04 实际自动控制工程系统开发实践 教材20131010更新.doc
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1、实际自动控制工程系统开发实践实际自动控制工程系统开发实践 课程课程 (Develop Practice of Automatical Control Engineering Systems) (学时:50 学时) 前言:实际自动控制工程系统开发实践课程内容为福州福大自动化科技有限公司实际工程 项目作为训练内容。内容包括火电及矿业这 2 个行业,火电行业中主要涉及到主控 系统及辅控系统。 目录目录 第一章第一章 火电厂除灰控制系统火电厂除灰控制系统 .1 1.1 火电厂除灰控制系统概要.1 1.21.2 除灰控制系统工艺介绍2 1.3 除灰控制系统主要设备表.3 1.4 除灰控制系统主要硬件配置
2、.5 1.4.1 控制站分配.5 1.4.2 IO统计.7 1.4.3 基本IO配置.7 1.4.4 硬件配置(器件清单).8 1.5 控制系统硬件设计.12 1.5.1 电源系统.12 1.5.2 柜内布置.12 1.5.3 图纸设计.13 1.5.4 标签设计.13 1.6 软件基本设计.14 1.6.1 人机界面设计说明.14 1.6.2 控制逻辑设计说明.19 1.6.3 系统主要设计界面.22 1.7 网络结构和硬件配置图.23 1.7.1 网络结构图24 第二章火电厂给煤机控制系统第二章火电厂给煤机控制系统 .24 2.1 火电厂给煤机控制系统概要.24 2.1.1 控制系统说明.
3、25 2.1.2 工艺简介.25 2.2 给煤机控制系统主要硬件配置.26 2.2.1 IO统计.26 2.2.2硬件配置(器件清单)27 2.3 控制系统的硬件设计.29 2.3.1给煤机系统电源容量29 2.3.2 图纸设计.29 2.3.3标签设计29 2.3.4变频器参数设定30 2.4 软件基本设计.32 2.4.1 控制逻辑设计说明.32 2.4.2人机界面设计说明38 2.5 现场规范设计.43 2.5.1 柜间电缆设计.43 2.5.2 现场电缆规范45 第三章第三章 火电厂暖通控制系统火电厂暖通控制系统 .1 3.1 火电厂暖通控制系统概要.1 3.2 暖通控制系统工艺介绍.
4、1 3.3 暖通控制系统主要设备表.2 3.4 暖通控制系统主要硬件配置.3 3.4.1 暖通控制系统结构4 3.4.2 硬件配置(器件清单)180 3.5 控制系统硬件设计.195 3.5.1 电源系统.195 3.5.2 柜内布置.195 3.5.3 图纸设计.196 3.5.4 标签设计.196 3.6 软件基本设计.197 3.6.1 人机界面设计说明.197 3.6.2 控制逻辑设计说明.202 3.6.3 系统主要设计界面.206 3.7 网络结构和硬件配置图.207 3.7.1 网络结构图.207 第四章第四章 火电厂化水控制系统火电厂化水控制系统 .207 4.1 火电厂化水控
5、制系统概要.207 4.2 化水控制系统工艺介绍208 4.2.1超滤系统208 4.2.2反渗透系统209 4.2.3除盐系统209 4.2.4废水池液位控制210 4.2.5废水池酸碱计量泵控制210 4.2.6酸碱计量箱进酸、碱气动隔膜阀的控制211 4.2.7除盐水泵的启停211 4.2.8化学加药计量箱的控制212 4.2.9化学清洗泵的启停212 4.3 化水控制系统主要设备表.212 4.4 化水控制系统主要硬件配置.213 4.4.1 控制站分配.213 4.4.2 IO统计.213 4.4.3 基本PLC配置274 4.4.4 硬件配置(器件清单).275 4.5 控制系统硬
6、件设计.299 4.5.1 电源系统.299 4.5.2 柜内布置.299 4.5.3 图纸设计.300 4.5.4 标签设计.300 4.6 软件基本设计.301 4.6.1 人机界面设计说明.301 4.6.1.2 管道粗细定义303 4.6.1.3 画面操作器303 4.6.1.4 数据库标签名的基本定义305 4.6.1.5 人机界面画面的命名原则306 4.6.2 控制逻辑设计说明306 4.6.2.1 电机设计306 4.6.2.2 电动门307 4.6.2.3 状态308 4.6.2.4 跳闸首出及闭锁308 4.6.2.5 顺控309 4.6.3 系统主要设计界面310 4.7
7、 网络结构和硬件配置图.311 4.7.1 网络结构图.311 第五章第五章 火电厂凝结水精处理火电厂凝结水精处理 .312 5.1 凝结水精处理概要.312 5.2 凝结水精处理系统工艺.312 5.2.1树脂的工作原理312 5.2.2凝结水精处理系统介绍313 5.2.3混床系统介绍314 5.2.4精处理再生系统介绍314 5.2.5系统内部机构介绍315 5.2.6再生工艺介绍316 5.3 凝结水精处理运行及控制.317 5.3.1 除铁过滤器.317 5.3.2 高速混床.317 5.3.3备用混床及失效混床317 5.4 化学加药系统.318 5.5 汽水取样系统.319 5.
