過程控制課程設(shè)計(jì)報(bào)告_demon_s_y

1、過程控制課程設(shè)計(jì)報(bào)告鍋爐設(shè)備控制系統(tǒng)一、課程設(shè)計(jì)目的：1熟悉并熟練掌握組態(tài)王軟件；2. 通過組態(tài)王軟件的使用，進(jìn)一步掌握了解過程控制理論基礎(chǔ)知識；3. 了解典型工業(yè)生產(chǎn)過程(鍋爐設(shè)備)的工藝流程和控制要求；4. 加強(qiáng)對課堂理論知識的理解與綜合應(yīng)用能力，提高解決實(shí)際工程問題的能力； 5培養(yǎng)自主查找資料、收索信息的能力以及實(shí)踐動手能力與合作精神。二、組態(tài)王簡介：“組態(tài)王”是運(yùn)行于microsoft windows 200/nt4. 0. xp中文平臺的中文界 面軟件，充分利用了 windows圖形功能完備、界面一致性好、易學(xué)易用的特點(diǎn)， 并且采用了多線程。com組件等新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)多任務(wù)，軟件

2、運(yùn)行穩(wěn)定可靠?！敖M態(tài)王”軟件包括*工程瀏覽器(touchexplorer).工程管理器 (proj-manager)和畫面運(yùn)行系統(tǒng)(touchvew)三大部分組成。在工程瀏覽屮可以 查看工程的各個(gè)組成部分，也可以完成數(shù)據(jù)庫構(gòu)造、定義外部設(shè)備等工作；工程 管理器中內(nèi)嵌了畫面管理系統(tǒng)，用于新工程的創(chuàng)建和己有工程的管理。畫面的開 發(fā)和運(yùn)行由工程瀏覽器調(diào)用畫面制作系統(tǒng)touchmak和運(yùn)行系統(tǒng)louchvew來完 成。三、鍋爐設(shè)備的的控制原理及工藝流程：鍋爐是過程工業(yè)中不可缺少的動力設(shè)備，它所產(chǎn)生的蒸汽不僅能夠?yàn)檎粼鳌?化學(xué)反應(yīng)、干燥、蒸發(fā)等過程提供熱源，而且，還可以作為風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、泵類 驅(qū)動透平的

3、動力源。隨著石油化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷強(qiáng)化，生產(chǎn)設(shè)備不斷革新， 作為全廠動力和熱源的鍋爐，亦向著大容量、高參數(shù)、高效率方向發(fā)展。為確保 安全，穩(wěn)定生產(chǎn)，對鍋爐設(shè)備的自動控制就顯得十分重要。為實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)任務(wù)，將 鍋爐設(shè)備控制劃分為若干個(gè)控制系統(tǒng)，主要控制系統(tǒng)有：(1) 給水口動控制系統(tǒng)(即鍋爐汽包水位的控制)操縱變量是給水流量， 它主要考慮汽包內(nèi)部的物料平衡，使給水量適應(yīng)蒸汽量，維持汽包屮水位在工藝 允許范圍內(nèi)。維持汽包小水位在給定范圍內(nèi)是保證鍋爐、汽輪機(jī)安全運(yùn)行的必要 條件，使鍋爐正常運(yùn)行的主要標(biāo)志之一。由于鍋爐是一個(gè)多輸入、多輸出、多冋路、非線性的、相互關(guān)聯(lián)的復(fù)雜控 制系統(tǒng)，汽包液位控制與給水控

4、制、蒸汽壓力控制、送風(fēng)控制、爐膛負(fù)壓控制等 有關(guān)。汽包水位在外界擾動作用下的變化過程與蒸汽流量d、補(bǔ)充給水量w、 補(bǔ)充水溫t、爐膛熱負(fù)荷（燃料量m）、汽包蒸汽壓力pd等參數(shù)有關(guān)，其屮影響 作用較大的主要是蒸汽流量d、爐膛熱負(fù)荷（燃料量m）、補(bǔ)充給水量w。汽包液位控制分為三種：單沖量控制、雙沖量控制、三沖量控制。（2）鍋爐燃燒的口動控制 有三個(gè)被控變量，蒸汽壓力（或負(fù)荷）、煙氣成分（反 映燃燒經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)）和爐膛負(fù)壓。而操縱變量亦有三個(gè)：燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng) 量。這三個(gè)被控變量和操縱變量互相關(guān)聯(lián)，需要統(tǒng)籌兼顧，從而組成合適的燃燒 系統(tǒng)控制方案，以滿足燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量適應(yīng)蒸汽負(fù)荷的需要；保證燃燒

