华电科院过程控制课程设计报告
控制装置课设报告(华北电力大学)
课程设计报告( 2013-- 2014年度第二学期)名称：控制装置及仪表课程设计题目：除氧器水位单回路控制系统设计院系：自动化系班级：1104班学号：************学生姓名：***指导教师：***设计周数：一周成绩：日期：2014年6月27日除氧器水位单回路控制系统设计一、课程设计(综合实验)的目的与要求●认知控制系统的设计和控制仪表的应用过程。
●了解过程控制方案的原理图表示方法（SAMA图）。
●掌握数字调节器KMM的组态方法，熟悉KMM的面板操作、数据设定器和KMM数据写入器的使用方法。
●初步了解控制系统参数整定、系统调试的过程。
二、实验设备KMM数字调节器、KMM程序写入器、PROM擦除器、控制系统模拟试验台三、主要内容1．按选题的控制要求，进行控制策略的原理设计、仪表选型并将控制方案以SAMA图表示出来。
2．组态设计2．1 KMM组态设计以KMM单回路调节器为实现仪表并画出KMM仪表的组态图，由组态图填写KMM的各组态数据表。
2．2组态实现在程序写入器输入数据，将输入程序写入EPROM芯片中。
3.控制对象模拟及过程信号的采集根据控制对象特性，以线性集成运算放大器为主构成反馈运算回路，模拟控制对象的特性。
将定值和过程变量送入工业信号转换装置中，以便进行观察和记录。
4. 系统调试设计要求进行动态调试。
动态调试是指系统与生产现场相连时的调试。
由于生产过程已经处于运行或试运行阶段，此时应以观察为主，当涉及到必需的系统修改时，应做好充分的准备及安全措施，以免影响正常生产，更不允许造成系统或设备故障。
动态调试一般包括以下内容：1)观察过程参数显示是否正常、执行机构操作是否正常；2)检查控制系统逻辑是否正确，并在适当时候投入自动运行；3）对控制回路进行在线整定；四、设计（实验）正文1. 由控制要求画出控制流程图。
图1 除氧器水位单回路控制系统除氧器水位单回路控制系统如图1所示。
除氧器水箱的汽侧和水侧都有平衡管相连，其中的水平衡管保持除氧器的水位稳定。
过程控制课程设计报告
1．绪论过程控制通常是指连续生产过程的自动控制，是自动化技术最重要的组成部分之一。
其应用范围涵盖石油、化工、制药、生物、医疗、水利、电力、冶金、轻工、核能、环境等许多领域，在国民经济中占有重要的地位。
1．1过程控制系统的组成及特点过程控制系统通常由被控对象和过程检测仪表组成。
被控对象是指被控制的工艺生产设备装置。
常见的有：锅炉、加热炉、分馏塔、反应釜、干燥炉、压缩机、旋转窑等生产设备或储存物料的槽，罐以及传递物料的管段等。
过程检测控制仪表是指检测变送器，控制器以及执行器。
过程控制系统的特点包括：1）被控过程复杂多样，具有非线性、时变、时滞及不确定等特点，难以获得精确的过程数学模型。
2）控制过程多属缓慢过程，具有一定的时间常数和时滞，控制并不需在极短时间完成。
3）控制方案多样。
统一被控过程，因受扰动不同，需采用不同的控制方案；同一控制方案可适用于不同的生产过程控制，控制方案适应性强。
4）过程控制的常用控制形式为定值控制。
5）过程能够控制实施手段多样性。
可以方便地在计算机控制装置上实现，可以方便地在控制室或现场获得仪表的信息，可以直接进行仪表的校验和调整。
1．2 过程控制设计的发展概况近几十年来，随着自动化技术工具的发展以及新型过程控制系统的出现，设计工作的内容、程序和方法有了较大的变化。
尤其当进入20世纪80年代以后，微电子技术推动了计算机的迅猛发展，使得过程控制所采用的仪表、设备等发生了根本性的改变。
这些更促使控制工程设计工作进行全曲的调整。
在20世纪50、60年代，当时在工业过程中，尤其在石油、化工生产过程中，大量使用气动仪表，以满足防爆的要求。
