分散控制系统课程设计--串级汽温控制系统设计

合集下载

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。

热工控制系统--实验三--过热汽温串级控制系统仿真实验

实验三过热汽温串级控制系统仿真实验一、实验目的1、了解过热汽温串级控制系统的结构组成。

2、掌握过热汽温串级控制系统的性能特点。

3、掌握串级控制系统调节器参数的实验整定方法。

4、分析不同负荷下被控对象参数变化对控制系统控制品质的影响。

二、实验原理本实验以某300MW 机组配套锅炉的过热汽温串级控制系统为例，其原理结构图如下图所示：过热器过热器喷水减温器图3－1 过热汽温串级控制系统原理结构图由上图，可得过热汽温串级控制系统的方框图如下：扰动图3－2 过热汽温串级控制系统方框图● 主调节器在图3－2所示的过热汽温串级控制系统中主调节器()1T W s 采用比例积分微分（PID ）调节器，其传递函数为：()11111111111T d p i d i W s T s K K K s T s s δ⎛⎫=++=++ ⎪⎝⎭式中：1p K ——主调节器比例系数(111p K δ=)；1i K ——主调节器积分系数(1111i i K δ=)； 1d K ——主调节器微分系数(111d d K T δ=)。

● 副调节器在图3－2所示的过热汽温串级控制系统中副调节器()2T W s 采用比例（P ）调节器，其传递函数为：()2221T p W s K δ==式中：2p K ——副调节器比例系数(221p K =)。

● 导前区对象在图3－2所示的过热汽温串级控制系统中导前区对象()2W s 在50％和100％负荷下的传递函数分别为：（1）50％负荷下导前区对象传递函数：()3.076251s -+（2）100％负荷下导前区对象传递函数：()0.815181s -+● 惰性区对象在图3－2所示的过热汽温串级控制系统中惰性区对象()1W s 在50％和100％负荷下的传递函数分别为：（1）50％负荷下惰性区对象传递函数：()31.119421s +（2）100％负荷下惰性区对象传递函数：()31.276181s +三、实验步骤1、在MATLAB软件的Simulink工具箱中，打开一个Simulink控制系统仿真界面，根据图3－2所示的过热汽温串级控制系统方框图建立仿真组态图如下：图3－3 过热汽温串级控制系统仿真组态图惰性区对象传递函数模块的建立惰性区对象传递函数为三阶惯性环节，在组态图中采用建立子模块的方式建立惰性区对象传递函数模块。

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。

小型余热锅炉温度串级控制系统设计..

课程设计任务书学生姓名：专业班级：自动化0804 指导教师：工作单位：自动化学院题目：小型余热锅炉蒸汽温度串级控制系统的设计初始条件在冶金等生产行业中依靠高温烟气作为热源的余热锅炉使用普遍,这种小型锅炉的主要作用是对烟气进行降温,同时产生蒸汽供其他生产工序使用。

特点是：由于烟气流量和温度由前一个工序决定,直接导致锅炉热源不稳定。

针对小型余热锅炉的特点，设计一控制系统(主被控变量为温度，副被控变量为锅炉内的水温，控制变量为流入锅炉的水流量，干扰变量为前一个工序产生的烟气流量和温度），使出口蒸汽温度为360℃，稳态误差为±6℃。

要求完成的主要任务：1、了解小型余热锅炉设备组成及其生产工艺2、基于对象特点分析并结合控制策略，绘制温度控制系统方案图3、确定系统所需检测元件、执行元件、控制器技术参数4、撰写系统调节原理及调节过程说明书5、总结课程设计的经验及收获.时间安排12月19日选题、理解课题任务、要求12月20日方案设计12月21—28日参数计算、撰写说明书12月29日答辩指导教师签名： 2011年 12月 29 日系主任(或责任教师）签名： 2011年 12月 29 日摘要节约能源，提高生产工艺过程中的能量利用率和开发研究新的节能技术已成为各国研究能源利用技术的主要课题。

