基于DCS综合反应器内胆、夹层液位比值控制系统设计.doc

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1、 摘要 集散控制系统（Total Distributed Control System, DCS ）是以微处理器为基础的集中分散型控制系统。自20世纪70年代中期集散控制系统问世以来，已在工业控制领域得到了广泛的应用，越来越多的仪表和控制工程师已认识到集散控制系统并将成为工业自动控制的主流。它具备分散控制、集中管理；采用局部网路通信技术；完善的功能控制；采用模块化和开放性结构，系统扩展方便；管理能力强；安全可靠性高等特点具有很强的实用价值。 本项目采用的是浙大中控（SUPCON JX-300X）的DCS，运用与之相配的AdvanTrol-Pro系统软件(V2.50)_SP06输出的组态软件。实

2、现现场数据实时记录和监控，设计了记录查询、报警、实时模拟等具有Windows风格的动态操作画面。 比值控制系统在生产过程中需要自动保持两个或多个参数之间的比例关系。所以在工业生产过程中广泛运用，在此项目中运用的是浙大中控的DCS来做反应综合器的内胆液位与夹套液位的比值控制，通过比值系数来保持两液位的稳态。关键词：集散控制系统 组态 比值控制 比值系数引 言 在现代工业生产过程中，常需要保持两种物料的的流量成一定的比例关系，如果一旦比例失调，就会影响产品的质量，严重的甚至会造成生产事故。为此在生产过程中需要自动保持两个或多个参数之间的比例关系，这种控制系统就是比值控制系统。 比值控制系统是一种物

3、料随另一种物料而变化的系统。单闭环比值控制系统，在稳态时，能够满足主、副流量的工艺比值要求，即Q2/Q1=K，当主流量Q1不变，而副流量Q2受到扰动时，则通过副流量的闭环回路进行定值控制。当主流量Q1受到扰动时，控制器根据给定值的变化，发出控制命令，以改变调节阀的开度，使副流量Q2跟随主流量Q1而变化，从而保证原设定的比值不变。当主副流量同时受到扰动时，调节器在克服副流量的扰动的同时，又根据新的给定值，改变调节阀的开度，使主、副流量在新的流量数值基础上，保持其原设定值的比值关系。可见该系统能确保主、副两个流量的比值不变。同时，系统的结构又较简单，因而在工业生产过程自动化中应用技术较广。 如综上

4、所述，本项目采用的是单闭环比值控制系统来实现基于DCS综合反应器内胆、夹层液位比值控制系统关键词：比值控制 主流量 副流量 设定值 比值关系目 录一、课题项目分析1 1.1项目流程图1 1.2项目任务和要求1 1.3项目分析过程1 1.4控制方案1二、项目系统的设计32.1加热罐的液位控制32.2 加热罐的温度控制32.3液位水箱液位控制42.4综合反应器内胆液位控制42.5综合反应器夹套液位控制52.6综合反应器夹套、内胆液位控制5三、系统组态7 3.1主控卡的选择、地址设置7 3.2数据转发卡的选择、地址设置7 3.3系统配置7 3.4测点清单7 3.5控制方案8 3.6操作画面设置8 基

5、于DCS综合反应器内胆夹层液位比值控制系统一、课题项目分析1.1项目流程图1.2项目任务和要求通过相关操作使综合反应器内胆流入温度恒定的热水，反应器夹层注入由液位水箱供给的冷水。要求：1.热水温度控制在602，分别采用闭环及双位两种方式对温度进行控制，对比两种控制方式的优缺点。2.水箱液位整定在30cm处，不得高于40cm，低于10cm。3.综合反应器内胆及夹层液位保持在2:1的高度。4.根据可能出现的意外设计连锁保护方案。1.3项目分析过程 在此项目中储水槽中的冷水分别进入液位水箱和加热罐中，液位水箱中的冷水进入综合反应器的夹层、加热罐中的的热水进入综合反应器的内胆。从而在综合反应器中实现夹