而常用的控制系统仅仅是单回路反馈控制系统(简单调节系统)或少量的串级、均匀和比值控制系统。
因此控制工程设计工作相对来说较为简单。
随着电动单元组合仪表的出现，一直到DDZ—Ⅲ型仪表问世，本质安全防爆的性能，根本上满足了工业过程的防爆要求：于是，在控制工程设计中，电动仪表逐步取代气动仪表。
过程控制课程设计报告
过程控制课程设计报告过程控制课程设计报告一份好的课程设计报告，需要组员配合完成，下面是过程控制课程设计报告，为大家提供参考。
一、课程设计目的：1.熟悉并熟练掌握组态王软件；2.通过组态王软件的使用，进一步掌握了解过程控制理论基础知识；3.了解典型工业生产过程(锅炉设备)的工艺流程和控制要求；4.加强对课堂理论知识的理解与综合应用能力，提高解决实际工程问题的能力；5.培养自主查找资料、收索信息的能力以及实践动手能力与合作精神。
二、组态王简介：“组态王”是运行于 Microsoft Windows 200/NT4.0.XP 中文平台的中文界面软件，充分利用了windows 图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点，并且采用了多线程。
COM 组件等新技术，实现了实时多任务，软件运行稳定可靠。
“ 组态王” 软件包括由工程浏览器 (TouchExplorer) 、工程管理器 (Proj-Manager)和画面运行系统（TouchVew）三大部分组成。
在工程浏览中可以查看工程的各个组成部分，也可以完成数据库构造、定义外部设备等工作；工程管理器中内嵌了画面管理系统，用于新工程的创建和已有工程的管理。
画面的开发和运行由工程浏览器调用画面制作系统 touchMak 和运行系统 touchVew 来完成。
三、锅炉设备的的控制原理及工艺流程：锅炉是过程工业中不可缺少的动力设备，它所产生的蒸汽不仅能够为蒸馏、化学反应、干燥、蒸发等过程提供热源，而且，还可以作为风机、压缩机、泵类驱动透平的动力源。
随着石油化学工业生产规模不断强化，生产设备不断革新，作为全厂动力和热源的锅炉，亦向着大容量、高参数、高效率方向发展。
为确保安全，稳定生产，对锅炉设备的自动控制就显得十分重要。
为实现调节任务，将锅炉设备控制划分为若干个控制系统，主要控制系统有：（1）给水自动控制系统（即锅炉汽包水位的控制）操纵变量是给水流量，它主要考虑汽包内部的物料平衡，使给水量适应蒸汽量，维持汽包中水位在工艺允许范围内。
过程控制设计报告
星期二、三了解串级控制系统原理
星期四 、星期五设计串级控制系统
第二周
星期一、单回路系统仿真设计
星期二、串级系统仿真设计
星期三、单回路系统与串级系统性能比较
星期四、写说明书
星期五、上午：写说明书，整理资料
下午：交设计资料，答辩
参 考 文 献
过程控制与SIMULINK应用
湖南工程学院
课程设计
课程名称过程控制
课题名称串级控制系统仿真设计
专业
班级
学号
姓名
指导教师
200年月日
湖南工程学院
课程设计任务书
课程名称过程控制
课题串级控制系统仿真设计
专业班级
学生姓名
学号
指导老师
审批
任务书下达日期200年月日
任务完成日期200年月日
设计内容与设计要求
设计内容：
某隧道窑炉系统，考虑将燃烧室温度作为副变量，烧成温度为主变量，燃烧室温度为副变量的串级控制系统中主、副对象的传递函数分别为：
说 明 书 格 式
1.课程设计任务书
2.目录
3.系统总体方案选择与说明
4.结果与必要的调试说明
7.使用说明
8.程序清单
10、总结
11、参考文献
附录
附录A 系统原理图
附录B 程序清单
进 度 安 排
设计时间为两周
第一周
星期一、上午：布置课题任务，讲课及课题介绍