冶金等生产行业依靠高温烟气作为热源的余热锅炉使用普遍，这种小型锅炉的主要作用是对烟气进行降温，同时产生蒸汽供其他生产工序使用。

本文先介绍了余热锅炉的结构和原理，控制系统采用串级控制以提高系统的控制性能,关键字余热锅炉串级温度控制 PID整定 Matlab仿真武汉理工大学《仪表与过程控制系统》课程设计说明书目录1小型余热锅炉设备组成及生产工艺 01。

1余热锅炉定义 01.2余热锅炉设备组成 01.3工作原理 (1)1。

4余热锅炉的分类与特点 (1)1。

5余热锅炉现状及发展 (2)2小型余热锅炉蒸汽温度控制系统设计 (4)2。

课程设计--加热炉温度串级控制系统（设计部分）

加热炉温度串级控制系统设计摘要：生产自动控制过程中 ,随着工艺要求 ,安全、经济生产不断提高的情况下 ,简单、常规的控制已不能适应现代化生产。

传统的单回路控制系统很难使系统完全抗干扰。

串级控制系统具备较好的抗干扰能力、快速性、适应性和控制质量，因此在复杂的过程控制工业中得到了广泛的应用．对串级控制系统的特点和主副回路设计进行了详述，设计了加热炉串级控制系统，并将基于MATLAB的增量式PID算法应用在控制系统中．结合基于计算机控制的PID参数整定方法实现串级控制，控制结果表明系统具有优良的控制精度和稳定性．关键词：串级控制干扰主回路副回路Abstract:Automatic control of production process, with the technical requirements, security, economic production rising cases, simple, conventional control can not meet the modern production. The traditional single-loop control system is difficult to make the system completely anti-interference. Cascade control system with good anti-jamming capability, rapidity, flexibility and quality control, and therefore a complex process control industry has been widely used. Cascade co ntrol system of the characteristics and the main and sub-loop design was elaborate, designed cascade control system, furnace, and MATLA B-based incremental PID algorithm is applied in the control system. Combination of computer-based control method to achieve PID parameter tuning cascade control, control results show that the system has excellent control accuracy and stabilityKeywords:Cascade control, interference, the main circuit, the Deputy loop目录1.前言 (2)2、整体方案设计 (3)2.1方案比较 (3)2.2方案论证 (5)2.3方案选择 (5)3、串级控制系统的特点 (6)4. 温度控制系统的分析与设计 (7)4.1控制对象的特性 (7)4.2主回路的设计 (8)4.3副回路的选择 (8)4.4主、副调节器规律的选择 (8)4.5主、副调节器正反作用方式的确定 (8)5、控制器参数的工程整定 (10)6 、MATLAB系统仿真 (10)6.1系统仿真图 (11)6.2副回路的整定 (12)6.3主回路的整定 (14)7.设计总结 (16)【参考文献】 (16)1.前言加热炉是炼油、化工生产中的重要装置之一。

过热汽温串级控制系统的设计

引言火电厂锅炉汽温控制系统具有大迟延、大惯性的特点，且影响汽温变化的扰动因素很多，如蒸汽负荷、烟气温度和流速、火焰中心位置、减温水量、给水温度等等，这些扰动会极大影响机组的平安、经济运行。

本设计的工作意义是：大型火电厂锅炉过热汽温对电厂平安经济运行有着重要影响, 过热蒸汽温度是锅炉汽水系统中温度最高点，如果蒸汽温度过高就会使过热器和汽轮机高压缸承受过高的热应力而损坏，威胁机组的平安运行。

如果过热蒸汽温度偏低，那么蒸汽含水量增加，会降低电厂的工作效率，甚至会使汽轮机带水，从而缩短汽轮机叶片的使用寿命。

所以控制好过热器出口温度非常重要。

通常要求它的温度保持在额定值5范围内。

常规的蒸汽温度控制方案大致可分为两种: 一种是串级控制, 另一种是导前微分控制。

目前该领域的控制方法有：过热汽温FPID(模糊PID)控制系统, 基于控制历史的过热汽温模糊串级控制系统，过热汽温鲁棒PID控制系统，但以上方法都只是理论研究，应用于实际生产之中的控制方式以传统方法为主。

