控制裝置與儀表課程設計.

1、華蛀電力*孑課程設計報告（2011- 2012年度第二學期）名 稱：控制裝置與儀表課程設計題目：除氧器水位單回路控制系統(tǒng)設計院系：動力工程系班級：測控學 號：學生姓名：指導教師：設計周數：一 周成 績：期：2012 年 6 月 28 日控制裝置與儀表課程設計任務書目的與要求認知控制系統(tǒng)的設計和控制儀表的應用過程。1. 了解過程控制方案的原理圖表示方法（SAM/圖）。2. 掌握數字調節(jié)器KMM勺組態(tài)方法，熟悉KMM勺面板操作、數據設定器和KMM數據寫入器的 使用方法。3. 初步了解控制系統(tǒng)參數整定、系統(tǒng)調試的過程。主要內容1. 按選題的控制要求，進行控制策略的原理設計、儀表選型并將控制方案以SA

2、MA圖表示 出來。2. 組態(tài)設計2 . 1KMM組態(tài)設計以KMM單回路調節(jié)器為實現儀表并畫出KMM儀表的組態(tài)圖，由組態(tài)圖填寫 KMM的各組態(tài)數據表。2 .2組態(tài)實現在程序寫入器輸入數據，將輸入程序寫入EPROM芯片中。3. 控制對象模擬及過程信號的采集根據控制對象特性，以線性集成運算放大器為主構成反饋運算回路，模擬控制對象的特性。將定值和過程變量送入工業(yè)信號轉換裝置中，以便進行觀察和記錄。4. 系統(tǒng)調試設計要求進行動態(tài)調試。動態(tài)調試是指系統(tǒng)與生產現場相連時的調試。由于生產過程已經處于運行或試運行階段，此時應以觀察為主，當涉及到必需的系統(tǒng)修改時，應做好充分的 準備及安全措施，以免影響正常生產，更

3、不允許造成系統(tǒng)或設備故障。動態(tài)調試一般包括 以下內容：1）觀察過程參數顯示是否正常、執(zhí)行機構操作是否正常；2）檢查控制系統(tǒng)邏輯是否正確，并在適當時候投入自動運行；3）對控制回路進行在線整定；4）當系統(tǒng)存在較大問題時，如需進行控制結構修改、增加測點等，要重新組態(tài)下裝。進度計劃序號設計（實驗）內容時間備注1閱讀理解課程設計指導書的要求，根 據選題設計內容，小組討論控制方案， 進行SAMA圖設計。確定小組負責人及 每人的具體分工。D1分組；確定小組負責人及每人的 分工，列出名單；討論控制方案。2根據KMM調節(jié)器組態(tài)要求，設計 KMM組態(tài)圖，填寫 KMM組態(tài)數據表。D2列出KMMS態(tài)數據表。3利用程序

4、寫入器輸入組態(tài)數據，寫入EPROM芯 片。D3上實驗室。4進行系統(tǒng)接線和調試D4D5上實驗室。5上機答辯考核檢驗設計結果。6撰寫課程設計報告確定設計成績（其中實驗前準備 工作占20%實驗考核內容占 60% 設計報告占20%。設計內容分工參考：小組每人均參與控制方案的設計，了解方案的KMM儀表實現方法、實驗系統(tǒng)組成、系統(tǒng)調試和數據記錄的過程。在此基礎上小組成員可作如下具體分工： 預習KMM程序寫入器使用并具 體進行EPROM芯片的制作（2人）；設計實驗接線原理圖，進行實驗接線并熟悉掌握KMM面板功能及數據設定器使用（1-2人）；確定記錄信號并利用工業(yè)控制信號轉換設備進行記錄信號的組態(tài)和實驗 曲線

5、的打印工作（1人）。四、設計（實驗）成果要求1. 完成系統(tǒng)SAMA圖和KMM組態(tài)圖，附出控制系統(tǒng)的調試曲線和控制參數。2. 對系統(tǒng)設計過程進行總結，完成并打印設計報告。五、考核方式1. 按上述步驟逐項完成軟件內容的設計，進行操作演示，控制結果滿足要求，并進行問答。2. 設計報告格式規(guī)范，內容詳實。六、選題參考1 除氧器水位單回路控制系統(tǒng)設計2 爐膛壓力系統(tǒng)死區(qū)控制系統(tǒng)設計3 過熱汽溫串級控制系統(tǒng)設計4 鍋爐給水三沖量控制系統(tǒng)設計5 風煤比值控制系統(tǒng)設計6 主汽壓力前饋控制系統(tǒng)設計學生姓名:指導教師:一、設計目的1 了解過程控制方案的原理圖表示方法（SAMA圖）。2掌握數字調節(jié)器 KMM勺組態(tài)方