G01(s)=1/(30s+1)(3s+1);g02(s)=1/((10s+1)(s+1)^2);
主控制器采用比例积分控制，副控制器采用比例控制
设计要求：
过程控制实验的实训报告
一、实训目的通过本次过程控制实验实训，使我对过程控制的基本原理、系统组成、控制策略以及实际应用等方面有一个全面的认识，提高我运用理论知识解决实际问题的能力。
同时，通过实验操作，掌握实验设备的使用方法，培养我的动手能力和团队协作精神。
二、实训内容1. 实验设备本次实验使用的设备包括：过程控制系统实验台、传感器、执行器、控制器、计算机等。
2. 实验内容（1）过程控制系统基本原理及组成（2）传感器特性及测量方法（3）执行器特性及控制方法（4）控制器特性及控制策略（5）过程控制系统设计及应用三、实验步骤1. 观察实验设备，了解其组成及功能。
2. 搭建实验系统，连接传感器、执行器、控制器等。
3. 根据实验要求，设置控制器参数，实现过程控制。
4. 观察实验现象，分析实验结果，调整控制器参数，优化控制效果。
5. 实验结束后，整理实验数据，撰写实验报告。
四、实验结果与分析1. 实验现象通过搭建实验系统，观察实验现象，发现当控制器参数设置合理时，系统能够实现稳定的控制效果。
2. 实验结果（1）传感器输出信号与被测参数之间的关系符合线性关系。
（2）执行器响应速度快，控制精度高。
（3）控制器参数对系统控制效果有显著影响。
3. 实验分析（1）传感器在过程控制系统中起到采集被测参数的作用，其输出信号与被测参数之间的关系符合线性关系，为后续控制策略的制定提供了基础。
（2）执行器作为控制系统的输出环节，其响应速度快、控制精度高，对系统控制效果有重要影响。
（3）控制器参数的设置对系统控制效果有显著影响，合理设置控制器参数可以提高控制效果。
五、实训体会1. 通过本次实训，我对过程控制的基本原理、系统组成、控制策略以及实际应用等方面有了更深入的了解。
2. 实验过程中，我掌握了实验设备的使用方法，提高了自己的动手能力。
3. 实验过程中，我学会了与团队成员沟通协作，提高了自己的团队协作精神。
4. 实验过程中，我认识到理论知识与实际应用之间的联系，为今后学习和工作打下了基础。
过程控制课设报告
过程控制课设报告课程设计报告(2015—2016年度第二学期)名称：过程控制课程设计题目：电厂锅炉过热蒸汽温度控制系统院系：控制与计算机工程学院班级：姓名：学号：指导老师：张建华老师设计周数： 1 周日期：2016年6月24日设计正文：1．控制系统的基本任务和要求过热蒸汽温度控制的任务是维持过热器出口温度在允许的范围之内，并保护过热器，使其管壁温度不超过允许的工作温度。
过热蒸汽温度是锅炉汽水系统中的温度最高点，蒸汽温度过高会使过热器管壁金属强度下降，以致烧坏过热器的高温段，严重影响安全。
一般规定过热蒸汽的温度上限不能高于其额定值+5℃。
如果过热蒸汽温度偏低，则会降低电厂的工作效率，据估计，汽温每降低5℃，热经济性将下降约1%；且汽温偏低会使汽轮机尾部蒸汽湿度升高，甚至使之带水，严重影响汽轮机的安全运行。
所以，过热蒸汽温度过高或过低都是生产过程所不允许的。
以600MW机组国产直流锅炉为例，其过热蒸汽温度额定值为541℃（主汽压力为17.3MPa），在负荷为额定值的60%~100%范围内变化时，过热蒸汽温度不超过额定值的-10~+5,长期偏差不允许超过±5℃。
为了防止过快的蒸汽温度变化速率造成某些高温工作不部件产生较大的热应力，还对温度变化速率进行限制，一般限制在3℃/min内。
本次课程设计以600MW超临界直流锅炉主汽温控制系统为例：某电厂600MW 汽包锅炉过热蒸汽温度是通过喷水减温来实现对温度的自动调节。
