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過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)報(bào)告
一份好的課程設(shè)計(jì)報(bào)告，需要組員配合完成，下面是過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)報(bào)告，為大家提供參考。
一、課程設(shè)計(jì)目的：
1.熟悉并熟練掌握組態(tài)王軟件； 2.通過(guò)組態(tài)王軟件的使用，進(jìn)一步掌握了解過(guò)程控制理論基礎(chǔ)知識(shí)； 3.了解典型工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程(鍋爐設(shè)備)的工藝流程和控制要求； 4.加強(qiáng)對(duì)課堂理論知識(shí)的理解與綜合應(yīng)用能力，提高解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力； 5.培養(yǎng)自主查找資料、收索信息的能力以及實(shí)踐動(dòng)手能力與合作精神。
二、組態(tài)王簡(jiǎn)介：
“組態(tài)王”是運(yùn)行于 Microsoft Windows 200/NT4.0.XP 中文平臺(tái)的中文界 面軟件，充分利用了 windows 圖形功能完備、界面一致性好、易學(xué)易用的特點(diǎn)， 并且采用了多線程。 COM 組件等新技術(shù)， 實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)多任務(wù)， 軟件運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
“ 組 態(tài) 王 ” 軟 件 包 括 由 工 程 瀏 覽 器 (TouchExplorer) 、 工 程 管 理 器 (Proj-Manager)和畫(huà)面運(yùn)行系統(tǒng)（TouchVew）三大部分組成。在工程瀏覽中可以 查看工程的各個(gè)組成部分，也可以完成數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)造、定義外部設(shè)備等工作；工程 管理器中內(nèi)嵌了畫(huà)面管理系統(tǒng)，用于新工程的創(chuàng)建和已有工程的管理。畫(huà)面的開(kāi) 發(fā)和運(yùn)行由工程瀏覽器調(diào)用畫(huà)面制作系統(tǒng) touchMak 和運(yùn)行系統(tǒng) touchVew 來(lái)完 成。
三、鍋爐設(shè)備的的控制原理及工藝流程：
鍋爐是過(guò)程工業(yè)中不可缺少的動(dòng)力設(shè)備，它所產(chǎn)生的蒸汽不僅能夠?yàn)檎麴s、 化學(xué)反應(yīng)、干燥、蒸發(fā)等過(guò)程提供熱源，而且，還可以作為風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、泵類 驅(qū)動(dòng)透平的動(dòng)力源。隨著石油化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷強(qiáng)化，生產(chǎn)設(shè)備不斷革新， 作為全廠動(dòng)力和熱源的鍋爐，亦向著大容量、高參數(shù)、高效率方向發(fā)展。為確保 安全，穩(wěn)定生產(chǎn)，對(duì)鍋爐設(shè)備的自動(dòng)控制就顯得十分重要。為實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)任務(wù)，將 鍋爐設(shè)備控制劃分為若干個(gè)控制系統(tǒng)，主要控制系統(tǒng)有：
（1） 給水自動(dòng)控制系統(tǒng)（即鍋爐汽包水位的控制） 操縱變量是給水流量， 它主要考慮汽包內(nèi)部的物料平衡，使給水量適應(yīng)蒸汽量，維持汽包中水位在工藝 允許范圍內(nèi)。維持汽包中水位在給定范圍內(nèi)是保證鍋爐、汽輪機(jī)安全運(yùn)行的必要條件，使鍋爐正常運(yùn)行的主要標(biāo)志之一。 由于鍋爐是一個(gè)多輸入、多輸出、多回路、非線性的、相互關(guān)聯(lián)的復(fù)雜控 制系統(tǒng)，汽包液位控制與給水控制、蒸汽壓力控制、送風(fēng)控制、爐膛負(fù)壓控制等 有關(guān)。汽包水位在外界擾動(dòng)作用下的變化過(guò)程與蒸汽流量 D、補(bǔ)充給水量 W、 補(bǔ)充水溫 T、爐膛熱負(fù)荷（燃料量 M） 、汽包蒸汽壓力 PD 等參數(shù)有關(guān)，其中影響 作用較大的主要是蒸汽流量 D、爐膛熱負(fù)荷（燃料量 M） 、補(bǔ)充給水量 W。 汽包液位控制分為三種：?jiǎn)螞_量控制、雙沖量控制、三沖量控制。
