化工總控工項(xiàng)目2任務(wù)10DCS操作系統(tǒng)訓(xùn)練課件

1、項(xiàng)目2 化工過(guò)程控制任務(wù)10 DCS操作系統(tǒng)訓(xùn)練化工總控工技能鑒定培訓(xùn)教程高級(jí)工目 錄CONTENTS0102030405任務(wù)描述考核標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)實(shí)施考核要求相關(guān)知識(shí)項(xiàng)目拓展思考練習(xí)06071操作多級(jí)液位控制和原料比值混合仿真操作系統(tǒng)?！救蝿?wù)描述】【實(shí)訓(xùn)裝置】 多級(jí)液位控制和原料比值混合仿真系統(tǒng)，液位控制系統(tǒng)DCS圖、現(xiàn)場(chǎng)圖分別見(jiàn)圖10-1、10-2。圖10-1 液位控制系統(tǒng)DCS圖圖10-2 液位控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)圖1. 能夠按操作要求正確進(jìn)行液位控制系統(tǒng)的仿真操作。2. 熟悉冷態(tài)開(kāi)車規(guī)程，并能按規(guī)程進(jìn)行正常狀態(tài)下系統(tǒng)工程操作。3、掌握停車操作規(guī)程，能按規(guī)程進(jìn)行正常停車、緊急停車操作。一、自動(dòng)控制系統(tǒng)

2、基本知識(shí)1、 自動(dòng)化裝置主要包括三部分。測(cè)量原件與變送器圖中以 表示液位變送器（有時(shí)以表示）。它的作用是測(cè)量液位，并將液位的高低轉(zhuǎn)化為一種特定的信號(hào)（如標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)、標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)、電壓等）。自動(dòng)控制器圖中以 表示液位控制器。它接受變送器送來(lái)的信號(hào)，與工藝要求的液位高度相比較，得出偏差，并按某種運(yùn)算規(guī)律算出結(jié)果，然后將此結(jié)果，用特定信號(hào)（電流或氣壓）發(fā)送出去。執(zhí)行器通常指控制閥，它和普通閥門的功能一樣，只不過(guò)它自動(dòng)地根據(jù)控制器送來(lái)的信號(hào)值改變閥門的開(kāi)啟度。圖10-1是一個(gè)簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖。圖10-1 自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖 在自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成中，除必須具有前面所述的自動(dòng)化裝置外，還必須具

3、有控制裝置所控制的生產(chǎn)設(shè)備。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，將需要控制其工藝參數(shù)的生產(chǎn)設(shè)備、機(jī)器、一段管道或設(shè)備的一部分叫做被控對(duì)象，簡(jiǎn)稱對(duì)象。2、自動(dòng)控制系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)自動(dòng)控制系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)見(jiàn)表10-1表10-1 自動(dòng)控制系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)控制術(shù)語(yǔ)定義對(duì)象是指被控制的生產(chǎn)設(shè)備或裝置。工業(yè)中的各種塔、換熱器、泵等被控變量工藝要求自動(dòng)控制系統(tǒng)通過(guò)自動(dòng)操作控制，使之滿足生產(chǎn)過(guò)程要求的某個(gè)過(guò)程變量設(shè)定值生產(chǎn)過(guò)程中生產(chǎn)工藝對(duì)被控變量的要求值測(cè)量值測(cè)量元件、變送器實(shí)際測(cè)得的被控變量的值偏差測(cè)量值與設(shè)定值之間的差值 干擾生產(chǎn)過(guò)程中破壞生產(chǎn)過(guò)程平衡狀態(tài)，引起被控變量偏離設(shè)定值的各種因素操縱變量克服擾動(dòng)對(duì)被控變量影響，使被控變量回復(fù)到設(shè)定值的量