8、6 控制系统.319 5.6.1精处理部分应进行下列控制:319 5.6.2再生系统进行下列过程控制320 5.6.3运行监视321 5.7 上位机的基本功能.322 5.7.1显示功能:323 5.7.2安全功能:323 5.7.3历史数据管理:323 5.7.4打印报表:323 5.7.5事件记录:323 5.7.6控制操作功能:324 5.7.7控制系统功能:324 5.7.8画面设计规则324 第六章第六章 选矿自动化选矿自动化 .325 6.1 选矿概述.325 6.2 选矿发展历程.325 6.3 选矿意义.326 6.4 选矿工业327 6.4.1 破碎系统.327 6.4.2
9、磨碎系统.329 6.4.3 筛分分选.332 6.4.4 洗矿.333 6.4.5 选别作业.334 6.4.6 精矿.337 6.4.7 尾矿.337 6.5 选矿自动化系统介绍.339 6.5.1 黄金选矿介绍.339 6.5.2 某金矿选矿自动化系统.344 6.5.3 控制要求.354 6.5.4 IO清单.356 6.5.5 方案设计.364 6.6 项目设计.374 6.6.1 图纸设计.374 6.6.2 程序设计.378 6.6.3 画面设计.379 第七章第七章 2300MW 机组主机机组主机 DCS 系统系统 382 7.1 2300MW 机组主机.382 7.1.1电厂
10、概况382 7.1.2主设备概况382 7.2 分散控制系统概况.387 7.2.1单元机组DCS系统388 7.2.2公用DCS系统391 7.2.3 DCS系统IP地址分配391 7.3 DCS 系统硬件配置.395 7.3.1概述395 7.3.2 控制站.397 7.3.3服务器/工程师站/操作员站400 7.3.4外部数据接口403 7.4 DCS 系统软件说明404 7.4.1软件结构如下:404 7.4.2服务器/工程师站/操作员站/SIS站等所安装的软件说明如下:405 7.5 PINECAD 逻辑设计原则 406 7.6 FSSS 设计说明书410 7.6.1锅炉的基本配置4
11、10 7.6.2主要控制功能411 7.6.3功能组设计416 7.6.4驱动级设计422 7.7BSCS 设计说明书 .432 7.7.1概述432 7.7.2功能组设计432 7.7.3驱动级设计439 7.8TSCS 设计说明书454 7.8.1汽机润滑油系统454 7.8.2 汽机顶轴油系统456 7.8.3 汽机盘车装置456 7.8.4 汽机润滑油输送系统456 7.8.5 密封油系统457 7.8.6 发电机定子冷却水系统458 7.8.7 发电机气体控制系统458 7.8.8 汽机疏水系统458 7.8.9 汽机轴封系统461 7.8.10 汽机低缸喷水系统462 7.8.11
12、 凝汽器系统464 7.8.11.1凝汽器抽真空系统.464 7.8.11.2凝汽器循环水系统.465 7.8.11.3凝汽器胶球清洗系统.465 7.8.11.4凝汽器水幕保护阀.465 7.8.12 低压给水系统466 7.8.12.1凝结水泵.467 7.8.12.2除氧器水位调节.468 7.8.12.3低加.468 7.8.13 低压抽汽与低加疏水469 7.8.14 除氧器472 7.8.15 电动给水泵475 7.8.16 高压给水系统479 7.8.17 高压抽汽与高加疏水479 7.8.18 闭式冷却水系统483 7.8.19 开式冷却水系统484 7.8.20 机组补给水系
13、统485 7.8.21 辅助蒸汽系统486 7.8.22 排污泵487 7.8.23 #3 机独立设备 .487 7.8.24 循环水系统487 7.8.24.1循环水泵.487 7.8.24.2旋转滤网.490 7.8.24.3循环水泵冷却水.492 7.8.24.4循环水泵联络电动门的顺序控制.492 7.8.24.5循泵房排污泵.493 7.8.25 压缩空气系统494 7.8.26 燃油泵房498 7.8.27 公用系统独立设备498 7.9DEH、BPS 设计说明书499 7.9.1 DEH控制站的主要控制任务:.499 7.9.2 BPS(BPAT)主要控制功能设计.512 7.1