6、法，熟悉KMM勺面板操作、數據設定器和 KMM數據寫入器的使用方法。3初步了解控制系統(tǒng)參數整定、系統(tǒng)調試的過程。二、設計實驗設備KM嗽字調節(jié)器、KMMi序寫入器、PROM擦除器、控制系統(tǒng)模擬試驗臺 1三、設計正文：設計分析過程：對如圖1所示的除氧器水位控制系統(tǒng)，要求對除氧器內水位進行單變量定值控制。除氧器水位經變送器測量后，由 KMM模入通道2送至調節(jié)器中。調節(jié)器輸出 AO1經模/數轉換器控制調節(jié)閥調節(jié)給 水量，從而控制除氧器內的水位。測量值pv的擾動：當測量值的取值在給定值sp附近，并且變化范圍在給定值正負15%時，通過投自動測量值會越來越趨近于給定值，不管測量值變化多少（只要不超出上下限，

7、否則不能投自動）測量值都會越來越趨近于給定值。設計步驟：1 .由控制要求畫出控制流程圖。如附錄圖1。控制要求：當調節(jié)器的給定值 SP和測量值PV之偏差超過給定的監(jiān)視值（15%時，調節(jié)器自動 切換至手動（M）方式。在偏差允許的范圍內（15%，允許切入自動（A）方式。顯示要求：給定值（SF）與測量值（PV指示表（雙針動圈指示表）輸出值指示各種指示燈操作要求：給定值和輸出值的增減操作。2.確定對可編程序調節(jié)器的要求?？刂葡到y(tǒng)要求一路模擬量輸入（模入）通道輸入水位信號，一路模擬量輸出（模出）通道輸出控制信號控制水位調節(jié)閥。而 KMM有5路模入通道、3路模出通道（其中第一路模出通道AO1可另外同時輸出一

8、路420mA電流信號），可滿足本系統(tǒng)控制要求。3 .設計控制原理圖（SAMAB）。根據控制對象的特性和控制要求，進行常規(guī)的控制系統(tǒng)設計。并用SAMA圖表達出控制方案。見圖2所示。4. 繪制KMM&態(tài)圖并填寫KMM控制數據表KMM的用所采用的控制儀表制造廠商提供的控制圖例和組態(tài)方法，在控制裝置中實現控制策略。組態(tài)方式是填表式組態(tài)方法，要根據控制要求畫出 KMMS態(tài)圖并由組態(tài)圖按 KM嗽據表格式填寫控制 數據表，為制作用戶 EPROM作準備。（1）繪制KMM&態(tài)圖。如附錄圖3所示，并且是根據 SAMA圖繪制的KMM系統(tǒng)組態(tài)圖。（2）根據KMM組態(tài)圖填寫控制數據表。KMMS態(tài)通過填入如附錄圖 4所示

9、的幾個數據表格實現。5 .掌握KMh程序寫入器的使用方法并用程序寫入器將數據寫入EPROM中o根據數據表中所填寫的代碼和數據用KMM程序寫入器進行編程。程序寫入器的具體使用方法參見附錄中說明。按表格次序逐項輸入數據。程序輸入并檢查修改完畢后，按“WRIT、 “ ENT鍵，將程序寫入EPROI中o寫入程序后的 EPROI移插到KMM調節(jié)器的用戶 EPROI中,即可進行整機和系統(tǒng)調 試工作。6.按控制系統(tǒng)模擬線路原理圖接線。如附錄圖5o由運算放大器構成的反饋網絡模擬控制對象特性，構成控制系統(tǒng)的模擬控制回路。圖中實線連線表示已接連線，有三條，分別是KMM （ CZ6）端子33- 37 （禁止外部聯鎖