6、层与内胆的液位比值控制。结合此项目的工艺流程和项目的要求；综合反应器是整个流程中的最末端设备，要在此项目中实现综合反应器内胆与夹层的液位比值控制，就得对前端设备有很好的控制，才能使综合反应器达到良好的控制效果。所以在此项目中采用单回路控制系统、串级控制系统、单回路比值系统来实现项目的要求。1.4控制方案： 单回路控制系统：包含一个检测变送器、一个调节器、一个执行器和一个被控对象，对过程的某一被控参数进行闭环负反馈控制。 串级回路控制系统：在单回路的控制系统的基础上增加一个控制回路，构成串级控制系统。比值控制系统：在现代工业生产过程中，常需要保持两种物料的流量成一定比例关系，如果一旦比例失调，就

7、会影响产品的质量，严重的甚至会照成生产事故，为此在实际生产过程中需要自动保持两个或多个参数之间的比例关系，这类控制系统就是比值控制系统。二、项目系统的设计2.1加热罐的液位控制： 1、控制方案的选择:根据设计任务和技术指标要求，经调查研究，考虑经济效益和技术实施的可行性，在此控制中采用的单闭环控制方案。2、 被控对象的确定：根据控制要求，该控制方案的被控对象确定为加热罐的液位；3、 检测变送单元的选择：根据控制要求，主要是用来检测液位，LI101.4、 执行机构的选择：在该回路中执行机构采用的是气动薄膜调节阀（FV102），根据控制要求和安全性，调节阀为气开式。5、调节器的正、反作用确定：根据

8、单回路内部各个环节的静态系数相乘为负。KmK0KvKc0,故调节器为反作用。 6、加热罐液位控制系统框图：2.2 加热罐的温度单回路控制： 1、控制方案的选择:根据设计任务和技术指标要求，经调查研究，考虑经济效益和技术实施的可行性，在此控制中采用的单闭环控制方案。2、 被控对象的确定：根据控制要求，该控制方案的被控对象确定为加热罐的温度；3、 检测变送单元的选择：根据控制要求，主要是用来检测温度，TI101.4、 执行机构的选择：在该回路中执行机构采用的是加热器（HV101），根据控制要求和安全性，调节阀为反作用。5、调节器的正、反作用确定：根据单回路内部各个环节的静态系数相乘为负。KmK0K

9、vKc0,故调节器为正作用。 6、加热罐温度控制系统框图：2.3 液位水箱液位单回路控制： 1、控制方案的选择:根据设计任务和技术指标要求，经调查研究，考虑经济效益和技术实施的可行性，在此控制中采用的单闭环控制方案。 2、 被控对象的确定：根据控制要求，该控制方案的被控对象确定为液位水箱的液位；3、 检测变送单元的选择：根据控制要求，主要是用来检测液位，LI102.4、 执行机构的选择：在该回路中执行机构采用的是电动调节阀（FV101），根据控制要求和安全性，调节阀为气开式。5、调节器的正、反作用确定：根据单回路内部各个环节的静态系数相乘为负。KmK0KvKc0,故调节器为反作用。 6、液位水

10、箱液位单回路控制系统框图：2.4 综合反应器内胆流量液位串级控制 1、控制方案的选择:根据设计任务和技术指标要求，经调查研究，考虑经济效益和技术实施的可行性，在此控制中采用的串级控制方案。2、 主、副对象的确定：根据控制要求，该控制方案的主对象确定为综合反应器内胆液位；副对象确为定综合反应器内胆流量。3、 检测变送单元的选择：根据控制要求，主回路是用来检测液位，LI103；副回路是用来检测流量，FI103。4、 执行机构的选择：在主回路中执行机构采用的是电动调节阀（FV101），根据控制要求和安全性，调节阀为气开。5、调节器的正、反作用确定：根据单回路内部各个环节的静态系数相乘为负。KmK0K

11、vKc0,故调节器为反作用。6、调节器的控制规律：主调节器选用PI控制、副调节器选用P控制。 7、综合反应器内胆流量液位串级控制系统框图：2.5 综合反应器夹层流量液位串级控制 1、控制方案的选择:根据设计任务和技术指标要求，经调查研究，考虑经济效益和技术实施的可行性，在此控制中采用的串级控制方案。2、 主、副对象的确定：根据控制要求，该控制方案的主对象确定为综合反应器夹套液位；副对象确为定综合反应器夹套流量。3、 检测变送单元的选择：根据控制要求，主回路是用来检测液位，LI104；副回路是用来检测流量，FI104。4、 执行机构的选择：在主回路中执行机构采用的是气动薄膜调节阀（FV102），

