控制装置课设报告(华北电力大学)

课程设计报告

( 2013-- 2014年度第二学期)

名称：控制装置及仪表课程设计

题目：除氧器水位单回路控制系统设计院系：自动化系

班级：1104班

学号：************

学生姓名：***

指导教师：***

设计周数：一周

成绩：

日期：2014年6月27日

除氧器水位单回路控制系统设计

一、课程设计(综合实验)的目的与要求

●认知控制系统的设计和控制仪表的应用过程。

●了解过程控制方案的原理图表示方法（SAMA图）。

●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。

●初步了解控制系统参数整定、系统调试的过程。

二、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

三、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；

四、设计（实验）正文

1. 由控制要求画出控制流程图。

图1 除氧器水位单回路控制系统

除氧器水位单回路控制系统如图1所示。除氧器水箱的汽侧和水侧都有平衡管相连，其中的水平衡管保持除氧器的水位稳定。通过除氧器设置水位调节器，改变给水量来调节水箱水位，保证除氧器正常工作。

● 对象分析：除氧器水位是一个非自衡的对象，我们在用运算放大器模拟的时候可以

用一个一阶惯性环节串上一个一阶积分环节来近似表示。这样等效的对象就为

)

1(1

S C R S C R f f f f +。我们取f R =100K,f C =47uf 得到非自衡对象的传递函数

为

)

17.4(7.41

+s s 。

● 控制目的：通过KMM 调节器调节给水来维持除氧器水位在正常水平。

● 控制实现：除氧器水位经水位变送器测量后，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，控制除氧器内水位。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。

其中，监视值是通过编程给定的，系统运行后可以通过KMM 数据设定器面板更改。

2. 确定对可编程序调节器的要求。

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水位调节阀。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。

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图如图2所示

图2 控制系统SAMA图

除氧器水位单回路控制系统设计功能可以由SAMA图来表达。图2中的一些最基本的功能，在设计使用时将这些功能图例组合在一起，表示某一功能块或显示操作器的功能，从而将全部控制功能表达出来。

4. 绘制KMM组态图并填写KMM控制数据表

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。

控制系统的KMM组态图如图3所示。

图3 KMM组态图

由组态图按KMM数据表格式填写控制数据表如下：

①基本数据表

(F001-01-□□-)

项目代码设定范围代码数据省缺值PROM管理编号指定的四位数01 1142 0 运算操作周期（100ms）1、2、3、4、5 02 2 调节器类型0、1、2、3 03 0 PV报警显示PID编号1、2 04 1 调节器编号1～50 05 1 上位计算机控制系统0、1、2 06 0

说明：

●PROM管理编号：作芯片记号，指定一个四位数。

●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。

我们组在试验中用的芯片编号为1142，所以PROM管理编号数据位1142；其他数值均为缺省值。

②输入处理数据表

模拟输入数据缺省值项目代码设定范围代

码

01 02 03 04 05

输入使用0、1 01 1 0 按工程显示小数点位置0、1、2、3 02 1 工程测量单位的下限值-9999～9999 03 0.0 工程测量单位的上限值-9999～9999 04 100.0 折线编号0、1、2、3 05 0 温度补偿输入编号0、1、2、3、4、5 06 0 温度单位0、1 07 0 设定（目标）温度-9999～9999 08 0

压力补偿输入编号0、1、2、3、4、5 09 0 压力单位0、1 10 0 设定（目标）压力-9999～9999 11 0 开平方处理0、1 12 0 开方小信号切除0.0～100.0(%) 13 0

数字滤波常数0.0～999.9s 14 0.0

说明：

●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。

在该表中，我们只编制了两个数据一个是“输入使用”，选择“模拟输入数据02”，也就是用模拟输入2通道