1、洛阳理工学院 课 程 设 计 用 纸摘 要这次课程设计阐述了 EFAT/P 过程控制实验装置和基 ADAM5000/TCP的集散控制在锅炉系统中的应用及组态软件使用。通过在 EFAT/P 过程控制实验装置上做进水流量 F1 定值调节，了解 EFAT/P 过程控制实验装置的构成及实验基本环节，设计进水流量 F1 定值调节的实验，最终与过程控制实验装置结合，对 EFPT/P 实验中进水流量 F1 定值调节进行组态，实现实时数据采集、过程控制、顺序控制、高级控制、报警检测、监视、操作，对数据进行记录、统计、显示、打印等处理。关键词：EFAT/P ，ADAM5000/TCP，进水流量定值调节，组态洛阳
2、理工学院 课 程 设 计 用 纸目 录前 言.1第一章 锅炉控制系统分析.21.1 锅炉简介及规格.21.2 锅炉控制系统原理.31.3 锅炉控制系统的组成及简介.31.4 研华 ADAM-5000/TCP 的简介.91.5 控制柜的介绍.11第二章 锅炉进水流量控制系统设计.122.1 被控对象的结构设计.122.2 锅炉进水流量控制工艺流程图.132.3 锅炉进水流量控制原理框图.132.4 锅炉进水流量控制的组态图.142.5 锅炉进水流量控制工艺流程分析.152.6 锅炉进水流量控制系统分析.162.7 一次仪表选型设计.172.8 DCS 选型设计.18第三章 组态软件介绍.193.
3、1 组态王的简介.193.2 组态王的特点.193.3 组态王的功能. .203.4 工程创建.20结论.29参考文献.30洛阳理工学院 课 程 设 计 用 纸前 言锅炉是广泛应用于石油化工、热力发电等工业生产场合的重要动力设备之一，其主要作用是提供合格的蒸汽。锅炉控制系统的任务是确保蒸汽的温度、压力及流量等参数符合工艺要求；维持汽包水位和炉膛压力在一定的范围内以保证设备安全运行；保证燃烧充分以提高生产的经济性、避免环境污染。因此，锅炉控制系统的工作质量直接影响着锅炉的正常生产，是其安全运行的重要保障，锅炉是化工、发电、供热、炼油和制糖等工业及民用部门必不可少的动力 设备。所以，随着计算机的日
4、益发展，锅炉系统的控制方式越来越引起人们的重视，控制系统的水平已 经成为衡量锅炉好坏的一个重要标准。基于 ADAD5000/TCP 的锅 炉集散控制系统对锅炉的水流量进行了 准确的控制，从而实现了锅炉的高效运行。过程控制是自动化技术的重要分支，在石化、电力、冶金、轻工等连续型生产过程中有着广泛的应用。近年来，过程控制技术本身及其应用领域得到了迅速发展。无论是现代发展工业生产过程中，还是在传统生产过程的技术改造中，过程控制技术对于提高劳动生产率、保证产品质量、改善劳动条件以及保护生态环境、优化技术经济指标等方面都起着重要的作用。过程控制技术是自动化技术的重要应用领域，随着生产技术水平迅速提高与生
5、产规模持续扩大，对过程控制系统的要求越来越高，促使过程控制理论研究不断发展，先进控制方法能去的更高的控制品质和更好的经济效益，具有很好的应用与发展前景。工业自动化涉及的范围极广，过程控制是其中最重要的一个分支。因而，过程控制在国民经济中占有极其重要的地位。锅炉是众多工业部门必不可少的重要动力设备。因此，锅炉往往成了不少工厂不可缺少的一部分。因而，对锅炉设备中的控制系统进行分析研究是必要的。锅炉水位控制系统是锅炉生产控制系统中最重要的环节。对锅炉生产操作如果不合理，管理不善，处理不当，往往会引起事故。这些事故中的大部分是由于锅炉水位控制不当引起的，可见锅炉水位控制在锅炉设备控制系统中的重要性。本
6、次设计主要研究了 ADAM-5000/TCP 锅炉集散控制系统的背景，锅炉控制对象，工艺流程分析，其中首先对锅炉系统进行了分析简要介绍ADAM-5000/TCP 模块和控制柜，再介绍了锅炉进水流量控制，组态软件，并画出锅炉系统进水流量控制工艺流程图，用亚控组态软件画出了锅炉系统进水流量控制组态图。洛阳理工学院 课 程 设 计 用 纸第一章 锅炉控制系统分析通过对锅炉进水流量控制分析,了解锅炉控制系统原理和锅炉控制系统的组成;掌握智能调节仪的基本操作与整定方法；观察流量控制系统的控制方式1.1 锅炉简介及规格锅炉是利用燃料或其他能源的热能，把水加热成为热水或蒸汽的机械设备。锅炉包括锅和炉两大部分
