0	基于DCS的热水加热控制设计 所投刊社及刊社评论 | 作者个人资料
	投票	0条评论 收藏  推荐本文 博客引用 作者:王朝伟    所属分类: 电力/电工技术

摘要 摘要：在本系统中，为了实现生产的需要，需要对纤维加热的温度进行稳定调节，考虑到纤维加热与生产线的运转速度的匹配的特 性， 系统由DCS完成数据的采集和对控制阀的控制任务。利用对DCS软件的设计,实现温度参数设置、控制阀开度调节，开关阀故障诊断和控制开和关。 正文 字体大小：大 中 小

DCS特点：第一，可靠性高、抗干扰能力强，平均故障时间为几十万小时。而且DCS采用了许多硬件和软件抗干扰措施。第二，编程简单、 友好的人机编程方式很容易被操作人员接受。第三，设计安装容易，维护工作量少。第四，适用于恶劣的工业环境，采用操作站，控制室，现场聚散的控制方式，适合于各种高温、腐蚀、有毒气体等的应用场合。第五，与外部设备连接方便，采用统一接线方式的可拆装的活动端子排，提供不同的端子功能适合于多种电气规格。 第六，功能完善、通用性强、能耗低、性能价格比高。 　　在应用DCS系统设计时，应遵循以下的基本原则，才能保证系 统工作的稳定。 （1）最大限度地满足被控对象的控制要求； （2）系统结构力求简单； （3）系统工作要稳定、可靠； （4）控制系统能方便的进行功能扩展、升级； （5）人机界面友好。 在本系统中，为了实现生产的需要，需要对纤维加热的温度进行稳定调节，考虑到纤维加热与生产线的运转速度的匹配的特性， 系 统由DCS完成数据的采集和对控制阀的控制任务。利用对DCS软件的设计,实现温度参数设置、控制阀开度调节，开关阀故障诊断和控制开和关。 1 本设计的控制要求： 1)系统要求用户能够的直观了解现场设备的工作状态及温度的变化； 2)要求用户能够远程控制温度的波动； 3)用户可自行设置温度的高低，以控制生产； 4)控制阀及其他设备的故障信息能够及时反映在远程DCS的操作站上； 5)具有温度过高、过低报警和提示用户功能； 2 本设计控制结构: 　　由于现场有一台控制阀作为被控对象，可以使用单点的DCS进行单个对象的控制，只要适当的选用模拟量输入的DCS卡（AAM11） 和模拟量输出的DCS卡（AAM50）,完全能够胜任此功能。 系统控制结构如图1所示。 系统结构图 图1 　 DCS采集传感器、监控温度及控制阀等有关的各类对象的信息。本系统中，对控制阀采用一台温度传感器来进行PID调节控制。采用DCS输出的模拟量信号作为控制阀的控制端输入信号，从而控制温度大小，并且向DCS反馈自身的工作状态信号，当发生温度高报警或高高报警时，能够向DCS发出报警信号。由于控制阀是通过控制调节阀的执行机构来改变阀体的开度来实现的，故在调速过程中可以 保持温度的线形控制。因此具有快速反应、高精度的调速性能。 3 设备的选型 （1）DCS及其模块的选型： 　　目前，存在着种类繁多的大、中、小型DCS系统，小到一个FCS站和1个HIS站，大到FCS站和HIS站可以达到64个，几乎可以满足各种工业控制的需要。另外，新的DCS产品还在不断的涌现，那 么，如何选择一个合适DCS系统？本系统有一个控制阀、一个液位传感器、3个开关阀、五个继电器，共有十八个I/O点，它们构成被控对象。综合分析各类DCS的特点，利用现有的DCS控制系统，只需要在FCS站的空位上增加模拟量输入/输出卡件和数字量输入/输出卡件，就可以完成温度加热系统的控制要求。最终选择不再投入大量资金利用现有设备进行扩展，选横河公司的CS3000系列DCS。 　　由于DCS集成ADM12C/ADM52C的数字输入卡，每个卡有32个数字量I/O 点，在初始设计的时候就考虑富裕的I/O点，利用空的I/O点完全能满足控制要求。对于AAM11/AAM50属于单点卡，每个卡件只能对应一个模拟量的输入或输出，但是在初始设计的时候在卡件箱（一个卡件箱可以查32个单点卡）上留有空位，所以只需要增 加模拟量I/O卡。 （2）控制阀的选型： 　　目前，市场上存在各种各样的控制阀，本设计采用KOSO公司的启动调节控制阀。KOSO系列调节阀产品最大的优点是结构紧凑，体积小，重量轻，动作稳定，工作平均寿命长，密封性好；可靠的执行机构，线形调节性能高；例如，在开始调节的时候，控制阀的开度（MV值）是0，如果实际的温度（PV值）也是0，这个时候把设定 值（SV值）设位100度，控制阀的开度（MV）是呈线形控制的方式逐步上升。 （1）程序设计前准备工作：了解系统概况，形成整体概念，熟悉被控对象、编制出高质量的程序，充分利用手头的硬件和软件工具。 （2）程序框图设计：这步的主要工作是根据软件设计规格书的总体要求和控制系统具体要求，确定应用程序的基本结构、按程序设计标准绘制出程序结构框图，然后在根据工艺要求，绘制出各功能单元的 详细功能框图。 （3）编写程序：编写程序就是根据设计出的框图逐条地编写控制程序，这是整个程序设计工作的核心部分。 （4）程序测试和调试：程序测试和调试不同，软件测试的目的是尽可能多地发现软件中的错误，软件调试的任务是进一步诊断和改正软件中的错误。 （5）编写程序说明书：程序说明书是对程序的综合说明，是整个程序设计工作的总结。 下面是系统设计流程图： SV：温度控制设定值 PV：温度控制实际值 MV：控制阀开度值 图2 DCS温度控制流程图 　　5 程序结构： 　　本程序分为2部分：控制程序、状态程序。逻辑运算、开关阀控制和报警处理等放在控制程序中。温度显示、开关阀状态放在状态程序中完成。利用PID控制的定时采样及输出控制。在本系统中，只用比例积分控制，确定增益和时间常数为：增益Kc=0.25；采样时间Ts=0.1S；积分时间Ti=30S；微分时间Td=0S。 　　6 DCS编程软件。 　　本设计使用的是软件是CS3000 R3,该软件主要协助用户开发应用程序，除了具有创建程序的相关功能，还有一些文档管理等工具性功能，还可直接通过软件设置DCS的工作方式、参数和运行监控等。 　　该软件可以工作于联机和离线两种工作方式，所谓联机是指工程师站直接与DCS系统连接，允许两者之间进行通信，如上装或下载用户程序和组态数据等。离线则是指不直接与DCS联系，所有程序及参数暂时存入磁盘，拷贝到工程师站后再下载至DCS控制系统。

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