14、0MCS 设计说明书.519 7.10.1机组协调控制系统519 7.10.2风量控制529 7.10.3蒸汽温度控制531 7.10.4汽包水位控制532 7.10.5 RB 的控制536 7.10.5.1一次风机的RB.536 7.10.5.2送风机的RB.537 7.10.5.3引风机的RB.537 7.10.6 AGC 功能.538 7.10.7 负荷闭锁增/减.538 7.10.8 MCS 系统汇总表.540 7.11 ECS 设计说明书.546 7.11.1功能组设计546 7.11.2驱动级设计551 7.12SOOT 设计说明书.624 7.12.1概述624 7.12.2功能
15、组设计625 7.12.3驱动级设计628 第八章第八章 火电厂脱硫火电厂脱硫 .630 8.1 火电厂脱硫系统描述.630 8.1.1机组设备简介630 8.1.2主要工艺流程631 8.1.3 FGD启停控制程序.632 8.2 烟气系统描述.635 8.2.1系统概述635 8.2.2控制方案636 8.3 吸收塔系统描述.641 8.3.1系统概述641 8.3.2系统主要设备642 8.3.3控制方案643 第九章第九章 火电厂烟气脱硝火电厂烟气脱硝 .670 9.1 脱硝概要.670 9.2 SCR 法的基本原理671 9.2.1 氨液制备区.671 9.2.2 脱硝反应器装置.6
16、71 9.3 氨气流量控制.673 9.4 氨区控制工艺.674 9.4.1 液氨蒸发系统.674 9.4.2 蒸发槽系统.675 9.4.3 卸氨系统.675 9.4.4液氨卸料站喷淋系统676 9.4.5液氨储罐区消防喷淋系统676 9.4.6液氨蒸发区消防喷淋系统676 9.4.7 液氨中间储罐区降温喷淋系统.677 9.5 SCR 控制工艺.677 9.5.1蒸汽吹灰控制逻辑677 9.5.2模拟量控制系统678 实际自动控制工程系统开发实践 0 第一章 火电厂除灰控制系统 1.1 火电厂除灰控制系统概要 21世纪以来,我国把“大力推进科学技术进步,加强环境科学 研究,积极发展环保产业
17、”作为经济发展的重要相关政策,环保产 业进一步得到重视。据统计,全世界每年向大气中排放人为污染物 的总重量估计为6亿多吨,其中粉尘约占其比重的16%。随着国家环 保要求的提高和公众环境意识的增强,对粉尘排放的要求也大幅提 高。新的国家标准 GB13223-2011规定新建电厂大气污染物的排放浓 度必须控制在30mg/m3以下,而旧标准 GB13223-2003要求粉尘排放 浓度小于50mg/m3。 随着计算机技术、电子技术、通信技术的飞速发展,除尘器的 控制技术水平和自动化程度也越来越高,其应用领域在不断地扩大。 因此,在提倡节能减排的今天,利用除尘集散控制系统来监控管理 除尘器除灰器的运行,
18、同时进行高效的数据通讯来提高除尘器的除 尘效率和能耗利用率有着非常重要的现实意义和社会意义。 本解决方案采用组态软件,通过以太网方式远程连接 PLC、温 控仪表、传感器等组成监控系统,能够自动稳定高效的完成火力发 电、钢铁、有色冶金、化工等行业生产所产生的渣料和废气处理, 提高了工厂除灰除尘生产自动化水平,有效减少维护、检修工作量。 实际自动控制工程系统开发实践 1 1.21.2 除灰控制系统工艺介绍 跟据最新的火电厂大气污染物排放标准 ,单台出力65t/h 以上 除层燃炉、抛煤机炉外的燃煤发电锅炉;各种容量的煤粉发电锅炉; 燃气发电锅炉;各种容量的燃气轮机组的火电厂;单台出力65t/h 以上