7、，锅的原义是指在火上加热的盛水容器，炉是指燃烧燃料的场所。 锅炉产生的热水或蒸汽可直接为生产和生活提供所需的热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，又叫蒸汽发生器，常简称为锅炉，是蒸汽动力装置的重要组成部分，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。 锅炉承受高温高压，安全问题十分重要。因此，对锅炉的材料选用、设计计算、制造和检验等都制订有严格的法规。锅炉规格表示锅炉生产蒸汽或加热水的能力及水平。蒸汽锅炉的规格以单位时间内产生蒸汽的数量及蒸汽参数表示，热水锅炉的规格以单位时
8、间内水的吸热量及热水参数表示。 蒸汽锅炉每小时所产生蒸汽的数量称为锅炉的蒸发量，也称锅炉的容量或出力，通常以符号“D”表示，单位为 th（吨时） 。锅炉铭牌上的蒸发量通常为额定蒸发量，即锅炉在规定的蒸汽参数和给水温度下，连续运行时所必须保证的最大蒸发量。 热水锅炉的容量是单位时间内水在锅炉里的吸热量，单位为 MW（兆瓦） ，其额定值称额定热功率或额定供热量。 锅炉产汽及介质吸热的多少与锅炉受热面的多少直接相关。受热面是锅炉中隔开烟气与水汽、并把热量由前者传给后者的金属壁面，通常为管子或圆筒壁面。 蒸汽锅炉的蒸汽参数以锅炉主汽阀出口处蒸汽的压力（表压）和温度表示。热水锅炉的介质参数以额定出水压力
9、（表压）及额定出水进水温度表示。压力和温度分别以符号“p” 、 “t”表示。 洛阳理工学院 课 程 设 计 用 纸1.2 锅炉控制系统原理由进水流量控制原理图分析锅炉系统是以锅炉为主要控制对象，并对高位水箱、供水槽进行液位,压力.流量和其它参数的控制。该系统主要是采用计算机为主的集散控制。水从高位水箱流出，通过电磁阀 M1 调节到锅炉，在通过电磁阀 M2 到计量水槽，最后通过水泵抽到高位水箱，形成一个闭环。在对锅炉液位进行控制时，我们可以通过控制变频器控制水泵直接向锅炉送水的速度，也可以在保持高位水箱恒压供水的情况通过控制进水电动调节阀的开度和电磁阀的开关控制锅炉进水的速度，锅炉出水可以通过控
10、制出水电动调节阀和电磁阀来控制。在对高位水箱的液位进行控制时，我们是通过控制变频器来控制水泵抽水的速度，从而达到对高位水箱送水的速度控制的控制1.3 锅炉控制系统的组成及简介锅炉系统由锅炉、高位水箱、供水槽、抽水电机、QS 智能调节阀、电磁阀、压力传感器、流量传感器、温度变送器、压力表、管道、开关等部分组成1、 DBYG 扩散硅压力变送器1）原理被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上（不锈钢或陶瓷），使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，和用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。2）概述： DBYG 压力变送器是一种新型工业压力变送器。采用不
11、锈钢防腐蚀结构体，适用于一般性液体和气体的压力测量。可用于自来水、石油传输、化工过程，以及各种系统压力测量，以达到计量、控制、报警、调度、节能等目的。3）主要特点：（1） 结构小巧、安装方便，可直接安装，也可采用支架安装。（2） 先进的膜片/充油隔离技术。（3） 高稳定性、高可靠性。（4） 耐震，抗射频干扰。（5） 一体化接线盒：所有电气接线都直接与变送器外壳的现场端子腔室相连。从而消除了安装中间接线盒所带来的费用和麻烦。4）主要技术参数：洛阳理工学院 课 程 设 计 用 纸（1）量程：0-200Pa 至 0-100MPa；-0.1MPa-+0.1MPa （2）精度：0.25%F.S;0.5%
