《分散控制系统与现场总线技术》课程设计.doc

《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 本课程设计目的是使学生掌握DCS和FCS的设计思想，知道如何安装和使用DCS和FCS，如何评价和选择DCS和FCS，以及如何在工程设计中合理地应用DCS和FCS。 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、 主要内容 本课程设计共分为32个设计课题，我们小组选择的是中速磨直吹式锅炉汽压调节系统。 上述每个设计课题分成以下四个组成部分，分别由四名学生完成(不足四人的优先选择位于前面的设计内容)： 2．1 系统结构与硬件配置设计 2．2 控制策略或控制逻辑设计 2．3 系统组态设计 2．4 系统人机界面设计 三、 进度计划 序号 设计(实验)内容 完成时间 备注 1 系统结构与硬件配置设计 2007.12.19 2 控制策略或控制逻辑设计 2007.12.19 3 系统组态设计 2007.12.21 4 系统人机界面设计 2007.12.21 四、 设计（实验）成果要求 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； 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 设计文件审查 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。 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。 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。 检查人机联系画面的设计是否正确地提供了必要的显示、操作手段，画面的颜色、符号和内容是否符合技术规范，画面上的动态元素是否已经与数据库中的实时变量正确地连接在一起。 答辩 　　由指导教师针对设计方案提出问题，通过学生对问题的回答，重点了解学生对设计方案的理解程度，对基本概念的掌握程度，以及各部分设计的衔接是否正确。 学生姓名：池曦鏘 魏厚玉 曾勇富 王湛 指导教师：白 焰、杨国田、李新利、刘禾、陆会明 2007年 12月 17日 分散控制系统与现场总线技术课程设计 --中速磨直吹式锅炉汽压调节系统 一．可行性研究。 主蒸汽压力控制的必要性：锅炉的燃烧过程是一个能量转换、传递的过程，也就是利用燃料燃烧的热量产生汽轮机所需蒸汽的过程。主汽压力是衡量蒸汽量与外界负荷两者是否相适应得一个标志，因此锅炉气压调节是燃烧过程的任务之一。 主蒸汽压力受到的主要扰动来源有二： 燃料量扰动（内扰）下汽压调节对象的动态特性：由于给煤机提供煤粉量不均匀以及煤的质量（发热量）发生变化，引起了燃料量的变化。当燃料量作阶跃增加后，炉膛热负荷立即增大，致使汽包压力上升，就使蒸汽流量增加。 蒸汽流量扰动（外扰）下汽压调节对象的动态特性：外部扰动是指电网负荷变化的扰动，它是通过改变调汽门开度，使汽轮机进汽量变化而施加的扰动。当调汽门开度阶跃增大，汽机进汽量突然增加，致使主汽压力跳跃地下降。 控制策略设计： 从汽压对象动态特性可知，它们都近似单容对象，是一个易控对象，但是考虑到大型单元机组容量大，各部分之间联系密切，相互影响很大，尤其是燃料品种的多变，投入燃料供给装置的台数不同等因素对系统得影响，因此一般需要单独设计一个燃料量控制系统。 本次设计我们以主蒸汽压力为主被调量、热量为副被调量，通过改变给粉机转速调节锅炉的给煤量,同时用蒸汽流量信号直接控制转速，从而加快响应速度，减少调节时间。因为燃料的发热量很难测量，用蒸汽流量和汽包压力的导数组合成的热量信号代替燃料量信号，这样能显著改善燃料量扰动下的控制品质。 该系统的结构框图如下： 系统SAMA图 系统测点如下： 序号 类型 测点名称 系统 信号类型 单位 变量名称 1 AI 气包压力测量信号 MCS 4~20mA KPa QIBAOPRESS 2 AI 气包压力测量信号 MCS 4~20mA KPa QIBAOPRESS 3 AI 主蒸汽压力测量信号 MCS 4~20mA