继续提高主汽温、再热汽温的控制品质，仍具有较高的理论与实用价值。

本文以过热汽温串级控制系统的思路对被控对象进行研究与分析，针对被控对象的大延迟，不确定等特点，选择串级控制系统能够获得较好的抗干扰性能和动态特性。

第一章单元机组燃烧系统本课题研究对象为200MW单元机组过热汽温串级控制系统，锅炉为高温、亚临界压力、中间再热、自然循环、单炉膛前后对冲燃烧、燃煤粉汽包炉，下面将先介绍锅炉的燃烧系统。

1.1 燃烧室(炉膛)炉膛断面尺寸为深12500mm、宽13260mm的矩形炉膛其深宽比为。

这样近似正方形的矩形截面为四角布置切圆燃烧方式创造了良好的条件。

从而使燃烧室四周的水冷壁吸热比拟均匀，热偏差较小。

燃烧室上部布置四大片分隔屏过热器，便于消除燃烧室上方出口烟气流的剩余旋转，减少进入水平烟道的烟气温度偏差。

汽包，壁厚145mm，筒身长20500mm，汽包横向布置在锅炉前上方，汽包内径为1743筒身两端各与半球形封头相接，筒身与封头均用BHW-35钢材制成。

分散控制系统课程设计

《分散控制系统与现场总线技术》课程设计任务书一、目的与要求1．通过本课程设计教学环节，使学生加深对所学课程内容的理解和掌握；2．结合工程问题，培养提高学生查阅文献、相关资料以及组织素材的能力；3．培养锻炼学生结合工程问题独立分析思考和解决问题的能力；4．要求学生能够运用所学课程的基本理论和设计方法，根据工程问题和实际应用方案的要求，进行方案的总体设计和分析评估；5.报告原则上要求依据相应工程技术规范进行设计、制图、分析和撰写等。

二、主要内容1．每个学生依据个人情况选择课程设计题目；2．分散控制系统抗干扰技术与安全可靠性措施综述；3．分散控制系统工程应用方案设计分析；4．现场总线技术发展应用综述；5．基于现场总线技术的工程应用方案设计分析；6．分散控制系统差错、容错控制技术设计分析；7．工程师站、操作员站功能应用综述；8．现场控制站工程应用控制方案设计分析；8．SOE、事故追忆技术分析综述；9．分散控制系统接地系统设计与可靠性分析；10.分散控制系统电源安全供电系统配置方案综述。

三、进度计划四、设计成果要求1．针对所选题目的国内外应用发展概述；2．课程设计正文内容，包括设计方案、硬件电路和软件流程，以及综述、分析等；3．课程设计总结或结论以及参考文献；4．要求设计报告规范完整按照《华北电力大学课程设计标准格式》撰写。

五、考核方式《分散控制系统与现场总线技术》课程设计成绩评定依据如下：1．撰写的课程设计报告；2．独立工作能力及设计过程的表现；3．答辩时回答问题情况。

成绩综合评定分为优、良、通过、不通过四个等级。

学生姓名：蔡伟指导教师：2009年1 月14 日一、课程设计(综合实验)的目的与要求1.1课程设计目的分散控制系统与现场总线技术是目前国内外工程领域应用非常广泛而有效的计算机控制技术，作为自动化类本科学生应当具备和掌握与此相关的基础知识、概念和设计方法。

本课程设计是在分散控制系统与现场总线技术课程结束之后进行的一个综合性实践环节，主要目的是使学生在课程内容学习的基础上，运用所学的基础理论知识和设计方法，针对工程应用问题能够进行有关计算机监控系统等内容的综合分析设计以及仿真，通过该教学环节使学生进一步加深对分散控制系统与现场总线技术的认识和理解，同时也给学生提供了一个实践和增加感性认识的机会，为今后从事实际工作打下一定的基础。