5、的 經(jīng)濟(jì)性和鍋爐的安全性。爐膛負(fù)壓保持在一定的范圍內(nèi)。第一個(gè)任務(wù)是維持汽壓怛定。汽壓的變化表示鍋爐蒸汽量和負(fù)荷的耗汽量不相適應(yīng)， 必須相應(yīng)地改變?nèi)剂狭?，以改變鍋爐的蒸汽量。笫二個(gè)任務(wù)是保證燃燒過程的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)燃料量改變時(shí)，必須相應(yīng)地調(diào)節(jié)送風(fēng)量，使它 與燃料屋相配合，保證燃燒過程有較高的經(jīng)濟(jì)性。第三個(gè)任務(wù)是調(diào)節(jié)引風(fēng)量與送風(fēng)量相配合，以保證爐腌壓力不變。對于一臺鍋爐，燃燒過程的這三項(xiàng)調(diào)節(jié)任務(wù)是不可分隔的，對調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加以注-cr.總、°（3）過熱蒸汽系統(tǒng)的自動控制以過熱蒸汽溫度為被控變量，噴水量為操縱 變量組成的溫度控制系統(tǒng)，以使過熱器出口溫度保持在允許范圍內(nèi)，并保證管壁 溫度不超

6、過允許的工作溫度。扌空制方案選擇：單回路控制方案：在運(yùn)行過程屮。改變減溫水流量，實(shí)際上是改變過熱器 出口蒸汽的熱焙，亦改變進(jìn)口蒸汽溫度，如下圖所示。從動態(tài)特性上看，這種調(diào) 節(jié)方法是最不理想的，但由于設(shè)備簡單，因此，應(yīng)用得最多。減溫器有表面式和噴水式兩種。減溫器應(yīng)盡可能地安裝在靠近蒸汽出口處， 但一定要考慮過熱器材科的安全問題，這樣能夠獲得較好的動態(tài)特蛀。但作為控制對象的過熱器，由于管壁金屬的熱容量比較大，使之有較大的熱慣性。加上管 道較長有一定的傳遞滯后，如果用下圖所示的控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)器接受過熱器出口 蒸汽溫度t變化后，調(diào)節(jié)器才開始動作，去控制減溫水流量w .w的變化又要經(jīng) 過一段吋向才能影響

7、到蒸汽溫度t這樣，既不能及早發(fā)現(xiàn)擾動，又不能及吋反映 控制的效果，將使蒸汽溫度t發(fā)生不能允許的動態(tài)偏差。影響鍋爐生產(chǎn)的安全和 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。實(shí)際屮過熱蒸汽控制系統(tǒng)常'采用減溫水流量作為操縱變量，但由于控制通道 的吋間常數(shù)及純滯后均較大，組成單冋路控制系統(tǒng)往往不能滿足生產(chǎn)的要求。因 此常采用串級控制系統(tǒng)，減溫器出口溫度為副參數(shù)，以提高對過熱蒸汽溫度的控制質(zhì)量。入口蒸汽卄串級控制方案：過熱器出口蒸汽溫度串級控制系疑胡方框圖如下減溫器 采用兩級調(diào)節(jié)器，這兩級調(diào)節(jié)器串在一起，各有其特殊任務(wù)，調(diào)節(jié)閥直接受調(diào)節(jié) 器1的控制，而調(diào)節(jié)器1的給定值受到調(diào)節(jié)器2的控制，形成了特有的雙閉環(huán)系 統(tǒng)，由副調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)

8、器和減溫器擊口溫度形成的閉環(huán)稱為副環(huán)。由主調(diào)節(jié)器和主 信號一出口蒸汽溫度，形成的閉環(huán)稱為主環(huán)，可見副環(huán)是串在主環(huán)之屮。減溫水減溫器圖22過熱蒸汽溫度串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理圖溫度 變送調(diào)節(jié)器2稱主調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器1稱為副調(diào)節(jié)器。將過熱器出口蒸汽溫瞬楓節(jié)器的輸出信號，不是用來控制調(diào)節(jié)閥而是用來改變調(diào)節(jié)器2的給定值，起著最后校正作用。調(diào)節(jié)器1串級系統(tǒng)是一個(gè)雙回路系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)上是把兩個(gè)調(diào)節(jié)器串接起來，通過它們的 協(xié)調(diào)工作，使一個(gè)被控量準(zhǔn)確地保持為給定值。通常串級系統(tǒng)副環(huán)的對象慣性小, 工作頻率高，而主環(huán)慣性大，工作頻率低。為了提高系統(tǒng)的控制性能，希槊主副 m 環(huán)的工作頻率相差三倍以上，以免頻率相近時(shí)發(fā)生共振現(xiàn)象