12、F.S（一般为 0.5%F.S）；（3）介质温区：0-60（4）输出：4-20mA,(0-5V,0-10V,三线制)（5）过载：量程1.5 倍；（6）防爆级别：EXiaCT5；（7）防尘防潮：全天候；（8）指示表头：3 1/2 位液晶显示（用户订货时须另指明）。（9）过程连接方式: a、外螺纹 M201.5（默认） b、外螺纹 G1/2 或另指明。2、 LDG-10S 电磁流量传感器和 LDZ-4B 电磁流量转换器LDG-10S 型电磁流量传感器与 LDZ-4B 型电磁流量转换器（包括 LDZ-4B、LDZ-6 型等，以下简称转换器）配套，组成 LDG-S 型电磁流量计，用以测量各种酸、碱、盐
13、溶液，纸浆、泥浆等导电性溶液，或液固两相介质的体积流量。在化工、矿治、给排水、污水处理、食品、造纸、制糖、港口疏浚等部门得到广泛应用。本流量计可与显示、记录仪表、积算器或调节器配套，用来对流量进行检测、积算、调节和控制。1）工作原理传感据器是根法拉第磁感应定电律工作的，当导电液体沿测量管在交变磁场与磁力线成垂直方向运动时，导电液体切割磁力线产生感应电势。在与测量管轴线和磁场磁力线相互垂直的管壁上安装了一对检测电极，将这个感应电势检出。若感应电势为 E，则有： E=BVD 式中：B磁感应强度；D电极间的距离，与测量管内径相等；V测量管内径被测流体在截面上的平均流速。式中磁场 B 是恒定不变，D
14、为一常数，则感应电动势 E 与被测流体流速 V 成正比。通过测量管横截面上的瞬时体积流量 Q 与流速 V 之间的关系为：Q= V 42洛阳理工学院 课 程 设 计 用 纸将式代入式得：Q= E=KE BD4式中：K仪表常数E 通常称为流量信号，将流量信号输入转换器，经处理后输出与流量成正比的 420mA 电流信号、脉冲（或频率）信号，可对流量进行记录、调节等。2）特点：（1） 采用整体焊接结构，密封性能好；（2） 结构简单可靠，内部无活动部件，几乎无压力损失；（3） 采用低频矩形波励磁，抗干扰性能好，零点稳定；（4） 仪表指示不受被测介质压力、温度、粘度、密度等物理参数变化的影响；（5） 仪表
15、反应灵敏，输出信号与流量呈线性关系，量程比宽；（6） 由于被测介质只与测量管内衬里和电极接触，容易满足防腐、耐磨损等要求；（7） 成套仪表功耗小，（配 LDZ-4B30VA;配 LDZ-620VA），与传感器的口径大小无关；（8） 安装、使用、维护方便；（9） 可提供防爆型（口径 25200），防爆标志为ExemiaCT3T6；（口径 250400），防爆标志为 ExeiaCT3T6。（10）可提供耐辐射性（口径 10200），型号为 LDG(H)-S。3）性能（1） 传感感器适用范围： DN10DN300（2） 测量范围： 0.1m/s10m/s 可测量范围 0.03m/s10m/s（3）
16、测量准确度： 0.5m/s10m/s 时为 0.5 级、 0.1m/s0.5m/s 时为 1 级（4） 重复性： 测量值的0.1%、0.2%（5） 信息显示： 中、英文显示：瞬时流量，流速、百分比流量、正向反向净累积总量可设置以及各报警。（6） 输出信号： 1电流 420mA 负载小于 500 2频率 05kHz 无源 3脉冲当量（7） 励磁方式 ： 三幅值低频励磁、2）高频励磁（8） 励磁频率 ： 1/16、1/8、1/4、1/2 通过设置可选择洛阳理工学院 课 程 设 计 用 纸（9） 励磁电流 ： 160mA 或指定（10）时间常数： 0.199.9 秒可设定（11）供电电源： 8526
17、5AC 或 1836VDC 功率：小于 10W4）自诊断信息与故障处理电磁流量转换器具有自诊断功能。除了电源和硬件电路故障外，一般应用中出现的故障均能正确给出报警信息。这些信息在显示器右下方给出相应提示。常见的故障处理方法如下：（1）仪表无显示检查电源是否接通； 1检查电源保险丝是否完好; 2检查供电电压是否符合要求； 3如果上述都正常，请将转换器交生产厂维修。 4（2）励磁报警励磁接线 X 和 Y 是否开路； 1检查励磁线圈电阻值正常，则转换器有故障。 2（3）空管报警测量流体是否充满传感器测量管； 1用导线将转换器信号输入端子 A、B 和 C 三点短路，此时如果 2“空管报警“提示撤消，说