10、信號輸入）、端子3-4 （模擬通道1的電流輸出構成閉合回路，以避免產生開路報警信號）和端子1 - 11 （供電電源）。實驗時需檢查確認。彎虛線表示實驗時需接連線，按圖4逐條正確連接。模擬的控制對象采用由兩個線性運算放大器構成的一階滯后反饋環(huán)節(jié)串連構成，以加大對象的滯后時間?？刂苹芈分袦y量值和設定值信號分別送入工業(yè)控制信號轉換器中的A/D模擬量輸入通道中進行顯示和記錄。運算放大器構成的是一階滯后特性的反饋回路。運放的反饋網絡是電阻和電容的并聯，等效阻抗Rf-rCfSRfZ fRf - 11 RfCfSCf sZfRf /W(s)Z11+RfCfS,輸入網絡的等效阻抗 乙=& ,這個放大器構成的閉

11、環(huán)特性傳遞函數，設定Rf二冃，則W（s）1因此，這是一個滯后時間 T二RfCf1+RfC f s的一階滯后環(huán)節(jié)。設計實驗中選取Rf =100K , C f =47丄，計算得這個滯后環(huán)節(jié)的滯后時間T =4.7s。因滯后時間較小，設計中將這樣的兩個環(huán)節(jié)串連而成。工業(yè)控制信號轉換器是一個數據采集系統(tǒng)。本設計中輸入系統(tǒng)的定值信號和測量值，可完成信號的數據存儲、顯示、打印等功能。7.進行控制參數調整，對控制系統(tǒng)各項功能進行模擬測試并記錄定值擾動控制曲線。（1）上電準備。 檢查并確認接線正確； 對內藏有“后備手操單元”的KMM要預先將此單元的“后備/正常方式切換開關”（Sta ndby/Normal ma

12、de Switch）扳到“正?！?（Normal ）側。對使用“預置（Preset ）型后備手操單元”的場合，要預先設定好“預置（Preset ）輸出值”。（2） 通電。使調節(jié)器通電，初上電，調節(jié)器先處于“聯鎖手動”（In terlock Manmal mode ）方 式。（3）運行數據的確認。用“數據設定器”來確認，對于運行所必需的控制數據、可變參數等是 否被設定在規(guī)定值。必要時可進行數據的設定變更。（4） 按控制面板上的R（ Reset，復位）按鈕，解除“聯鎖方式”后，調節(jié)器可進行輸出操作、 方式切換等正常的運行操作。（5）組態(tài)工業(yè)控制信號轉換設備的顯示畫面，以便記錄調試曲線。（6） 通過

13、“數據設定器”進行 PI參數的調整，使控制品質達到控制要求。記錄定值擾動10%寸 的動態(tài)過程曲線。設計實驗報告姓名：董博英專業(yè)、班級：測控09K2EPROlMw號2926學號：091912020202同組人王巍張孝楠朱騰翌設計名稱KMM態(tài)及控制系統(tǒng)調試1. 設計功能說明：除氧器水箱的汽側和水側都有平衡管相連，其中的水平衡管保持除氧器的水位穩(wěn)定， 此外除氧器設置水位調節(jié)器，通過改變給水量來調節(jié)水箱水位，保證除氧器正常工作，此 次課程設計的系統(tǒng)目的在于在水箱水位改變時，通過KMM調節(jié)器調節(jié)給水從而維持除氧器水位在正常水平?？刂埔螅寒斦{節(jié)器的給定值SP和測量值PV之偏差超過給定的監(jiān)視值（15%時，

14、調節(jié)器自動切換至手動（M方式。在偏差允許的范圍內（15%，允許切入自動（A）方式。2. PI參數：比例帶3=15.0%積分時間=0.10min3. 記錄曲線：如附圖所示4. 曲線分析：第一個峰值取值為4.29，第二個峰值取值為 4.25。穩(wěn)態(tài)值為4.22.指導教師設計日期2012-06-28四、課設試驗總結:通過本次課設，基本達到了課設目的。認知了控制系統(tǒng)的設計和控制儀表的應用過程，對控制裝置與儀表這門課程有了更深入的了解與認識： 了解了控制系統(tǒng)的設計原理與設計思想； 了解過程控制 方案的原理圖表示方法（SAMA圖）；掌握數字調節(jié)器 KMM勺組態(tài)方法，熟悉 KMM勺面板操作、數據設 定器和KM