9、面破壞正常工作。串 級控制系統(tǒng)可以看作一個(gè)閉合的副回路代替了原來的一部分善對象 特征的作用。除了克服落在副環(huán)內(nèi)的擾動外，還提高了系統(tǒng)的工作頻率，加快過 渡過程。串級控制由于副環(huán)的存在，改善了對象的特性，使等效副對象的時(shí)間常數(shù)減 小，系統(tǒng)的工作頻率提高。同時(shí)，由于串級系統(tǒng)具冇主、副兩只控制器，使控制 器的總放犬倍數(shù)增犬，系統(tǒng)的抗干擾能力壇強(qiáng)，因此，一般來說串級控制系統(tǒng)的 控制質(zhì)量要比單回路控制系統(tǒng)高。四. 工程建立：設(shè)計(jì)思路：首先，一打開運(yùn)行，就是進(jìn)入首頁，點(diǎn)擊“鍋爐控制”進(jìn)入主界 面，動作之前，先要給定“水位設(shè)定值”，然后點(diǎn)擊自動按鈕，就可以觀察實(shí)吋 曲線；也可以將開關(guān)打到手動狀態(tài)進(jìn)行手動控制

10、。設(shè)計(jì)過程：（一）首先建立工程“鍋爐控制”，進(jìn)入畫面界面，點(diǎn)擊新建工程畫面，進(jìn) 入開發(fā)系統(tǒng)界面，確定背景屬性，打開工具欄，使用圖庫（快捷鍵f2）創(chuàng)建所 需的器件：鍋爐汽包、爐膛、各種閥門等；并設(shè)計(jì)水流的動態(tài)表示；（二）設(shè)置串口；（三）然后打開數(shù)據(jù)詞典，定義所需的變量，注意其變量類型及其后續(xù)設(shè)置;（四）接下來就是動畫連接，雙擊畫面上的器件，輸入變量，或點(diǎn)擊“？ ” 進(jìn)入變量瀏覽器選擇所需變量，當(dāng)設(shè)定完成后，進(jìn)入工程瀏覽器雙擊“應(yīng)用程序 命令語言”輸入控制程序。工程創(chuàng)建過程的截圖顯示：（一）系統(tǒng)變量定義：文件 iaiai stsmake view 好|ldsmqssi 典三*話）事 c0m1 片

11、com2 蛙dde 日飯卡5 o兀務(wù)誘密曙c際1訶康瀆芳記親krisa c芋£5$ ?：;：£§e f sql詢注2s emm&i31«bjweb3 20g痂更li侶游盼割i %用55史空邛玉的dmt陋0剛狀壬的陰的：5伍§5rs嚴(yán)爲(wèi)毀 中&注曲伽位3蚣遙$倔位碗細(xì)仗的258斷關(guān)伽血1213113748齊?5s15內(nèi)屈1714為曲92vc<r36plc3commerri/og£22pic3static1211823plc3stahc1221824plc3static126i/o磁29pic3increa104vc

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13、:刪h鑽e朝l tin更鋼菊刪鞠h圖2.動畫連接（三）圖形界面的設(shè)計(jì):汽包冋l min :mpa 二ab爐膛-4：w a m oilgif總ue躬s自動:血 珂減溫器mpa爐膛壓力=aipazof?.ipqiv/£=a<tq & a富 j o - fx 1200 125! mo r1圖3控制界而箔水 kgdint 煙道p/ tmf：帕豔腰朋（四）自動運(yùn)行結(jié)果：（設(shè)定值為30時(shí)）（五）手動控制運(yùn)行結(jié)果:圖五乎動控制運(yùn)行五、系統(tǒng)軟件編譯：if （本站點(diǎn)手自動轉(zhuǎn)換開關(guān)二二0）if （木站點(diǎn)給水閥=1）木站點(diǎn)汽包水位二木站點(diǎn)汽包水位+1 ；本站點(diǎn)給水流量二本站點(diǎn)給水流量+1 ；