18、明转换器正常，有可能是被测流体电导率低或空管阈值及空管量程设置错误；检查信号连线是否正确； 3检查传感器电极是否正常; 4（4）测量的流量不准确流体是否充满传感器测量管； 1信号线连接是否正常； 2检查传感器系数、传感器零点是否按传感器标牌或出厂校验 3单设置正常；（5）保养、维修传感器安装场所应符合技术要求，并要保持外罩整洁 1变送器需放置在整洁、通风、干燥的地方。 2每两年需检检定一次，对精度要求较高的用户，需 3送检。3、 QS 智能型电动调节阀1）特性及用途洛阳理工学院 课 程 设 计 用 纸智能型电动调节阀由 QS 智能型直行程电动执行机构，它直接接受 4-20mA/4-12mA/1
19、2-22mA/0-5V/1-5V 等控制信号，输出隔离 4-20mA 阀位反馈信号，具有自诊断功能，使电机带动减速器运行而产生轴向推力，阀芯作相应移动，从而达到对压力、流量、温度、液位等工艺参数的调节，便可轻松满足需要，可以广泛适用于电力、石油、化工、冶金、医药、轻工、建材、锅炉等行业。2）产品特点(1) 配用 PsL 智能型直行程电动执行器，体积小、规格全、重量轻、推力大、操作方便，无调整电位器，可靠性高、噪声小。(1) PSL 电动执行器采用一体化结构设计，具有自诊断功能，使用和调校十分方便。(1) 有数字显示窗口，可看到控制信号值、阀位值。(1) PSL 智能型电动执行机构功能：带断控制
20、信号故障判断、报警及保护功能。即断信号时可使执行机构或开；或关；或保持；或在 0100之间予置的任意位置。及带阀门堵转故障判断、报警及保护功能。(1) 阀门流体通道成 S 型，压降损失小，流量大，流量特性精度高，可调范围广。3、技术参数(1)输入信号：420mA 412mA 1220mA 15V(2)输入电阻：200(3) 电源电压：220V 5060Hz(4) 灵敏度：150A(5) 非线性偏差：3.5%(6) 正反行程偏差：3%(7)纯滞性：1%(8) 使用环境温度：电动调节阀 0+55(9) 使用环境湿度：电动调节阀95%(10) 允许泄漏菉量：QSLP 型为 KV 值的 0.01% Q
21、SLM 型为 KV 值的0.1%(11) 流量能力偏差：10%（当 Cv5 时，15%）(12) 量特性偏差：10%（当 Cv5 时，15%）注：流通能力 Cv 是当调节阀全开，阀两端压差为 1kgf/cm，介质重度为1g/cm时，流经调节阀的以 m或 T/h 的流量数。4、 电磁阀1）电磁阀的作用洛阳理工学院 课 程 设 计 用 纸电磁阀是用来控制流体方向的自动化基础元件，属于执行器；通常用在机械控制和工业阀门上面，通过一个电磁线圈来控制阀芯位置，切断或接通气源以达到改变流体流动方向的目的，来对介质方向进行控制，从而达到对阀门开关的控制。 2) 电磁阀的工作原理二通电磁阀采用反冲式结构，它具
22、有一次开阀和二次开阀的特点。当有电流通过线圈时,固定铁芯吸合动铁芯,改变滑阀芯的位置，发生励磁作用,动铁芯带动滑阀芯并压缩弹簧,从而改变流体的方向。当线圈失电时，依靠弹簧的弹力推动滑阀芯，顶回动铁芯，使流体按原来的方向流动。 3) 二通电磁阀 ZCT 的技术参数使用压力范围 0 1MPA最大耐压力 1.2MPA工作介质 蒸汽、空气、油、水、酸碱性液体使用流体粘度 4E额定电压 AC380V、 220V、 36V， DC220V、 110V、 24V电压允许波动范围 -15% +10%环境温度 -10 +50介质温度 -5 150 和 -5 220 两种工作寿命 15 万次绝缘等级 B 级功率
23、14W 左右型式常闭式（即通电阀门开，断电阀门关）5、 WZP-270S 铂电阻工业用铂电阻作为温度测量的变送器，通常用来和显示、记录、调节仪表配套。直接测量各种生产过程中从-200500范围内的液体、蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。1）结构原理装配式铂电阻是由感温元件、不锈钢外保护管、接线盒以及各种用途的固定装置组成，有双支和单支元件两种规格，双支铂电阻可以同时输出二组相同电阻信号供使用。铂电阻是一种温度传感器，它是利用铂丝在温度变化时自身电阻也随着变化的特性来测量温度的，不锈钢保护管不但具有抗腐蚀性能，而且具有足够的机械强度，保证铂电阻能安全地使用在各种场合，装配式铂电阻接线盒分防濺式和防水式两种类型供选择。安装固