过热汽温控制课程设计

概述 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -1 中英文摘要 - - - - - - - - - - - - - - - - - -3第一章绪论 - - - - - - - - - - - - - - - - -5 1.1控制系统基本原理及组成1.2汽温控制系统的被控对象1.3本课程设计的题目及任务第二章过热汽温控制 - - - - - - - - - - - - - -8 2.1 过热汽温控制的任务2.2 过热汽温控制的难点及设计原则2.3 过热汽温对象模型的建立及其特性第三章过热汽温控制系统的设计 - - - - - - - - -15 3.1 过热汽温系统的串级控制方案3.2 具体设计方案3.3 设计的论证3.4 控制系统的切换第四章课程设计总结及体会 - - - - - - - - - - -28 4.1课程设计总结4.2体会结束语 - - - - - - - - - - - -- - - - - - - -31 参考文献 - - - - - - - - - - - - - - - - - -32单元机组是由锅炉、汽轮发电机和辅助设备组成的庞大的设备群。

由于其工艺流程复杂，设备众多，管道纵横交错，有上千个参数需要监视、操纵或控制，而且电能生产还要求有高度的安全可靠性和经济性，因此，目前，采用以分散微机为基础的集散型控制系统（TDCS）组成一个完整的控制、保护、监视、操作及计算等多功能自动化系统。

在现代火力发电厂热工控制中，锅炉过热蒸汽温度是影响锅炉生产过程安全性和经济性的重要参数,也是整个汽水行程中工质的最高温度，对电厂的安全经济运行有重大影响。

由于过热器正常运行时的温度已接近材料允许的极限温度，因此，必须相当严格地将过热汽温控制在给定值附近。

过热汽温偏高会使蒸汽管道、汽轮机内某些零部件产生过大的热膨胀变形而损坏，威胁机组的安全运行。

过热汽温偏低则会降低机组的热效率，增加燃料消耗量，浪费能源，同时会使汽轮机最后几级的蒸汽湿度增加，加速汽轮机叶片的水蚀，从而缩短汽轮机叶片的使用寿命，所以过热蒸汽温度过高或过低都是生产过程所不允许的。

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。

分散控制系统课设讲解

课程设计(综合实验)报告( 2013-- 2014年度第 1学期)名称：分散控制系统与现场总线控制系统题目：主汽压力高保护院系：控制与计算机工程学院班级：自动化1003班学号：学生姓名：指导教师：李新利设计周数：1成绩：日期：2013年12月26日《分散控制系统》课程设计任务书一、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。

每个小组由四名学生组成，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、内容我们组选择的题目是主蒸汽压力高保护。

三、分组和进度四、设计（实验）成果要求1．要求每人独立撰写课程设计报告。

设计报告至少应包含以下内容：1．1 系统结构与硬件配置设计者的设计报告中应包含设计说明书、系统配置图和设备清单；1．2控制策略或控制逻辑设计者的设计报告中应包含设计说明书、控制系统SAMA图或控制系统逻辑图；1．3系统组态设计者的设计报告中应包含设计说明书、控制系统组态图；1．4系统人机界面设计者的设计报告中应包含设计说明书、人机界面图；2．同一设计组的设计者应注意各部分设计的衔接性与一致性，使各部分设计形成一个完整的体系。

五、考核方式1．设计文件审查1．1检查系统结构设计是否合理，硬件选型是否恰当，硬件种类与数量是否正确，是否与控制策略或控制逻辑的设计方案一致。

1．2检查控制策略或控制逻辑设计是否满足工艺系统的控制要求，控制功能是否正确、合理，控制方案是否具有可行性，设计图纸是否符合技术规范。

1．3检查DCS系统组态是否正确，是否忠实再现了控制策略或控制逻辑的设计方案，I/O变量的使用是否正确，组态方案是否简洁、可靠。

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。

单元机组过热汽温串级控制系统的设计

单元机组过热汽温串级控制系统的设计作者：李琳来源：《中国科技博览》2015年第05期[摘要]随着经济技术的发展与科学技术的进步，大型单元机组过热气温控制系统也得到不少发展，但其还是具有延迟性大、惯性大的特点。