�。�2）鍋爐燃燒的自動(dòng)控制 有三個(gè)被控變量，蒸汽壓力（或負(fù)荷） 、煙氣成分（反 映燃燒經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)）和爐膛負(fù)壓。而操縱變量亦有三個(gè)：燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng) 量。這三個(gè)被控變量和操縱變量互相關(guān)聯(lián)，需要統(tǒng)籌兼顧，從而組成合適的燃燒 系統(tǒng)控制方案，以滿足燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量適應(yīng)蒸汽負(fù)荷的需要；保證燃燒的 經(jīng)濟(jì)性和鍋爐的安全性。爐膛負(fù)壓保持在一定的范圍內(nèi)。
第一個(gè)任務(wù)是維持汽壓恒定。汽壓的變化表示鍋爐蒸汽量和負(fù)荷的耗汽量不相適應(yīng)， 必須相應(yīng)地改變?nèi)剂狭�，以改變鍋爐的蒸汽量。 第二個(gè)任務(wù)是保證燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)燃料量改變時(shí)，必須相應(yīng)地調(diào)節(jié)送風(fēng)量，使它 與燃料量相配合，保證燃燒過(guò)程有較高的經(jīng)濟(jì)性。 第三個(gè)任務(wù)是調(diào)節(jié)引風(fēng)量與送風(fēng)量相配合，以保證爐膛壓力不變。 對(duì)于一臺(tái)鍋爐， 燃燒過(guò)程的這三項(xiàng)調(diào)節(jié)任務(wù)是不可分隔的， 對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加以注 意。
�。�3）過(guò)熱蒸汽系統(tǒng)的自動(dòng)控制 以過(guò)熱蒸汽溫度為被控變量，噴水量為操縱 變量組成的溫度控制系統(tǒng)，以使過(guò)熱器出口溫度保持在允許范圍內(nèi)，并保證管壁 溫度不超過(guò)允許的工作溫度。 控制方案選擇： 單回路控制方案：在運(yùn)行過(guò)程中。改變減溫水流量，實(shí)際上是改變過(guò)熱器 出口蒸汽的熱焙，亦改變進(jìn)口蒸汽溫度，如下圖所示。從動(dòng)態(tài)特性上看，這種調(diào) 節(jié)方法是最不理想的，但由于設(shè)備簡(jiǎn)單，因此，應(yīng)用得最多。 減溫器有表面式和噴水式兩種。減溫器應(yīng)盡可能地安裝在靠近蒸汽出口處， 但一定要考慮過(guò)熱器材科的安全問(wèn)題，這樣能夠獲得較好的動(dòng)態(tài)特蛀。但作為控制對(duì)象的過(guò)熱器，由于管壁金屬的熱容量比較大，使之有較大的熱慣性。加上管 道較長(zhǎng)有一定的傳遞滯后，如果用下圖所示的控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)器接受過(guò)熱器出口 蒸汽溫度 t 變化后，調(diào)節(jié)器才開(kāi)始動(dòng)作，去控制減溫水流量 w .w 的變化又要經(jīng) 過(guò)一段時(shí)向才能影響到蒸汽溫度 t 這樣，既不能及早發(fā)現(xiàn)擾動(dòng)，又不能及時(shí)反映 控制的效果，將使蒸汽溫度 t 發(fā)生不能允許的動(dòng)態(tài)偏差。影響鍋爐生產(chǎn)的安全和 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
改變減溫水量控制蒸汽溫度系統(tǒng)
實(shí)際中過(guò)熱蒸汽控制系統(tǒng)常采用減溫水流量作為操縱變量，但由于控制通道 的時(shí)間常數(shù)及純滯后均較大，組成單回路控制系統(tǒng)往往不能滿足生產(chǎn)的要求。因 此常采用串級(jí)控制系統(tǒng)，減溫器出口溫度為副參數(shù)，以提高對(duì)過(guò)熱蒸汽溫度的控 制質(zhì)量。 串級(jí)控制方案：過(guò)熱器出口蒸汽溫度串級(jí)控制系統(tǒng)的方框圖如下圖所示。 采用兩級(jí)調(diào)節(jié)器，這兩級(jí)調(diào)節(jié)器串在一起，各有其特殊任務(wù)，調(diào)節(jié)閥直接受調(diào)節(jié) 器 1 的控制，而調(diào)節(jié)器 1 的給定值受到調(diào)節(jié)器 2 的控制，形成了特有的雙閉環(huán)系 統(tǒng)，由副調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器和減溫器出口溫度形成的閉環(huán)稱為副環(huán)。由主調(diào)節(jié)器和主 信號(hào)—出口蒸汽溫度，形成的閉環(huán)稱為主環(huán)，可見(jiàn)副環(huán)是串在主環(huán)之中。