15、M數據寫入器的使用方法；初步了解控制系統(tǒng)參數整定、系統(tǒng)調試的過程。本次課設過程比較順利，出現問題不多，但在過程中需要注意的東西不少。首先，接線要認真仔細，尤其注意檢查確認已連接的連線，即KMM（ CZ6）端子33 - 37 （禁止外部聯鎖信號輸入）、端子3-4 （模擬通道1的電流輸出構成閉合回路，以避免產生開路報警信號）和端子1 - 11 （供電電源）。其次，數據讀入要細心，由于芯片是光可擦除的EPROM擦出過程非常耗時，最后，在比例帶與積分時間的選取上，要有目的有針對性，并且要多次調整，以尋找最佳情況。在本次課程設計中把書本知 識與實踐結合起來，學以致用，不僅對實驗原理及操作過程有了更清晰的

16、了解，而且還鍛煉了動手能 力和團隊合作能力。五、參考文獻:控制儀表及裝置第三版控制儀表與裝置實驗及課程設計指導書吳勤勤主編化學工業(yè)出版社韋根原王秀霞主編華北電力大學附錄圖1除氧器水位控制系統(tǒng)流程圖附錄圖2AIR2KITRACK1ORAH/LA/Ms_1 AO1A/Df(x)控制系統(tǒng)SAMA圖附錄圖3:AIR2水位PPAR315%PPAR40.0KMM組態(tài)圖附錄圖4:輸入的數據表如下： 基本數據表(F001-01- 口 -)項目代碼設定范圍代碼數據省缺值promt理編號指定的四位數0129260運算操作周期1、2、3、4、50222調節(jié)器類型0、 1、 2、 30300PV報警顯示PID編號1、

17、20411調節(jié)器編號15005251上位計算機控制系統(tǒng)0、1、20600上位機故障時切換狀態(tài)0、10700promt理編號：作芯片記號，指定一個四位數。運算操作周期：1 100ms； 2 200ms； 3 300ms； 4 400ms； 5 500mso調節(jié)器類型：0 1PID（A/M）1 ; 1 PID（C/A/M） ; 2 2PID（A/M） ; 3-2PID（C/A/M）。 上位計算機控制系統(tǒng)：0無通信；1有通信（無上位機）；2 有通信（有上位機） 上位機故障時切換狀態(tài)： 0 MAN方式；1 AUTC方式。 輸入處理數據表（F002- 口 - 口 -）項目代碼設定范圍代碼模擬輸入數據缺省

18、值0102030405輸入使用0、10110按工程顯示小數點位置0、1、2、30221工程測量單位的下限值-9999 9999030.000.0工程測量單位的上限值-9999 99990499.99100.0折線編號0、1、2、3050溫度補償輸入編號0、1、2、3、4、5060溫度單位0、1070設定（目標）溫度-9999 9999080壓力補償輸入編號0、1、2、3、4、5090壓力單位0、1100設定（目標）壓力-9999 9999110開平方處理0、1120開方小信號切除0.0 100.0(%)130數字濾波常數0.0 999.9s140.0傳感器故障診斷0、11501輸入使用：0 不

19、用；1 用。按工程顯示小數點位置：0 無小數；1 1位小數；2 2位小數；3三位小數。開平方處理：0 直線；0 開平方處理。開方小信號切除：給 AI1AI5設定的開方信號切除值。傳感器故障診斷：0無診斷；1診斷。 PID數據表(F003- 口 - 口 -)項目代碼設定范圍代碼PID數據缺省值0102PID操作類型0、10100PV輸入編號150211PV跟蹤0、10300報警滯后0.0 100.0(%)040.01.0比例帶0.0 799.9(%)05100.0100.0積分時間0.0 99.9min061.51.0微分時間0.0 99.9min070.00積分下限-200.0 200.0(%

20、)080.0積分上限-200.0 200.0(%)09100.0比率-699.9799.9(%)10100.0偏置-699.9799.9(%)110.0死區(qū)0.0 100.0(%)120.0輸出偏差率限制0.0 100.0(%)13100.0偏差報警0.0 100.0(%)141510.0報警下限-6.9 106.9(%)150.0報警上限-6.9 106.9(%)16100.0PID操作類型：0 常規(guī)PID; 1 微分先行PID。PV跟蹤：定值跟蹤功能，0 無；1 有。 可變變量表可使用百分型可變變量 20個，時間型可變變量 5個。(F005-)百分型）代碼數據010.002100.00315.0040.02001(代碼數據0102030405時間型）02(百分型數據：缺省值為0.0 ;給定范圍為：-699.0799.9%。時間型數據：缺省值為0.00min ;給定范圍為：0.0099.99min 。 輸出處理數據表規(guī)定模擬輸出信號和數字輸出信號從哪個模塊引出。(F006- 口 - 口 -)輸出輸出端