12、根据控制要求和安全性，调节阀为气开。5、调节器的正、反作用确定：根据单回路内部各个环节的静态系数相乘为负。KmK0KvKc0,故调节器为反作用。6、调节器的控制规律：主调节器选用PI控制、副调节器选用P控制。 6、综合反应器夹层流量液位串级控制系统框图：2.6 综合反应器夹层内胆液位比值控制 1、控制方案的选择:根据设计任务和技术指标要求，经调查研究，考虑经济效益和技术实施的可行性，在此控制中采用的单闭环比值控制方案。2、 主、从物料的确定：根据控制要求，该控制方案的主物料确定为综合反应器内胆液位；副物料确为定综合反应器夹套液位。3、 检测变送单元的选择：根据控制要求，主回路是用来检测液位，L

13、I103；副回路是用来检测流量，FI103。4、 执行机构的选择：在闭环回路中执行机构采用的是FV104，根据控制要求和安全性，调节阀为正作用。开环回路中执行机构采用的是FV103，根据控制要求和安全性，调节阀为正作用。6、比值系数的计算：设工艺要求Q1/Q2=K,测量流量Q1和Q2的变送器的测量范围分别为0Q1max和0Q2max，则折算成仪表的比值系数为：K=K(Q1max/Q2max) 6、综合反应器夹层内胆液位比值控制系统框图：三、系统组态3.1主控卡的选择、地址设置： 主控卡选择：不冗余，其余默认 ；型号：XP243 主控卡的地址：128.128.1.2 3.2数据转发卡的选择、地址

14、设置：数据转发卡选择：选择冗余 型号：XP233 数据转发卡的地址：00 3.3系统配置：类型数量IP地址备注控制站102主控卡注释：1#控制站数据转发卡注释：1#数据转发卡、2#数据转发卡工程师站1130注释：工程师站133操作站2128、129注释：操作员站128、操作员站129、3.4测点清单：I/O点位号卡件类型卡件地址I/O点地址信号点量程单位LI104313010-100cm反应器夹层液位信号FI102313020-1600L/h电磁流量信号FI103313040-1200L/h涡轮流量信号FI104313050-630L/h金属浮子流量信号LI101313100-40cm加热罐液

15、位信号LI102313110-100cm 水箱液位信号LI103313120-100cm反应器液位信号TI101313130-100加热温度信号HV10132240加热控制信号FV102322411#电动调节阀控制信号FV10132242气动调节阀控制信号FV104322433#冷水管水泵变频器控制信号PV101322512#电动调节阀控制信号FV103322521#热水管热水泵变频器控制信号D10136280MV101继电器控制D10236281MV102继电器控制D10336282MV103继电器控制3.5控制方案序号控制方案注释、回路注释回路位号控制方案PVMV00加热罐液位控制LIC1

16、01单回路LI101FV10101加热罐温度控制TIC101单回路TI101HV10102液位水箱液位LIC102单回路LI102FV10203综合反应器内胆液位控制内胆流量控制FIC001串级内环FI103FV101内胆液位控制LIC001串级外环LI10304综合反应器夹套液位控制内胆流量控制FIC002串级内环FI104FV102内胆液位控制LIC002串级外环LI10405综合反应器液位控制夹套液位控制LIC007单回路比值闭环LI104FV104内胆液位控制单回路比值开环LI1033.6操作画面设置： 1、可浏览总貌画面：页码页标题内容1索引画面流程图、分组画面、趋势画面、一览画面2

17、、可浏览分组画面：页码页标题内容1常规回路LIC101、TIC101、LIC102、FIC001、LIC001、FIC002、LIC002、LIC0073、可浏览一览画面：页码页标题内容1数据一览LI104、FI102、FI103、FI104、LI101、LI102、LI103TI101、HV101、FV102、FV101、FV104、PV101FV103 4、可浏览总貌画面：页码页标题内容1流量FI102、FI103、FI104、2液位LI104、LI101、LI102、LI1033温度TI101参考文献：过程控制系统 机械工业出版社 林德杰 主编热工连锁保护系统配置优化技术CS6700实训设备使用说明书JX-300XP系统资料相关仪表使用说明书IO测点清单及仪表接线端子图 - 9 -