4、 自動(dòng)控制系統(tǒng)安裝完成后，就要投入運(yùn)行。溫度、壓力等檢測(cè)系統(tǒng)的投運(yùn)比較簡(jiǎn)單，可逐個(gè)開(kāi)啟儀表和檢測(cè)變送器，檢查儀表顯示值的正確性。溫度、流量檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)檢測(cè)變送器的開(kāi)車要求，從檢測(cè)元件根部開(kāi)始，逐步緩慢地打開(kāi)有關(guān)根部閥、截止閥等（要防止變送器受到壓力沖擊），直到顯示正常。3、自動(dòng)控制系統(tǒng)投運(yùn) 在過(guò)程控制系統(tǒng)中，控制閥得前后各裝截止閥，如圖10-2所示。閥2為上游閥，1為下游閥。為了在控制閥或控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)不致影響正常的生產(chǎn)，通常在旁路上裝有旁路閥3。自動(dòng)控制系統(tǒng)的投運(yùn)步驟如下。第一步：現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作。開(kāi)車時(shí)，先將截止閥1和2關(guān)閉，手動(dòng)操作旁路閥3，待工況穩(wěn)定后，可轉(zhuǎn)入手動(dòng)遙控調(diào)節(jié)。圖10-2

5、 控制系統(tǒng)簡(jiǎn)圖第二步：由手動(dòng)操作切換到手動(dòng)遙控（控制閥投運(yùn)）。先將閥1全開(kāi)，然后慢慢地開(kāi)大閥2，關(guān)小閥3，與此同時(shí)，撥動(dòng)控制器的手操撥盤(pán)逐漸改變控制閥的開(kāi)度，使被控變量基本不變，直到旁路閥3全關(guān)，截止閥2全開(kāi)為止。第三步：由手動(dòng)遙控切換到自動(dòng)。待工況穩(wěn)定，即被控變量等于或接近設(shè)定值后，就可以從手動(dòng)切換到自動(dòng)控制。切換過(guò)程要求平穩(wěn)、迅速，無(wú)擾動(dòng)。二、DCS控制系統(tǒng)1、DCS控制系統(tǒng)的基本組成 DCS控制系統(tǒng)通常由過(guò)程控制單元、過(guò)程接口單元、CRT顯示操作站、管理計(jì)算機(jī)以及通信數(shù)據(jù)通道等五個(gè)主要部分組成，如圖10-3所示。圖10-3 DCS控制系統(tǒng)組成示意圖2、液位控制系統(tǒng)單元控制回路分析 液位控

6、制系統(tǒng)單元主要包括：?jiǎn)位芈房刂葡到y(tǒng)、分程控制系統(tǒng)、比值控制系統(tǒng)、串級(jí)控制系統(tǒng)。其單元控制回路如圖10-4所示。圖10-4 液位控制單元控制回路圖（1）單回路控制回路 又稱單回路反饋控制，由被控對(duì)象（簡(jiǎn)稱對(duì)象）或被控過(guò)程（簡(jiǎn)稱過(guò)程）、測(cè)量變送裝置、控制器和控制閥四個(gè)基本環(huán)節(jié)組成。本單元的單回路控制有：FIC101， LIC102， LIC103。（2）分程控制回路 在分程控制回路中，一臺(tái)控制器的輸出可以同時(shí)控制兩只或兩只以上的控制閥，控制器的輸出信號(hào)被分割成若干個(gè)信號(hào)的范圍段，由每一段信號(hào)去控制一只控制閥。 本單元的分程控制回路有PIC101分程控制沖壓閥PV101A和泄壓閥PV101B。當(dāng)緩沖

7、罐壓力高于分程點(diǎn)(5.0 atm)時(shí)，泄壓閥PV101B自動(dòng)打開(kāi)泄壓；當(dāng)壓力低于分程點(diǎn)時(shí)，PV101B自動(dòng)關(guān)閉，沖壓閥PV101A自動(dòng)打開(kāi)給罐充壓，使V101壓力控制在5.0 atm。如圖10-5所示。圖10-5 分程控制回路示意圖（3）比值控制系統(tǒng) 在化工生產(chǎn)工藝中，常需要兩種或兩種以上的物料保持一定的比例關(guān)系，比例一旦失調(diào)，將影響生產(chǎn)或造成事故。實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上參數(shù)符合一定比例關(guān)系的控制系統(tǒng)，稱為比值控制系統(tǒng)。通常采用保持兩種或幾種物料的流量為一定比例關(guān)系，即流量比值控制系統(tǒng)。（4）串級(jí)控制系統(tǒng) 如果系統(tǒng)中不止采用一個(gè)控制器，而且控制器間相互串聯(lián)、一個(gè)控制器的輸出作為另一個(gè)控制器的給定值

