项目三DCS控制系统组态与仿真运行.doc

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1、加热炉装置DCS系统组态与运行 南京化工职业技术学院仪表维修工（高级）项目实训该报告项目课题 DCS系统组态与仿真运行 专 业 班 级 学 号 姓 名 指导教师 2012 年 5月 10 日第一章 前期设计1.1 工艺设计要求一、 工艺简介众所周知，加热炉是化工生产工艺中的一种常见设备。对于加热炉，工艺介质受热升温或同时进行汽化，其温度的高低会直接影响后一工序的操作工况和产品质量。当炉子温度过高时，会使物料在加热炉里分解，甚至造成结焦而产生事故，因此，一般加热炉的出口温度都需严加控制。现有一套加热炉装置，原料油经原料油加热炉（设备号 T101）加热后去 1 号反应器，中间反应物经中间反应物加热

2、炉（设备号 T102）去 2号反应器反。如下图1-1所示：图1-1 加热炉装置工艺流程图 2 / 20 二、 工艺要求测点清单表1-1工艺要求测点清单表序号位号描述量程单位I/O类型备注报警要求周期(秒)压缩方式和统计数据1.TI-101原料油加热炉出口温度0-600RTDPt100 热电阻H:90%;L:10%1低精度报警和记录2.TI-106原料油加热炉炉膛温度0-600TCK 型热电偶H:90%;L:10%1低精度报警和记录3.TI-107原料油加热炉辐射段温度0-1000TCK 型热电偶H:90%;L:10%1低精度报警和记录4.TI-108原料油加热炉烟囱温度0-300TCE 型热电

3、偶H:90%;L:10%1低精度报警和记录5.TI-111加热炉热风道温度0-200TCE 型热电偶H:90%;L:10%1低精度报警和记录6.TI-102反应物加热炉炉膛温度0-600TCK 型热电偶H:90%;L:10%1低精度报警和记录7.TI-103反应物加热炉入口温度0-400TCK 型热电偶H:90%;L:10% 1低精度报警和记录8.TI-104反应物加热炉出口温度0-600TCK 型热电偶H:90%;L:10%1低精度报警和记录9.PI-102原料油加热炉烟气压力-100-0 PaAI不配电4-20mAH:90%;L:10%1低精度报警和记录10.LI-101原料油储罐液位0-

4、100%AI不配电4-20mAH:90%;L:10%1低精度报警和记录11.FI-101加热炉原料油流量0-500M3/hAI要求配电 4-20mAH:90%;L:10%1低精度报警和记录12.FI-104加热炉燃料气流量0-500M3/hAI要求配电 4-20mAH:90%;L:10%1低精度报警和记录13.PV-102加热炉烟气压力调节阀AO输出 4-20mA14.FV-104加热炉燃料气流量调节阀AO输出 4-20mA15.LV-1011液位调节阀1AO输出 4-20mA16.LV-1012液位调节阀2AO输出 4-20mA17.KI-301泵开关指示DI开关量输入（干触点）18.KO-

5、302泵开关操作DO开关量输出（干触点） 7 /20 三、 工艺控制方案要求1、控制要求原料油加热炉烟气压力PI-102需要进行控制，需要保持烟气压力为负压，通过调节烟气输送泵来控制加热炉烟气压力，压力测量信号为PI-102 ，控制输出到调节阀信号是 PV-102，回路号为 PIC-102，控制回路原理方框图如1-2所示。原料油储罐液位（LI-101）调节采用分程控制，回路自动时 A 阀（LV-1011）、B 阀 （LV-1012）采用 B=1.0-A 的方式调节，在手动时，A 阀、B 阀都可以分别手动调 节。控制回路原理方框图如1-3所示。原料加热炉出口温度（TI-101）需要进行控制，由于

6、加热炉具有较大的时间常数和 纯滞后时间，简单的单回路控制效果不理想。在操作过程中，燃料气流量的波动是 温度的主要干扰因素。因此，采用加热炉出口温度对燃料气流量FI-104的串级控制。这样 的控制可以在燃料气流量发生的变化尚未影响到加热炉出口温度之前，通过内环的控制作用先行调节，快速减少甚至消除燃料气流量的干扰，从而改善控制质量。 其中副回路（内环）是流量控制，流量测量信号为 FI-104，控制输出到调节阀信号是 FV-104，回路号为 FIC-104。主回路（外环）是温度控制，温度测量位号为 TI-101， 回路号为 TRC-101。控制回路原理方框图如1-4所示。2、累积要求对进入原料油加热