已知该系统减温水流量W和过热蒸汽流量D可通过加装流量计进行检测，电动调节阀的开度可根据控制器输出值自动调整。
其动态特性如下：设计相应的自动控制系统保证过热蒸汽温度为给定值，即该系统既能消除来自减温水及燃烧侧等内扰的影响，又能完全消除来自过热蒸汽流量D变化等外部扰动对过热蒸汽温度的影响。
2．被控对象动态特性分析（1)、影响过热蒸汽温度的因素：①蒸汽流量（负荷）扰动；②烟气热量扰动（燃烧器运行方式、燃料量变化、风量变化等）；③减温水流量扰动。
华北电力大学过程控制课程设计
课程设计报告( 2008 -- 2009 年度第二学期)名称：过程控制课程设计题目：华润登封电厂300MW机组蒸汽温度控制系统分析院系：自动化系班级：测控0603班学号：200602030308学生姓名：指导教师：金秀章设计周数：一周成绩：日期：2009 年7 月2 日《过程控制》课程设计（分析类）任务书一、目的与要求1．目的：通过本课程设计，使学生巩固《过程控制》所学内容，培养学生的分析、设计能力。
2．要求：能够对指定现场应用控制系统进行正确分析。
二、主要内容1．题目：华润登封电厂300MW机组过热蒸汽温度控制系统分析2．内容：1）查阅2-3篇相关资料；2）对指定现场应用控制系统SAMA图进行分析：分析控制系统构成，掌握工作原理，判断调节器正反作用，分析自动跟踪与无扰切换，分析主要逻辑；3）撰写分析说明。
三、进度计划四、设计成果要求1．对指定控制系统SAMA图进行分析，力求分析正确。
2．撰写分析报告。
五、考核方式设计报告+答辩学生姓名：指导教师：金秀章2009年7月2日一、课程设计的目的与要求1. 目的：通过本课程设计，使学生巩固《过程控制》所学内容，培养学生的分析、设计能力。
2. 要求：能够对指定现场应用控制系统进行正确分析。
二、设计正文 控制系统的构成：华润登封电厂300MW 机组过热蒸汽温度控制系统：汽包所产生的饱和蒸汽先流经低温对流过热器进行低温过热，然后依次流经前屏过热器、后屏过热器和高温对流过热器后送入汽轮机。
（一）、一级减温调节系统 1 . SAMA 图纸:SAMA-B-402 .一过入口、出口蒸汽温度，均采用二选均标准逻辑。
3 .一级减温水流量，需进行温度补偿。
补偿公式如下：()t f kkqm****1∆P =∆P =ρ其中：())()(t f normal t t ρρ=，tnormal 为减温水正常运行温度（或标定温度）。
缺省温度：tnormal ＝165℃（暂定）说明：目前暂无减温水温度侧点，需设定正常运行温度；4. 工作原理：一级减温调节系统包括一个喷水调节阀，两个过热器入口蒸汽温度，A 、B 侧过热器出口蒸汽温度（各一个）。
过程控制课设报告
课程设计报告名称：过程控制院系：班级：学号：学生姓名：同组人：指导教师：设计周数： 1 成绩：一．课程设计总体目标通过该课程设计，使学生进一步掌握过程控制课程主要内容，深入理解过程控制系统的分析与综合。
要求学生：1．了解过程控制技术与系统设计与分析的关键技术；2．了解过程控制方案的组成；3．能够进行控制系统的设计与仿真及工程实现。
二．课程设计主要内容本课程设计是为实现生产过程自动化，应用图纸资料和文字资料来表达设计思想、实验室试验、现场工程实现方法。
设计分为两个阶段：1．设计前期工作（1）查阅资料：对被控对象动态特性进行分析；确定控制系统的被调量和调节量（2）确定自动化水平：自动控制范围、控制质量指标、报警设限及手自动切换水平（3）提出仪表选型原则：包括测量、变送、调节及执行仪表的选型2．设计工作（1）根据对被控对象进行的分析，确定系统自动控制结构，给出控制系统原理图；（2）根据确定控制设备和测量取样点和调节机构，绘制控制系统工艺流程图（PID图）；（3）根据确定的自动化水平和系统功能，选择控制仪表，完成控制系统SAMA图（包括系统功能图和系统逻辑图）；（4）对所设计的系统进行仿真试验并进行系统整定（5）编写设计报告(说明书)。