8、，這樣的系統(tǒng)稱為串級(jí)控制系統(tǒng)。串級(jí)控制系統(tǒng)能夠迅速克服進(jìn)入副回路的擾動(dòng)，改善主控制器的被控對(duì)象特征，有利于克服副回路內(nèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等的非線性。三、智能儀表及控制閥1、智能儀表智能儀表是指具有微處理器系統(tǒng)的智能化儀表，如圖10-6。智能儀表的特點(diǎn)有：完善的自診斷功能精度高功能強(qiáng)測(cè)量范圍寬通信功能強(qiáng)圖10-6 智能儀表2、控制閥 控制閥是構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)不可缺少的重要部分?？刂崎y是通過(guò)接受調(diào)節(jié)控制單元輸出的控制信號(hào)，借助動(dòng)力操作去改變介質(zhì)流量、壓力、溫度、液位等工藝參數(shù)的最終控制元件。適用于空氣、水、蒸汽，各種腐蝕性介質(zhì)、泥漿、油品等介質(zhì)。 控制閥由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩部分組成。其中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器

9、的推動(dòng)部分，它按照控制器所給信號(hào)的大小，產(chǎn)生推力或位移；調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器的調(diào)節(jié)部分，它接受執(zhí)行機(jī)構(gòu)的操縱，改變閥芯與閥座間的流通面積，調(diào)節(jié)工藝介質(zhì)的流量。四、儀表聯(lián)鎖報(bào)警基本原理1、儀表聯(lián)鎖報(bào)警的作用 由于化工生產(chǎn)裝置的測(cè)量監(jiān)視過(guò)程中設(shè)備和變量是大量的，不可能使其總是保持在給定的數(shù)值條件。當(dāng)某些關(guān)鍵變量超過(guò)規(guī)定值或設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生異常情況時(shí)，信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)用燈光及音響警告操作者，采取必要的措施以改變工況。當(dāng)超限更為嚴(yán)重需立即采取措施時(shí)，聯(lián)鎖系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)備用設(shè)備或自動(dòng)停車，不致使事故擴(kuò)大。2、儀表聯(lián)鎖報(bào)警圖中常用符號(hào)儀表聯(lián)鎖報(bào)警圖中常用符號(hào)見(jiàn)表10-2。表10-2 儀表聯(lián)鎖報(bào)警圖中常用符號(hào)名稱代

10、號(hào)符號(hào)名稱代號(hào)符號(hào)電鈴DL 常開(kāi)按鈕常閉按鈕SB 電喇叭DD 指示燈HL 熔斷器FU 延時(shí)繼電器KT 開(kāi)關(guān)K 中間繼電器KA 常開(kāi)觸頭常閉觸頭SQ 3、信號(hào)聯(lián)鎖報(bào)警電路 例：某企業(yè)生產(chǎn)線，入口水壓要求保持在300 kPa以上，一旦水壓低于300 kPa時(shí)，立即發(fā)生聲光報(bào)警信號(hào)。高位槽內(nèi)液體越限時(shí)（2 m），立即停止高位槽送料。 圖10-7是帶電接點(diǎn)的壓力表和液位計(jì)聯(lián)鎖報(bào)警原理圖。圖中X1為帶電接點(diǎn)液位計(jì)的常開(kāi)接點(diǎn)，當(dāng)液位高于2 m時(shí)，此點(diǎn)接通；X2為帶電接點(diǎn)壓力表的常開(kāi)接點(diǎn)，當(dāng)水壓高于300 kpa時(shí)此點(diǎn)接通。圖10-7 帶電接點(diǎn)的壓力表和液位計(jì)聯(lián)鎖報(bào)警原理圖4、聯(lián)鎖保護(hù)電路 安全聯(lián)鎖裝置是在