在机组运行中，能够影响机组运行的因素有很多，由于串级控制系统具有较好的快速性、抗干扰性、结构简单等优点，使得其在工业活动中得到较为广泛的应用。

如果针对单元机组的气温控制对象对调节器进行设计，再结合实际的工程经验对其参数加以调节，如此一来，就可以克服生产过程中的各种干扰，使得单元机组能够稳定的运行。

[关键词]单元机组；串级控制系统；过热气温中图分类号：V433 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）05-0024-01前言大型单元机组的过热蒸汽温度是锅炉汽水系统中温度的最高点。

假若蒸汽温度过高，就会引起过热器和汽轮机高压缸由于热应力过高而损坏，造成机组系统不能安全稳定的运行。

但是如果过热蒸汽的温度过低就会造成蒸汽含水量较大，从而使得电厂的工作效率降低，缩短汽轮机叶片的使用寿命。

也就是说，过热气温对电厂安全经济运行有着很重要的影响，就需要我们继续深入研究传统方法在汽温控制领域的应用。

本文就单元机组过热汽温串级控制系统的设计进行探讨。

1.理论知识的研究探讨1.1 串级控制系统的组成结构串级控制系统主要是由两只调节器串联组合成的，其中的一个调节器起着输出的作用，它的输出可以作为后一个调节器的设定值，而后面的调节器的输出则直接的传送到调节阀。

主调节器也就是前一个调节器，它的测量和控制的变量被称为主被控参数，整个主调节器的系统构成工艺控制指标；而后一个调节器则被称为副调节器，它的测量控制变量被称为副控制参数，它在起着稳定主变量的作用的同时，控制着整个系统的进行。

在整个系统中，串级控制系统主要包括两个控制回路过程，其中一个是主回路，主回路主要由主变量检送器进行变送，包括主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程等几个过程构成；另一个是副回路，它是由副变量检送的，是由副调节器、调节阀和副过程等几个过程构成。

热工控制系统课程设计参考

目录第一章引言 (1)1.1课题研究背景及发展 (1)1.2PID控制系统的发展现状 (2)第二章汽温控制系统原理 (4)2.1过热汽温控制对象的动态特性 (4)2.1.1减温水流量扰动下汽温的动态特性 (4)2.1.2蒸汽负荷扰动下汽温的动态特性 (5)2.1.3烟气侧扰动时的汽温动态特性 (6)2.1.4过热汽温控制系统的方案 (7)2.2串级汽温控制系统的工作原理 (8)2.2.1串级汽温控制系统的组成 (8)2.2.2串级汽温控制系统的工作原理 (9)第三章串级汽温控制系统的设计 (10)3.1汽温控制对象的实验建模 (10)3.1.1控制系统的数学建模 (10)3.1.2单位阶跃响应曲线 (10)3.1.3控制对象传递函数求取 (15)3.2串级控制系统的设计和调节器的选型 (22)3.2.1主、副回路的设计原则 (22)3.2.2主、副调节器的选型 (22)3.3串级汽温控制系统的整定 (23)3.3.1当串级汽温控制系统中内、外回路的工作频率相差大时整定 (24)3.3.2当串级汽温控制系统中内、外回路的工作频率差别不大时整定 (25)3.3.3串级控制系统的整定 (28)第四章过热汽温控制系统实例与分析 (31)4.1过热蒸汽流程 (31)4.2过热汽温控制系统方案 (32)第五章参考文献 (33)第一章引言1.1课题研究背景及发展火电厂中汽温控制系统是锅炉的重要控制系统之一。

汽温控制的质量直接影响到机组的安全与经济运行。

蒸汽温过高，会引起锅炉和汽轮机金属材料的超温过热，加速金属的氧化，降低材料的使用寿命；而汽温过低会降低热力循环的效率，同时使汽轮机末级叶片处的湿度增加，对叶片侵蚀作用增强，影响汽轮机安全运行。

火电厂在额定功率运行时通常规定允许主汽温偏离额定值的范围为-10～+5℃，然而影响主汽温变化的因素很多，主要有锅炉负荷、炉膛过量空气系数、给水温度、燃料性质、受热面污染情况和燃烧器的运行方式等；且主汽温被控对象本身具有大迟延、大惯性和时变特性。