19、采用煤矸石、生物质、油页岩、石油焦等燃料的发电锅炉,都 需要进行烟气排放处理,整个生产系统中,除灰除尘装置是必不可 少的。 整个生产流程的烟气处理流程为:锅炉燃烧的烟尘以较高的温 度首先进入省煤器,省煤器吸收烟尘的剩余热量,返回给锅炉,达 到资源的再利用;然后烟尘进入多管除尘器,将其中的大颗粒尘灰 进行过滤;布袋除尘器是将烟尘中剩余的较细微颗粒利用布袋进行 截留,此时烟气中仍会存在一些更加细微的粉尘存在,需要电除尘 器进行过滤;脱硫脱硝在整个除尘过程中都有应用,一般通过喷射 化学药剂的方法将烟气中的二氧化氯和氮氧化物进行中和吸收。各 级除尘器和脱硫脱硝设备中收集的粉尘灰渣,都集中到除灰装置输
20、送和处理。 除尘是指在炉外加装各类除尘设备,净化烟气,减少排放到大气 实际自动控制工程系统开发实践 2 的粉尘。除灰装置的作用主要是把锅炉除尘器收集的粉煤灰输送到 灰库,保证锅炉系统安全正常运行。 1.3 除灰控制系统主要设备表 根据设计院提供的初步设计设备清单如下: 设备对象DIDOAIAORTD 远程 I/O 机 柜位置 一、 浓相气力除灰输 送系统(I/O 点 由投标方提供) 1 #5 炉脱硝烟道灰斗及输灰器、省煤器灰斗 及输灰器 20305#5 锅炉房内 2#6 炉脱硝烟道灰斗及输灰器、省煤器灰斗 及输灰器 20305#6 锅炉房内 3#5 炉#1#4 电场及灰管606010 4#6
21、炉#1#4 电场及灰管606010 5灰库除尘器 3 台及切换阀40305灰库中层 二灰斗气化风机及 电加热器(单元 机组) 1#5 炉灰斗气化风机 (2 台)8424 2#6 炉灰斗气化风机 (2 台)8424 3#5 炉灰斗气化风机出口压力2 4#6 炉灰斗气化风机出口压力2 5#5 炉灰斗气化风机电加热器 (2 台)84 6#6 炉灰斗气化风机电加热器 (2 台)84 7#5 炉灰斗气化风机电加热器出口温度2 8#6 炉灰斗气化风机电加热器出口温度2 9#5 炉灰斗气化风机电加热器出口门(2 个)84 10#5 炉灰斗气化风机电加热器出口门(2 个)84 11其它(每台机组)20105
22、三灰库气化风机及 实际自动控制工程系统开发实践 3 设备对象DIDOAIAORTD 远程 I/O 机 柜位置 电加热器(2 炉 公用) 1灰库气化风机 (4 台)16848气化风机房 2灰库气化风机出口压力及母管压力7气化风机房 3灰库气化风机电加热器 (4 台)168气化风机房 4灰库气化风机电加热器出口温度4气化风机房 5灰库气化风机电加热器出口门(6 个)2412气化风机房 6搅拌水泵(3 台)1263气化风机房 7搅拌水泵出口电动门(3 个)126气化风机房 8搅拌水泵出口母管压力1气化风机房 9其它20105气化风机房 三除灰用空压机及 空气净化装置 (两台炉公用共 5 套) 1除灰
23、用空压机及空气净化装置(两台炉公 用共 5 套) 80352010空压机房 五电气部分 1903216 实际自动控制工程系统开发实践 4 1.4 除灰控制系统主要硬件配置 根据对该系统的输入输出点数的初步估计,该系统属于中大型工业控制系统, 它需要满足在各种状态的环境下都能稳定工作,因此要求系统的稳定性和抗干 扰能力较强,选出 PLC 作为该系统的控制核心,同时依据除灰控制系统的规模, 以及性价比方面的考虑,选择欧姆龙 CS1D 系列。 1.4.1 控制站分配 控制站的分配原则主要为:根据现场设备集中性进行划分,可兼顾故障率 分散、携带远程 IO(设备比较分散)等原则。根据本次现场设备所在位置
24、情况, 划分除灰控制系统为 4 个控制站,具体如下: 控制站 1:U5、U5-RIO ;5 号飞灰控制站 控制站 2:U6、U6-RIO; 6 号飞灰控制站 控制站 3:COM31 ;公共控制站 1 控制站 3:COM32;公共控制站 2 设备对象DIDOAIAORTD 浓相气力除灰输送 系统(I/O 点由投 标方提供) #5炉脱硝烟道灰斗及输灰器、省煤 器灰斗及输灰器20305 U5RIO #6炉脱硝烟道灰斗及输灰器、省煤 器灰斗及输灰器 20305U6RIO #5炉#1#4电场及灰管606010U5 #6炉#1#4电场及灰管606010U6 灰库除尘器3台及切换阀40305COM31RIO
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