三．设计正文：1．主汽温串级控制系统的基本任务和要求锅炉过热蒸汽温度是影响机组生产过程安全性和经济性的重要参数。
现代锅炉的过热器是在高温、高压的条件下工作的，过热器出口的过热蒸汽温度是机组整个汽水行程中工质温度的最高点，也是金属壁温的最高处。
过热器采用的是耐高温高压的合金刚材料，过热器正常运行的温度已接近材料所允许的最高温度。
如果过热蒸汽温度过高，容易损坏过热器，也会使蒸汽管道、汽轮机内某些零部件产生过大的热膨胀而毁坏，影响机组的安全运行。
如果过热蒸汽温度过低，将会降低机组的热效率，一般蒸汽温度降低5-10℃，热效率约降低1%，不仅增加燃料的消耗量，浪费能源，而且还将使汽轮机最后几级的蒸汽湿度增加，加速汽轮机叶片的水蚀。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
科技学院
课程设计报告
(2012--2013年度第1学期)
名称：过程控制课程设计题目：给水控制
院系：动力工程系
专业：
设计周数： 1周
日期： 2013 年 1 月 11 日
《过程控制》课程设计
任务书
一、目的与要求
“过程控制课程设计”是“过程控制”课程的一个重要组成部分。
通过实际工业
过程对象控制方案的选择、控制功能的设置、工程图纸的绘制等基础设计和设计
说明的撰写，培养学生基本控制系统工程设计能力、创新意识，完成工程师基本
技能训练。
二、主要内容
1．根据对被控对象进行的分析，确定系统自动控制结构，给出控制系统原理图；
2．根据确定控制设备和测量取样点和调节机构，绘制控制系统工艺流程图（PID
图）；
3．根据确定的自动化水平和系统功能，选择控制仪表，完成控制系统SAMA图（包
括系统功能图和系统逻辑图）；
4．对所设计的系统进行仿真试验并进行系统整定；
5．编写设计说明书。
三、进度计划
四、设计（实验）成果要求
1．绘制所设计热工控制系统的的SAMA图；
2．根据已给对象，用MATABL进行控制系统仿真整定，并打印整定效果曲线；
3．撰写设计报告
五、考核方式
提交设计报告及答辩
学生姓名：
指导教师：马平
2013年 1 月 11 日
一、课程设计的目的与要求
“过程控制课程设计”是“过程控制”课程的一个重要组成部分。
通过实际工业过程对象控制方案的选择、控制功能的设置、工程图纸的绘制等基础设计和设计说明的撰写，培养学生基本控制系统工程设计能力、创新意识，完成工程师基本技能训练。
二、设计正文
1．基本任务和要求：
任务：1.维持汽包水位在一定的范围内。
2.维持稳定的给水量。
要求：1.了解实现给水全程控制的关键技术；
2. 能够进行汽包锅炉给水控制系统的设计、仿真与工程实现(画出SAMA 图)。
2．给水控制对象的动态特性：
①给水流量扰动下汽包水位的动态特性：
原因分析：
开始阶段，给水量虽大于蒸发量，但给水温度低于汽包内饱和水的温度，给水吸收了原有饱和水中一部分热量，使得水面下汽泡容积减小，因此扰动初期水位不会立即升高，有一定的迟延。
（热平衡角度）
由于给水流量大于蒸发量，进、出工质流量不平衡，因此汽包水位会逐渐上升。
（物质平衡角度）
特点：
有迟延，无自平衡 ②蒸汽流量扰动下的水位的动态特性：
③燃烧率扰动下汽包水位的动态特性：
（燃烧率：单位时间燃料燃烧发热量。
）
总结：
蒸汽量扰动主要取决于汽轮机的运行工况，属于外部扰动，锅炉燃烧率扰动其实也是一种间接的外部扰动。
很显然这两种物理量是不可能作为调节汽包水位的调节手段的，调节作用量只能选择给水量。
3．锅炉汽包水位控制系统及使用范围：