串级控制系统设计

4、应用于非线性过程对象的静态特性都具有一定非线性，当负荷发生变化时，
会引起工作点的移动，使被控对象的特性发生改变。例：合成反应炉中部温度与进气口温度的串级控制系统
非线性设备

T02 (Kc2K2
1)
122 22
当要求衰减比
1

时，有
2
d 2 1 T01 T02 d1 1 T01 T02
显然
d 2

，而且当主、副对象特
d1
性一定时， Kc2
越大，工作频率越高。
串级控制系统由于副回路的存在，提高了系统的工作频率，减小了振荡周期，在衰减系数相同的情况下，缩短了调节时间，提高了系统的快速性。
将副回路当作一个正环节，对主回路进行考虑，方法同上。
反作用
反作用
气开式
R（1 S） E（1 S）温度调 R（2 S） E（2 S）流量调

节器

节器
执行阀
D（2 S） D（1 S）
流量
流量
温度
对象
对象
原料出口温度
流量检测变送器
温度检测变送器
返回
§6.4 串级控制系统的参数整定
副回路：是一个随动系统，一般对其控制品质要求不高，对其快速性要求较高。
用温度控制器的输出作为流量控制器的设定值，由流量控制器的输出去控制燃料油管线的控制阀，可以抑制燃料油流量的扰动同样：加热炉出口温度与炉膛温度的串级控制可以抑制燃料油
流量的扰动和热值扰动。
温度-流量串级控制系统的方框图如下：
R（1 S） E（1 S）温度调 R（2 S） E（2 S）流量调
4、对负荷变化有一定的适应能力某控制系统方框图如下：

浅析过热汽温串级控制的控制方案

浅析过热汽温串级控制的控制方案早晨的阳光透过窗帘的缝隙，洒在办公室的角落，我泡了一杯清茶，打开电脑，准备开始写作。

关于过热汽温串级控制的控制方案，这个话题已经在我脑子里转了好多遍了，今天终于要把它梳理出来了。

先来说说什么是过热汽温串级控制。

简单来说，它就是通过控制过热器的出口温度，保证蒸汽温度在合理的范围内，防止过热器内部出现水滴，从而保证蒸汽质量。

那么，我们就来聊聊控制方案。

一、方案设计原则1.稳定性：确保过热器出口温度在设定值附近波动，避免出现大幅度波动。

2.可靠性：控制系统要具备较强的抗干扰能力，保证在各种工况下都能稳定运行。

3.实时性：控制系统要能够实时监测过热器出口温度，快速响应。

4.经济性：在满足控制要求的前提下，尽量降低设备成本和运行成本。

二、方案组成1.控制器：采用先进的PID控制算法，实现过热器出口温度的精确控制。

2.传感器：选用高精度的温度传感器，实时监测过热器出口温度。

3.执行器：选用快速响应的调节阀，实现对过热器入口蒸汽流量的调节。

4.人机界面：用于显示过热器出口温度、调节阀开度等参数，方便操作员实时监控。

三、控制策略1.主控制策略：采用PID控制算法，根据过热器出口温度与设定值的偏差，自动调节调节阀开度，使过热器出口温度稳定在设定值附近。

2.串级控制策略：在主控制策略的基础上，引入前馈控制。

当过热器入口蒸汽流量发生变化时，前馈控制会根据入口蒸汽流量的变化，提前调整调节阀开度，以减小过热器出口温度的波动。

3.限幅控制策略：为防止过热器出口温度过高或过低，设置上下限幅值。

当过热器出口温度超过上限幅值时，自动关闭调节阀；当过热器出口温度低于下限幅值时，自动开启调节阀。

四、实施方案1.硬件配置：根据方案组成，选择合适的控制器、传感器、执行器和人机界面等设备，进行硬件连接。

2.软件编程：根据控制策略，编写控制程序，实现过热器出口温度的自动控制。

3.系统调试：在设备安装完毕后，进行系统调试，确保控制系统稳定可靠。