分散控制系统课程设计串级汽温控制系统设计.doc

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:2009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。以LN2000分散控制系统为平台,完成DCS的组态。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。2011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)成果要求完成系统结构图及数据点清单,打印各步的组态设计图纸。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。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:被控对象导前区:(℃/%)被控对象惰性区:(℃/℃)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,只要导前汽温发生变化,副调节器P就去改变减温水流量,初步维持后级过热器入口汽温在一定范围内,起粗调作用。而过热器出口汽温的控制,则是通过主调节器PI来校正副调节器工作,只要未达到给定值,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的变化,直到恢复到给定值为止。稳态时,导前汽温可能稳定在与原来数值不同的数值上,而主汽温则一定等于给定值。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恒定,一般选用比例积分调节器。当过热器惰性区较大时,也可选用比例、积分、微分调节器。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)、PID1的参数设置:K1比例增益:2,K2积分增益:,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前。(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、系统数据库组态流程图减温器喷水控制阀SAMA图1SAMA图2手动阀门开度50%7、外部扰动(设定值调为550)内部扰动