14、）else木站點(diǎn)給水流量二0;if （木站點(diǎn)空氣閥二二1）&&（木站點(diǎn)燃料閥二二1）本站點(diǎn)燃料流量二本站點(diǎn)燃料流量+1 ；本站點(diǎn)空氣流量二本站點(diǎn)空氣流量+1 ；本站點(diǎn)爐膛壓力二本站點(diǎn)爐膛壓力-1 ；else本站點(diǎn)空氣流量二0;本站點(diǎn)燃料流量二0 ；本站點(diǎn)爐膛壓力二99;iif （木站點(diǎn)飽和蒸汽閥二二1）&&（木站點(diǎn)過熱蒸汽閥二二1）&&（木站點(diǎn)給水閥二二 0）本站點(diǎn)飽和蒸汽流量二本站點(diǎn)飽和蒸汽流量+1 ；本站點(diǎn)飽和蒸汽溫度二本站點(diǎn)飽和蒸汽溫度+1 ；木站點(diǎn)飽和蒸汽壓力二20;木站點(diǎn)過熱蒸汽溫度二木站點(diǎn)過熱蒸汽溫度+1 ；本站點(diǎn)過熱蒸汽壓力二20;

15、本站點(diǎn)汽包水位=本站點(diǎn)汽包水位t ；）if （木站點(diǎn)飽和蒸汽閥=1）&&（木站點(diǎn)過熱蒸汽閥=1）木站點(diǎn)飽和蒸汽流量二木站點(diǎn)飽和蒸汽流量+1 ；本站點(diǎn)飽和蒸汽溫度二本站點(diǎn)飽和蒸汽溫度+1 ；本站點(diǎn)飽和蒸汽壓力二20;木站點(diǎn)過熱蒸汽溫度二木站點(diǎn)過熱蒸汽溫度+1 ；木站點(diǎn)過熱蒸汽壓力二20;）else if（本站點(diǎn)飽和蒸汽閥=1）&&（本站點(diǎn)過熱蒸汽閥=0）本站點(diǎn)過熱蒸汽壓力二10 ；木站點(diǎn)飽和蒸汽壓力二10;木站點(diǎn)過熱蒸汽溫度二20;本站點(diǎn)飽和蒸汽溫度二本站點(diǎn)飽和蒸汽溫度+1 ；）else if（本站點(diǎn)飽和蒸汽閥=0）&&（本站點(diǎn)過熱蒸汽閥=1）木站

16、點(diǎn)飽和蒸汽流量二0;木站點(diǎn)飽和蒸汽溫度二20;本站點(diǎn)飽和蒸汽壓力二10;本站點(diǎn)過熱蒸汽溫度二20;本站點(diǎn)過熱蒸汽壓力二10;iif（木站點(diǎn)汽包水位=80）本站點(diǎn)汽包水位二本站點(diǎn)汽包水位t ；本站點(diǎn)給水閥二0；）ielseif（本站點(diǎn)汽包水位本站點(diǎn)汽包水位設(shè)定）本站點(diǎn)汽包水位二本站點(diǎn)汽包水位+1;本站點(diǎn)給水流量二本站點(diǎn)給水流量+1 ；木站點(diǎn)給水閥二1 ；木站點(diǎn)給水流量二木站點(diǎn)給水流量+1 ；本站點(diǎn)飽和蒸汽閥二0;本站點(diǎn)過熱蒸汽閥二0;ielse if （木站點(diǎn)汽包水位木站點(diǎn)汽包水位設(shè)定）本站點(diǎn)過熱蒸汽閥二1 ；本站點(diǎn)飽和蒸汽閥=1；本站點(diǎn)給水閥二0;木站點(diǎn)給水流量二0 ；木站點(diǎn)汽包水位二木站點(diǎn)汽包水位t ；）else辻（本站點(diǎn)汽包水位設(shè)定=二本站點(diǎn)汽包水位）本站點(diǎn)過熱蒸汽閥二1 ；木站點(diǎn)飽和蒸汽閥二1 ；木站點(diǎn)給水流量二20;本站點(diǎn)汽包水位二本站點(diǎn)汽包水位+1;本站點(diǎn)給水閥=1;)if(木站點(diǎn)汽包水位=10)木站點(diǎn)燃料閥二1 ；本站點(diǎn)空氣閥二1；本站點(diǎn)空氣流量二本站點(diǎn)空氣流量+1 ；本站點(diǎn)燃料流量二本站點(diǎn)燃料流量+1 ；木站點(diǎn)爐膛壓力二木站點(diǎn)爐膛壓力t ；else本站點(diǎn)空氣流量二0;本站點(diǎn)燃料流量二0 ；本站點(diǎn)燃料閥二0;木站點(diǎn)空氣閥二0;)六. 課程設(shè)計(jì)感想：通過這次課程設(shè)計(jì)，我們熟練掌握了組態(tài)壬軟件6.52版的使用。使我對組態(tài)軟件有