主要有输煤、除灰渣、中水、反渗透、化水处理、制氢站、综合水泵房、暖通等系统, 输煤还包括翻车机、斗轮机及煤水处理等系统。
整个辅控车间系统的网络结构采用可靠性高的双冗余星型结构。
双冗余星形结构较单一星形结构网络可靠性更高。
辅助车间控制网络通过网络中心交换机与其他站点交换机连接,构成网络的主干。
该网络采用1 000Mb it / s的光纤以太网作为数据传输的媒体;而控制层采用以太网连接。
网络拓扑结构采用可靠性高的双冗余的星型结构,将网络中心交换机与各站交换机用光纤连接, 构成1000Mbit/ s快速以太网主干, 其结构如图1所示。
3. 2 各辅助车间PLC控制系统各个辅助车间控制系统配置了2台美国Nematron上位机(小系统配置1台上位机),操作系统为Windows 2000, 分别作为操作管理、维护分析用途的人机界面设备,在以太网上它们是独立对等节点。
PLC 采用法国施耐德公司昆腾系列产品, CPU为140 CPU 534 14A。
本地站必须配置Modbus Plus通信模板140NOM 21200,远程I/O 方案各站点必须配置适配模板, 主站采用140CRP93200。
远程站采用140CRA9- 3200。
为保证PLC系统的完整性,配备了系统所需的各种接头、分支器、终端器、电缆, 各车间PLC配置时I/O点裕量不小于10%,机架槽位裕量不小于10%。
上位机监控软件为Intellution公司的I FIX最新3. 5版本,开发版及运行版1 套,使系统既有较好的运行实时性和多任务性,又有良好的开放性和稳定性。
上位机监控软件应支持分布式Client /Server结构, 并支持冗余以太网,各辅助车间PLC结构图如图2所示。
3. 3网络系统各辅助车间均采用可编程序控制器( PLC )实现控制功能,并对这些车间采用联网集中监控方式,辅助车间监控网采用速率为1 000Mbit / s工业以太网(光纤) ,网络通讯介质冗余配置, 监控点设在主厂房集中控制室,即在辅助车间监控网的操作员站上完成对邹县电厂三期化学水除盐处理、邹县电厂四期化学水超滤反渗透处理、中水处理、除灰渣、制氢站、综合水泵房、空调采暖加热站等系统的监视与控制,并能对输煤程控系统进行远方监视。
为在系统调试、启动初期以及生产巡检时方便运行操作,各辅助车间程控系统还设有各自的监控上位机。
各辅助车间程控PLC系统与其车间监控上位机的组网方式采用网速为100Mbit / s以太网。
在集控室操作员站可以对所有辅助系统进行监视操作, 就地操作员站只能对本系统操作进行操作。
集控室操作员站与就地操作员站相互闭锁, 同一时间只能由一个站操作。
网络控制站点配置见表1。
辅助车间网络结构图配置如图3所示。
3.4网络系统技术功能介绍辅助车间控制网络采用网速为1000Mbit / s工业以太网(光纤) ,网络通讯介质冗余配置, 控制系统网络易于组态、易于使用、易于扩展。
网络系统采取有效措施以防止各类计算机病毒的侵害和数据丢失。
全厂辅助车间控制网络设计按站点数不小于20个、I/O点容量不小于8000点、标签量点不小于20000点来配置。
3. 4.1硬件所有硬件都是制造厂的标准产品或标准配置。
所有功能相同的硬件设备统一型号,利于减少备品备件的型号和数量。
所有设备能在强电场、强磁场和振动环境中连续稳定运行,能在环境温度0 ~50和相对湿度10% ~ 95% (不结露)的环境中连续运行。
网络配备2台独立的上位监控机做为操作员站, 2台上位机之间有操作上的互相闭锁功能,另外配1台工程师站以便于软件的开发、组态工作。
操作员站运行监视具有数据采集、LCD 画面显示、参数处理、越限报警、制表打印以及各系统PLC 参数设置、控制逻辑的修改、系统的调试等功能。
对控制系统的组态不能影响系统的正常运行。
辅助车PLC 网络控制系统中的主干网络采用网速为1000Mbit/ s工业以太网光缆,采用双缆冗余结构。
网络保证各站点的信息在网络上正确传递,并满足实时控制的需要。
网络通讯负荷最繁忙时不大于20%。
在整个网络不能正常工作时,各系统车间PLC能独立工作以保证各系统车间和设备的安全性。
网络配备1台容错服务器,CPU互为热备用,做为上位机与PLC 之间的通讯通道, 配置有独立的数据库, 并作为网关计算机负责与厂级监控信息系统（SIS）的接口(网速为1000Mbit/ 光口)。
辅网电源柜布置在集控楼电子设备间,并设双路电源自动切换开关, 任一路电源断电不影响系统正常工作,以保证系统上位机、服务器、交换机的供电。
系统提供UPS装置1套,以保证工业电源失去时系统柜、上位机、服务器、交换机的供电。
3. 4. 2 软件软件部分主要由监控软件、编程软件以及实时数据库组成, 它们分别实现全厂辅助车间网络上位机的监控、各车间PLC 逻辑控制功能以及系统内部、外部的数据接口。
软件功能主要指监控软件的要求, 它是基于多任务、多平台、实时性好、开放性好的集成软件包, 标准画面和用户组态画面均汉化。
上位机在中文版Window s 2000环境下运行,监控软件采用Intllution公司的I FIX 最新版本;服务器采用Server版,操作员站采用Client版,确保系统既有较好的运行实时性,又有良好的开放性。
编程软件基于Windows 2000环境下运行,能对各系统PLC进行控制算法和逻辑组态的软件。
编程软件支持功能块图、梯形图、顺序功能流程图、指令表、结构化文本等多种方法编程,既可离线又可在线进行组态。
实时数据库安装于系统的容错服务器内,提供操作员站和厂级监控信息系统( S IS)的数据接口。
对系统组态的修改在工程师工作站上进行。
不论该系统是在线或离线都能对系统的组态进行修改。
系统内增加或变换一个测点,不必重新编译整个系统的程序。
软件功能主要指监控软件的要求,它是基于多任务、多平台、实时性好、开放性好的集成软件包,主要具有以下功能:显示功能;安全功能;历史数据管理;打印报表;事件记录;监控TAG 及调试;数据库接口与数据通讯;控制操作功能。
3 . 4. 3 画面设计规则按照各系统工艺流程图设计LCD画面,设有足够的幅数以保证各工艺系统和控制对象的完整性及所控系统的运行和控制状况。
各系统的监控画面统一,使各系统具有统一的风格,统一的操作方式,并能合理、灵活地进行切换和调用。
可显示系统内所有的过程点,包括模拟量输入、模拟量输出、数字量输入、数字量输出、中间变量和计算值。
3. 4. 4网络系统分配方案华电国际邹县发电厂辅助车间控制网络系统在设计时已经考虑到方便实用、易于维护的原则,对系统硬件大部分都做了明确要求,即是大厂家的一线产品,做到硬件品种单一化,以利于人员培训和降低维护费用。
辅助车间控制网络系统从根本上来说也是一个完整的PLC系统, 唯一的区别之处在于它包含整个电厂辅助车间的PLC 控制系统,是各个车间PLC控制的整合。
例如公用系统的综合水泵房控制,只要控制1套PLC,仅在它的MBE 里面配置了综合水泵房的PLC地址即可。