目前较为成熟的锅炉汽包水位控制方案中有单冲量水位控制系统，双冲量水位控制系统及三冲量水位控制系统。
锅炉水位的控制方案应根据锅炉系统的具体情况选择。
①单冲量水位控制系统：
单冲量水位控制系统是典型的单回路调节系统，由被控对象，测量变送单元，调节器和执行器组成，通过给水流量调节汽包液位，这里指的单冲量即汽包液位。
其控制方案如图2所示。
单冲量水位控制系统
②双冲量水位控制系统：
双冲量水位控制系统是在单冲量水位控制的基础上，将蒸汽流量作为前馈信号引入控制系统，这样就可消除“虚假现象”对调节系统的不良影响，从而改善调节特性，提高调节质量，且投资增加不多，其控制方案如图3所示
双冲量水位控制系统
该控制方案依旧存在不能及时反映给水流量对水位调节的干扰，因此双冲量水位控制适用于负荷变化较频繁的小型低压锅炉，而不适用于给水母管压力经常有波动的锅炉系统。
③三冲量水位控制系统：
一般情况下锅炉容量越大，汽包的相对水位容量就越小，允许的水位波动越小，如果给水中断，就可能在极短的时间内发生危险水位，这就要求水位的控制必须能够及时的反映给水流量对水位的干扰。
为此，在双水位控制的基础上再引进一个给水流量变化的信号进行控制，就构成所谓的三冲量水位控制系统，其控制方案如图4所示。
三冲量水位控制系统
该系统中，汽包水位是被控量，是主冲量信号，而蒸汽流量和给水流量是2个辅助冲量信号，通过2个辅助冲量的引入，既克服了“虚假现象”对控制质量的影响，又能及时反映出给水量对水位的干扰，克服了控制过程中的滞后现象。
因此，对于大中型高中压锅炉采用三冲量水位控制系统较为适宜。
4：设计方案及仪表选型：
从上面的分析可知，三冲量水位控制系统结合了串级控制和前馈控制的优点。
当系统发生外扰（蒸汽流量）或内扰（给水流量）后，经过前馈信号的补偿作用和内回路的快速动作，已基本维持了对象内部的物质平衡，水位偏离给定值不会太远，经过主回路的校正作用，最终使水位回到给定值。
因此，本次设计采用串级三冲量给水控制系统。
给水控制系统方框图
给水控制系统原理图
控制系统工艺流程图（PID图）5．给水控制系统的参数整定：
(1)先整定内回路：
整定参数：K=16
整定后的阶跃响应曲线：
(2) 整定外回路：
整定参数：K=1.6，Ti=0，Td=1.2 整定后的阶跃响应曲线：
(3) 串级三冲量给水控制系统原理图：
响应曲线：
三、课程设计总结或结论
本次课程设计在指导老师的帮助和我们小组成员的共同努力下顺利完成了此次设计工作。
为完成本次课程设计，我们又重新温习了一下相关的理论和课程资料，查阅了很多文献，通过这些前期准备工作，我们基本熟悉了控制系统设计的流程及方法，为接下来的课设以及日后的工作奠定了基础。
过程控制系统课程设计教会了我们如何设计一个完整的工业控制系统，从手绘图到MicrosoftOfficeVisio的绘制再到最终设计报告的完成，在这一周的时间里里，让我们学会了细致与耐心。
在整个的设计过程中了解到一些仪表选型的规则，系统图以及方框图的绘制方法和注意事项，培养了一定的工程意识。
通过本次课程设计，我们加深了对本课程的认识，通过老师的指导、同组同学的讨论以及组员的努力，我们圆满的完成了任务，达到了设计的目标，真正感受到所学知识与实际的
应用。
最后,感谢学校和老师能给予我们这次课程设计的机会,让我们学到了书本以外的知识锻炼了我们的能力为我们以后的发展打下良好的基础。
四、参考文献
[1] 黄德先, 王京春，金以惠《过程控制系统》清华大学出版社 2011年5月
[2] 巨林仓. 《电厂热工过程控制系统》西安交通大学出版社 2009年3月
[3] 林文孚，胡燕《单元机组自动控制技术》中国电力出版社 2004年9月
附录 SAMA图
.
Word 资料。