11、危險(xiǎn)排除之前能阻止接觸危險(xiǎn)區(qū)，或者一旦接觸時(shí)能自動(dòng)排除危險(xiǎn)狀態(tài)的一種裝置，它與設(shè)備、機(jī)械等控制裝置聯(lián)動(dòng)。一旦工藝參數(shù)超出安全條件范圍，系統(tǒng)馬上執(zhí)行聯(lián)鎖動(dòng)作，以保證生產(chǎn)裝置處于安全狀態(tài)。 例：在氯化氫合成爐控制系統(tǒng)中，為使合成爐正常工作，要求Cl2與H2以1：1.05的理論比例在合成爐中燃燒，產(chǎn)生HCI氣體。當(dāng)氣體中存在游離氯時(shí)，可導(dǎo)致后系統(tǒng)爆炸。因此要求Cl2和H2流量和配比穩(wěn)定，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，需緊急停車?？刹捎萌鐖D10-8所示的聯(lián)鎖保護(hù)電路。圖中實(shí)線為信號(hào)線，虛線為連鎖線。圖10-8 氯化氫合成爐聯(lián)鎖保護(hù)電路圖圖10-9 安全連鎖邏輯圖 圖中包括Cl2流量控制系統(tǒng)、H2流量控制系統(tǒng)、Cl2壓

12、力顯示系統(tǒng)、H2壓力顯示系統(tǒng)和HCl氣體壓力顯示系統(tǒng)，其安全聯(lián)鎖邏輯圖如圖10-9，通過(guò)DCS組態(tài)實(shí)現(xiàn)邏輯功能。1、緩沖罐V101充壓及液位建立。2、中間罐V102液位建立。3、產(chǎn)品罐V103建立液位。正常工況下的工藝參數(shù)如下（1）FIC101投自動(dòng)，設(shè)定值為20000.0 kg/h；FIC103投自動(dòng)，設(shè)定值為30000 kg/h。（2）PIC101投自動(dòng)（分程控制），設(shè)定值為5.0 atm泵P101A（或P101B）出口壓力P101正常值為9.0 atm。（3）LIC101投自動(dòng)，設(shè)定值為50%；LIC102投自動(dòng)，設(shè)定值為50%；LIC103投自動(dòng)，設(shè)定值為50%。（4）FIC102投串

13、級(jí)（與LIC101串級(jí)）；FFIC104投串級(jí)（與FIC103比值控制），比值系統(tǒng)為常數(shù)2.0。（5）V102外進(jìn)料流量FI101正常值為10000.0 kg/h； V103產(chǎn)品輸出量FI102的流量正常值為45000.0 kg/h。一、冷態(tài)開(kāi)車二、正常操作1、正常停車。2、緊急停車。液位控制系統(tǒng)所用儀表及參數(shù)見(jiàn)P78表10-3。三、停車操作四、所用儀表及參數(shù)液位控制系統(tǒng)的典型故障及處理方法見(jiàn)P79表10-4。五、典型故障及處理1、在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，儀表之間的信息傳遞都采用統(tǒng)一的信號(hào)，它的范圍是( )。A. 0-lOmA B. 4-20mA C. 0-10V D. 0-5V2、自動(dòng)控制系統(tǒng)中完成比較、判斷和運(yùn)算功能的儀器是( )。A.變送器B.執(zhí)行裝置C.檢測(cè)元件D.控制器3、某溫度控制系統(tǒng)，要求控制精度較高，控制規(guī)律應(yīng)該為（ ）。A.比例控制、較弱的積分控制、較強(qiáng)的微分控制B.比例控制、較強(qiáng)的積分控制、較弱的微分控制C.比例控制、較弱的積分控制、較弱的微分控制D.比例控制、較強(qiáng)的積分控制、較強(qiáng)的微分控制4、在控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器的主要功