分散控制系统课程设计

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1、课程设计报告（ 2011-2012年度第二学期）名称：DCS课程设计题目：串级汽温控制系统设计院系：自动化系班级：测控0学号：学生姓名：指导教师：设计周数：一周成绩：日期： 2012 年 6 月 14 日任务书一、 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DCS的组态。3. 进行DCS的调试工作。二、 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。2011年6月11日2熟悉LN2000分散控制系统软件的组 态方法。2

2、011年6月11日3进行组态设计要求的6项内容。2011年6月12日4进行系统调试2011年6月13日5上机答辩考核2011年6月13日6撰写课程设计报告2011年6月14日四、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3. 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4. 设计报告格式规范，内容详实。学生姓名：指导教师：2012 年 6 月 14 日一、课程设计正文1、串级汽温控制系统的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

3、:AO0.8被控对象导前区：W (s)二2 =(C/%)2AW(1 + 15s )2OA61.125被控对象惰性区：W (s)二1二(C/C)1A0(1 + 25 s )32图2串级汽温控制系统构成2、具体设计要求参考过程控制实例二级减温调节系统完成数据库组态、SAMA图组态、流程图组态、操作器组态，趋势显示，并进行参数整定与系统调试。3、串级过热汽温控制系统工作原理图1所示的串级汽温控制系统，只要导前汽温0发生变化，副调节器P就去改变减2温水流量W，初步维持后级过热器入口汽温02在一定范围内，起粗调作用。而过热器 0 2出口汽温0的控制，则是通过主调节器PI来校正副调节器工作，只要0未达到给

4、定值,1 1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W的变化,0直到0恢复到给定值为止。稳态时，导前汽温0可能稳定在与原来数值不同的数值上,1 2而主汽温0 则一定等于给定值。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1恒定，一般选用比例积分调节器。当过热器惰性区较大时,图1串级汽温控制系统工作原理二、设计过程1、采用如下设计方案2、系统的平衡状态描述(1

5、) 、PID1的参数设置：K1比例增益：2, K2积分增益：0.6，动作方向：反作 用。PID2的参数设置：K1比例增益：25, K2积分增益：0,动作方向：正作用。(2) 、上一级过热器出口温度：设定为定值520度，该温度测点在喷水减温器之(3) 、末级过热器出口温度：SP设定值为540度，为末级过热器出口温度。系 统在稳态下，喷水减温器之前温度值为520度，减温水阀开度为50%,经减温器 引起40度的温降，形成末级过热器进口温度480度；实际末级过热器进口温度 经惰性区，得到最终的末级过热器温度。3、系统性能测试(1) 、主汽温度设定值的变化：将设定值SP进行改变，例如550度，观察 自动

6、调节系统的状态和工作变化。(2) 、上一级过热器出口温度的变化：改变模块6的输出，表示上一级过热 器出口温度发生了变化，实现扰动，观察自动调节系统的克服扰动的能截图如下：1、系统数据库P3-DCS系统数据库文件迪 編辑 站的配置 慨夬配置迦 數据点配置 查看 软件切换迦 帮助X|霍相+ 斟 DFV_1点名J说明模块号单位当前值+ |L DFU 2FY-1主汽温0+ 昌 DFU_5FV-2SF-1导前气温 设定值000P-1控制器输出0Afi1_0Ol0AJ1LUU20AJi1_0O3LiA!i1_UQ4UnoiriM_0O21riM_0O31IIM_00412、组态流程图ijii. nv .:

7、 ! I-*: Ki-r Ktian竺竺史鱼2空 售|.|叫| 1爼3、减温器喷水控制阀辛康特凹仍劇殛鈿査系狡-裔口-wnd型我件編辑(E)排列论)工員(T)圉库(L)逾据库(D)窗口阳)帮助(H)今日捉示区、疗4 S Y S 幽邑米A侧二级减温喷水控制阀PV1 PV2SP 0P快増手动DO控制器状态慢増快減4、SAMA 图 15、SAMA 图 26、手动阀门开度50%7、外部扰动（设定值调为550）QjI342禺看Z1宀 .I ：!祕 叶不啊tr*蒯.0D580. on100. OD 0,00 妙00 4&D. 0Q 4905HitisPV-孟导前气is11：闷1.讥） GP-L:诜宦值gi

8、：芯制辟输出tMq.J-L3-*I3 riuE!ai|Jfy应図H已l!Cw.:-忆細h .arft* 眉 宀1 WwmMbb.価ttf 一-* $ 冷-E IQam =nR【母尿ifIqssoos寸 Igs寸00 6 gl =8Sd匡 41-f!s J- bTyi b 善甬srat.0-s B?-sSn-Tfe 9W昭二CK 瞬r直咋需& 羽疋州二.直 2窝1-LT口-1国.3刀 Jit R V -_IE- -BI.卫四、总结通过这次课程设计，使我已经对 DCS 的工程化设计有了一个初步的系统化概念。首先我了 解了这次课程设计的任务是要做一个单回路温度控制系统和过热器二级减温控制系统，接着通

9、 过阅读文档了解了将要使用的 LN2000DCS 的基本知识，完成了系统 IO 清单。接着通过学习 DAS 组态使用说明，掌握了软件的使用注意事项，并按照步骤完成了单回路温度控制系统的设 计，接着便把这些步骤应用到设计串级温度控制系统，数据库组态，SAMA图组态，流程界面 组态，操作器组态，实时趋势图，并观看趋势图，达到了老师所要求的效果，完成了任务。这 次学习使我加深了 DCS控制软件的使用，了解了自己以后工作的一些知识，对自己产生了深远 的影响。谢谢老师的悉心指导！五、参考文献1 、金以慧 过程控制 清华大学出版社（第一版） 1993年4月2 、王常力、罗安 分布式控制系统DCS）设计与应用实例 电子工业岀版社200年8月