DCS课程设计解析

课程设计报告

( 2014-- 2015年度第2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

学号：201202030105

学生姓名：范征宇

指导教师：翟永杰

设计周数：一周

成绩：

日期：2015 年7 月13 日

《控制装置与仪表A（DCS部分）课程设计》

课程设计

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，完成过热汽温控制系统的组态。

3．进行DCS的调试工作。

二、主要内容

分为组态设计和系统调试两个部分：

1．组态设计

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。

1．2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。

1．3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。

1．4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。

本设计要求能够模拟实现超温报警。

1．6趋势组态。

显示需要观察的数据点趋势图。

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。

三、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。D1

2 熟悉LN2000分散控制系统软件的组态方法。D1

3 进行组态设计要求的6项内容。D1～D2

4 进行系统调试D3～D4

5 撰写课程设计报告D4

6 上机答辩考核D5

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

1．设计报告内容及格式考查。

2．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。

《分散控制系统与现场总线技术》课程设计

报 告 书

一、分散控制系统课程设计的目的与要求

1、设计内容概要： 系统数据库建立：

首先我们进行系统数据库的组态工作，只有系统数据组态建立完成后才能进行后面的操作。其他的控制回路组态、画面组态等都是基于数据库组态完成的基础上进行的。数据组态的建立我们用LN2000软件进行。模块建立、数据点建立的过程中都要十分的仔细。已有的数据点不能再次应用，必须从新建立。同时录入数据错误只能删除数据点从新录入，甚至带来更大的故障。 控制算法组态

将系统设定的模拟量、开关量控制等功能用DCS 算法实现。以主汽温度串级控制为对象，模拟控制对象，构成闭合回路，完成控制算法。 画面组态

画面组态分为SAMA 图组态，图形界面组态。设计关于主汽温控制的简单流程图，实现各个测点与图形的连接。达到用图形控制系统的目的。 趋势显示

又系统数据库和各个组态图，打开实时趋势曲线显示，可以在模拟调试运行的系统观测各参数的变化曲线、及动态趋势。完成数据的实时监测。为数据报警、分析提供基础。 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。 本设计要求能够模拟实现超温报警。 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2θ发生变化，副调节器P 就去改变减温水流量θW ，初步维持后级过热器入口汽温2θ在一定范围内，起粗调作用。而过热器出口汽温1θ的控制，则是通过主调节器PI 来校正副调节器工作，只要1θ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θW 的变化，直到1θ恢复到

给定值为止。稳态时，导前汽温2θ可能稳定在与原来数值不同的数值上，而主汽温1θ则一定等于给定值。

P

Z

PI

+

+

θ

2

θ

1

W θ

图1 串级汽温控制系统工作原理

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1θ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。 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：222

0.8

()(115)W s W s θθ∆=-

=-∆+（℃/%） 被控对象惰性区：3

211)

201(125.1)(s s W +=∆∆=

θθ（℃/℃）