過(guò)熱蒸汽溫度串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理圖
調(diào)節(jié)器 2 稱主調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器 1 稱為副調(diào)節(jié)器。將過(guò)熱器出口蒸汽溫度調(diào)節(jié) 器的輸出信號(hào)，不是用來(lái)控制調(diào)節(jié)閥而是用來(lái)改變調(diào)節(jié)器 2 的給定值，起著最后 校正作用。 串級(jí)系統(tǒng)是一個(gè)雙回路系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)上是把兩個(gè)調(diào)節(jié)器串接起來(lái)，通過(guò)它們的 協(xié)調(diào)工作， 使一個(gè)被控量準(zhǔn)確地保持為給定值。 通常串級(jí)系統(tǒng)副環(huán)的對(duì)象慣性小， 工作頻率高，而主環(huán)慣性大，工作頻率低。為了提高系統(tǒng)的控制性能，希望主副 環(huán)的工作頻率相差三倍以上，以免頻率相近時(shí)發(fā)生共振現(xiàn)象面破壞正常工作。串 級(jí)控制系統(tǒng)可以看作一個(gè)閉合的副回路代替了原來(lái)的一部分對(duì)象， 起了改善對(duì)象 特征的作用。除了克服落在副環(huán)內(nèi)的擾動(dòng)外，還提高了系統(tǒng)的工作頻率，加快過(guò) 渡過(guò)程。 串級(jí)控制由于副環(huán)的存在，改善了對(duì)象的特性，使等效副對(duì)象的時(shí)間常數(shù)減 小，系統(tǒng)的工作頻率提高。同時(shí)，由于串級(jí)系統(tǒng)具有主、副兩只控制器，使控制 器的總放大倍數(shù)增大，系統(tǒng)的抗干擾能力增強(qiáng)，因此，一般來(lái)說(shuō)串級(jí)控制系統(tǒng)的 控制質(zhì)量要比單回路控制系統(tǒng)高。
四、工程建立：
設(shè)計(jì)思路：首先，一打開(kāi)運(yùn)行，就是進(jìn)入首頁(yè)，點(diǎn)擊“鍋爐控制”進(jìn)入主界 面，動(dòng)作之前，先要給定“水位設(shè)定值” ，然后點(diǎn)擊自動(dòng)按鈕，就可以觀察實(shí)時(shí) 曲線；也可以將開(kāi)關(guān)打到手動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行手動(dòng)控制。
設(shè)計(jì)過(guò)程： （一）首先建立工程“鍋爐控制” ，進(jìn)入畫(huà)面界面，點(diǎn)擊新建工程畫(huà)面，進(jìn) 入開(kāi)發(fā)系統(tǒng)界面，確定背景屬性，打開(kāi)工具欄，使用圖庫(kù)（快捷鍵 F2）創(chuàng)建所 需的器件：鍋爐汽包、爐膛、各種閥門(mén)等；并設(shè)計(jì)水流的動(dòng)態(tài)表示； （二）設(shè)置串口； （三）然后打開(kāi)數(shù)據(jù)詞典， 定義所需的變量， 注意其變量類型及其后續(xù)設(shè)置； （四）接下來(lái)就是動(dòng)畫(huà)連接，雙擊畫(huà)面上的器件，輸入變量，或點(diǎn)擊“？” 進(jìn)入變量瀏覽器選擇所需變量，當(dāng)設(shè)定完成后，進(jìn)入工程瀏覽器雙擊“應(yīng)用程序 命令語(yǔ)言”輸入控制程序。
工程創(chuàng)建過(guò)程的截圖顯示：
（一）系統(tǒng)變量定義：
�。ǘ﹦�(dòng)畫(huà)連接：
�。ㄈ﹫D形界面的設(shè)計(jì)：
（四）自動(dòng)運(yùn)行結(jié)果： （設(shè)定值為 30 時(shí)）
�。ㄎ澹┦謩�(dòng)控制運(yùn)行結(jié)果：
五、系統(tǒng)軟件編譯：
if(本站點(diǎn)手自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)==0) {if(本站點(diǎn)給水閥==1) {本站點(diǎn)汽包水位=本站點(diǎn)汽包水位+1; 本站點(diǎn)給水流量=本站點(diǎn)給水流量+1; } else {本站點(diǎn)給水流量=0;} if((本站點(diǎn)空氣閥==1)&&(本站點(diǎn)燃料閥==1)) {本站點(diǎn)燃料流量=本站點(diǎn)燃料流量+1; 本站點(diǎn)空氣流量=本站點(diǎn)空氣流量+1; 本站點(diǎn)爐膛壓力=本站點(diǎn)爐膛壓力-1; } else
