控制仪表于装置课程设计报告

控制仪表与计算机控制装置

课程设计

课程名称：控制仪表与计算机控制装置课设项目：DCS 系统组态设计

课设地点：自动控制实验室

专业班级：自动化1003班

学号：2010001150

姓名：王慧勇

指导教师：谢刚

2013年6月14日

课程设计报告

一、实验目的

利用过程控制实验室的条件，以过控装置为被控对象，DCS为控制设备，让学生完成一个DCS控制系统的组态设计，其目的是使学生在深入理解过程控制课程，以及了解DCS 系统的基本概念、组成结构、工作原理、系统组态设计方法。使学生熟悉和掌握DCS控制系统的设计和调试方法，进一步增强解决实际工程问题的能力。

二、实验设备

EFAT/P IIB型过程控制实验装置、SUPCON JX-300X集散控制系统(DCS)、计算机及其网络。

三、实验内容

（1）被控对象特性设计

（2）控制系统设计；

（3）DCS控制装置的I/O点配置与组态设计；

（4）DCS控制回路组态设计；

（5）DCS操作站组态设计；

（6）DCS系统闭环运行调试。

四、实验步骤

1. 被控对象特性设计

通过“EFPT过程控制实验装置”的管道和阀门的开/闭状态，构造一个实验者所希望实现的对象特性。画出带测控点的工艺管道流程图，

2.控制系统一次仪表选型设计

根据被控对象特性设计，确定“EFPT过程控制实验装置”中一次仪表的使用情况，查阅一次仪表型号、量程等参数，编制一次仪表位号，列出一次仪表选型表。

位号型号量程名称用途

FE-1 LDG-10S 0~300L/h 电磁流量传感器进水流量检测

FIT-1 LD2-4B (4~20 mA) 电磁流量转换器进水流量变送和显示

FE-2 LDG-10S 0~300L/h 电磁流量传感器出水流量检测

FIT-1 LD2-4B (4~20 mA) 电磁流量转换器出水流量变送和显示

LT-2 DBYG 0~4Kpa(0~400mm)(4~20mA)扩散硅压力变送器锅炉液位

变送

M1 QS201 行程16mm 直行程电子式电动执行器进水阀位

调节阀

M2 QS201 行程16mm 直行程电子式电动执行器出水阀位调

节阀

3.控制回路设计

画出控制回路方框图。以单回路锅炉液位控制为例讲述，通过控制进水阀M1的开度控制锅炉进水流量，达到控制锅炉液位的目的，出水阀M2设置成手操器，出水流量可以手动调节。

4.DCS的硬件配置和I/O点配置设计

根据过程控制实验室的“SUPCON JX-300 DCS”硬件配置，确定实验所需的DCS 卡件和I/O点。画出DCS卡件配置图。

卡件配置图

5.控制系统一次仪表和DCS I/O点接线设计

根据所设计的控制系统一次仪表和DCS I/O点接线图，如下表所示。在实验系统上完成一次仪表与DCS的信号连接。

6.DCS控制站组态

在工程师站上完成DCS系统的主控卡件组态、通信卡件组态、I/O卡件组态和DCS I/O 点组态设计。列出I/O卡件、I/O点地址表，列出I/O点位号、注释、量程、单位、报警限及配电设计表。

控制站主要有机柜、机笼、供电单元和各类卡件（包括主控卡、数据转发卡和各种信号输入输出卡）组成，其核心是主控卡，主控卡通过系统内高速数据网络——SBUS扩充各种功能，实现现场信号的输入输出，同时完成过程控制中的数据采集、回路控制、顺序控制、以及包括优化控制等各种控制算法。

1）主控卡设置

在“主机设置”窗口中的“主控制卡”设置窗口中，利用“增加”按钮，便可设置相应的主控制卡型号为SP243X；类型为控制站。一个主控制卡对应一个控制站，可以冗余配置。IP地址应与主控卡硬件上的跳线地址匹配。

2）I/O组态的设置

在“功能”菜单的“控制站”菜单中，选定“I/O组态”，便可进入“I/O输入”窗口，在此窗口可进行以下设置。

设置数据转发卡，型号为SP233。可以冗余配置。

数据转发卡SP233是系统I/O机笼的核心单元，是主控卡连接I/O卡件的中间环节，他一方面驱动SBUS总线，另一方面管理本机笼的I/O卡件。通过数据转发卡，一块主控卡（SP243X）可扩展1到8个I/O机笼，即可以扩展16到128块不同功能的I/O卡件。

设置I/O卡件，定义当前I/O卡件在挂接的数据转发卡的地址，地址0-15。I/O卡件的组态地址与它在控制站机笼中的排列编号相匹配，并且地址编号不可重复。I/O卡件类

型从下拉列表中选。

设置各种I/O卡件的I/O点，即信号点组态，定义：位号、注释、地址、类型、设置等。

有表1-5 2#控制站DCS模块配置表可知

（3) 控制回路的设置（如常规控制方案）

在“功能”菜单的“控制站”菜单中，选定“常规控制方案”，便可进入“常规控制方案”设置窗口，在此窗口可增加相应的控制方案。各项意义如下：

(1)控制方案：如单回路、串级、手操等。

(2)注释：可根据用途填写，以便于理解。

(3)回路参数：根据设置自动变。

(4)设置：设置回路的位号，为了确定该回路的输入信号和输出信号，还要设置此回路输入和输出参数对应的I/O点的位号。

针对锅炉液位控制可设置两个回路，第一个单回路输入信号锅炉液位，输出信号是进水阀位控制。第二个回路是手操器输入信号是出水流量，输出信号是出水阀位控制。

7. DCS操作站组态

DCS操作站组态是系统总貌画面组态、一览画面组态、趋势画面组态、分组画面组态。

在“主机设置”窗口中的“操作站”设置窗口中，利用“增加”按钮，便可设置相应的操作站：

在“功能”菜单的“操作站”菜单中，选定“操作小组”，便可进入“操作小组”设置窗口，最多可组16个操作小组。操作小组的权限分4级：观察、操作员、工程师、特权。

系统标准画面组态：选择操作站的总貌画面、一览画面组、趋势画面、分组画面组态。（5）增加流程图：

①首先在“流程图”窗口中，利用“增加”按钮，增加一个新的流程图，