{本站點(diǎn)空氣流量=0; 本站點(diǎn)燃料流量=0; 本站點(diǎn)爐膛壓力=99; } if((本站點(diǎn)飽和蒸汽閥==1)&&(本站點(diǎn)過(guò)熱蒸汽閥==1)&&(本站點(diǎn)給水 閥==0)) {本站點(diǎn)飽和蒸汽流量=本站點(diǎn)飽和蒸汽流量+1; 本站點(diǎn)飽和蒸汽溫度=本站點(diǎn)飽和蒸汽溫度+1; 本站點(diǎn)飽和蒸汽壓力=20; 本站點(diǎn)過(guò)熱蒸汽溫度=本站點(diǎn)過(guò)熱蒸汽溫度+1; 本站點(diǎn)過(guò)熱蒸汽壓力=20; 本站點(diǎn)汽包水位=本站點(diǎn)汽包水位-1; } if((本站點(diǎn)飽和蒸汽閥==1)&&(本站點(diǎn)過(guò)熱蒸汽閥==1)) {本站點(diǎn)飽和蒸汽流量=本站點(diǎn)飽和蒸汽流量+1; 本站點(diǎn)飽和蒸汽溫度=本站點(diǎn)飽和蒸汽溫度+1; 本站點(diǎn)飽和蒸汽壓力=20; 本站點(diǎn)過(guò)熱蒸汽溫度=本站點(diǎn)過(guò)熱蒸汽溫度+1; 本站點(diǎn)過(guò)熱蒸汽壓力=20; } else if((本站點(diǎn)飽和蒸汽閥==1)&&(本站點(diǎn)過(guò)熱蒸汽閥==0)) {本站點(diǎn)過(guò)熱蒸汽壓力=10; 本站點(diǎn)飽和蒸汽壓力=10; 本站點(diǎn)過(guò)熱蒸汽溫度=20; 本站點(diǎn)飽和蒸汽溫度=本站點(diǎn)飽和蒸汽溫度+1; } else if((本站點(diǎn)飽和蒸汽閥==0)&&(本站點(diǎn)過(guò)熱蒸汽閥==1)) {本站點(diǎn)飽和蒸汽流量=0; 本站點(diǎn)飽和蒸汽溫度=20;
本站點(diǎn)飽和蒸汽壓力=10; 本站點(diǎn)過(guò)熱蒸汽溫度=20; 本站點(diǎn)過(guò)熱蒸汽壓力=10; } if(本站點(diǎn)汽包水位>=80) {本站點(diǎn)汽包水位=本站點(diǎn)汽包水位-1; 本站點(diǎn)給水閥=0; } } else {if(本站點(diǎn)汽包水位<本站點(diǎn)汽包水位設(shè)定) else="" if="">本站點(diǎn)汽包水位設(shè)定) {本站點(diǎn)過(guò)熱蒸汽閥=1; 本站點(diǎn)飽和蒸汽閥=1; 本站點(diǎn)給水閥=0; 本站點(diǎn)給水流量=0; 本站點(diǎn)汽包水位=本站點(diǎn)汽包水位-1; } else if(本站點(diǎn)汽包水位設(shè)定==本站點(diǎn)汽包水位) {本站點(diǎn)過(guò)熱蒸汽閥=1; 本站點(diǎn)飽和蒸汽閥=1; 本站點(diǎn)給水流量=20;
本站點(diǎn)汽包水位=本站點(diǎn)汽包水位+1; 本站點(diǎn)給水閥=1; } if(本站點(diǎn)汽包水位>=10) {本站點(diǎn)燃料閥=1; 本站點(diǎn)空氣閥=1; 本站點(diǎn)空氣流量=本站點(diǎn)空氣流量+1; 本站點(diǎn)燃料流量=本站點(diǎn)燃料流量+1; 本站點(diǎn)爐膛壓力=本站點(diǎn)爐膛壓力-1; } else{本站點(diǎn)空氣流量=0; 本站點(diǎn)燃料流量=0; 本站點(diǎn)燃料閥=0; 本站點(diǎn)空氣閥=0; } }
六、課程設(shè)計(jì)感想：
通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我們熟練掌握了組態(tài)王軟件 6.52 版的使用。 使我對(duì)組態(tài)軟件有了更深刻的理解，特別是組態(tài)王軟件的應(yīng)用、組態(tài)王軟件 的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程。在畫(huà)面加工上做的更美觀，立體感更強(qiáng)。使我得到了一次用專 業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能分析和解決問(wèn)題全面系統(tǒng)的鍛煉。相信以后在使用組態(tài)軟件設(shè) 計(jì)能夠更全面，設(shè)計(jì)出更方便的實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和控制的功能，同時(shí)讓我在使用編程技 巧的熟悉度向前邁了一大步。
七、參考文獻(xiàn)：
《過(guò)程控制工程》 孫洪程 李大宇 翁維勤編著 高等教育出版社 出版
人民郵電 《可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》 郭宗仁 吳弈鋒 郭寧明編著 出版社 出版
《組態(tài)軟件控制技術(shù)》 覃貴禮 吳尚慶編著 北京理工大學(xué)出版社 出版
《過(guò)程控制》 金以慧 編著 清華大學(xué)出版社 出版
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