7、炉的原料油流量 FR-101 进行累积，一定权限的操作者可以手动 将累积值清零。表1-1控制回路统计表序号控制方案注释、回路注释回路位号控制方案PVMV01加热炉烟气压力控制PIC-102单回路PI-102PV-10202原料油储罐液位用分程控制LIC-1011分程控制LI-101LV-1011LV-101203原料加热炉出口温度与燃料气流量串级控制原料加热炉出口温度控制FIC-104串级内环FI-104FV-104燃料气流量控制TIC-101串级外环TI-101LI101 （1）单容水箱液位控制系统结构方框图LV101LI-101LIC-101。PIC-102PV-102PI-102-图1-

8、2(2) 复杂控制系统结构图图1-31.2 DCS系统设计要求一、DCS系统规模配置表1-2 DCS系统规模配置表类型数量IP地址备注控制站102主控卡和数据转发卡均冗余配置工程师站1130注释：工程师站130操作站A5操作站A 131、操作站B 132、注释：操作员站131、操作员站132、 图1-4 DCS系统规模配置示意图二、用户授权设置 表1-3 用户授权管理要求表权限用户名用户密码相应权限特权+系统维护SUPER_PASSWORD_001全部特权系统维护SUPCONDCSPID参数设置、报表打印、报表在线修改、报警查询、报警声音修改、报警使能、查看操作记录、查看故障诊断信息、查找位号

9、调节器正反作用设置、屏幕拷贝打印、手工置值、退出系统、系统热键屏蔽设置、修改趋势画面、重载组态、主操作站设置工程师+工程师1111PID参数设置、报表打印、报表在线修改、报警查询、报警声音修改、报警使能、查看操作记录、查看故障诊断信息、查找位号、调节器正反作用设置、屏幕拷贝打印、手工置值、退出系统、系统热键屏蔽设置、修改趋势画面、重载组态、主操作站设置操作员操作员甲1111重载组态、报表打印、查看故障诊断信息、屏幕拷贝打印、查看操作记录、修改趋势画面、报警查询操作员操作员乙1111重载组态、报表打印、查看故障诊断信息、屏幕拷贝打印、查看操作记录、修改趋势画面、报警查询三、监控操作要求1.操作

10、小组配置操作小组3个，配置如图：操作小组名称切换等级加热炉工程师原料加热炉操作员反应物加热炉操作员数据分组分区：数据分组数据分区位号工程师原料油加热炉参数LI-101,PI-102,FI-101, FI-104, TI1-06 TI-107, TI-108, TI-111, TI-101反应物加热炉参数TI-102, TI-103, TI-104开关量KI-301，KO-302原料油加热炉LI-101,PI-102,FI-101, FI-104, TI1-06 TI-107, TI-108, TI-111, TI-101反应物加热炉TI-102, TI-103, TI-104， KI-301，

11、KO-3022、监控操作要求根据工艺要求，绘制工艺流程图，并合理设计操作画面，方便操作使用。当工程师进行监控时：可浏览总貌画面：页码页标题内容1索引画面（待画面完成后添加）索引：工程师小组所有流程图、所有分组画面、所有趋势画面、所有一览画面2温度参数所有温度I/O数据实时状态3压力参数所有液位I/O数据实时状态4液位参数所有液位I/O数据实时状态 可浏览分组画面：页码页标题内容1常规回路LIC-101 ,PIC-102 ,TIC-101, FIC-101原料油加热炉参数LI-101,PI-102,FI-101, FI-104, TI1-06 TI-107, TI-108, TI-111, TI

12、1012反应物加热炉参数TI-102, TI-103, TI-1043开关量KI-301，KO-302 可浏览一览画面：页码页标题内容1加热炉装置数据一览表LI-101,PI-102,FI-101, FI-104, TI-101 TI-102, TI-103, TI-104TI1-06 TI-107, TI-108, TI-111, 可浏览趋势画面：页码页标题内容1液位-压力-流量LI-101,PI-102,FI-101, FI-104,2温度TI-101 TI-102, TI-103, TI-104TI1-06 TI-107, TI-108, TI-111,串级控制回路参数TI-101 ,

13、FI-104,可浏览流程图画面：页码页标题及文件名称内容1加热炉装置工艺流程绘制如图1-1所示的流程画面报表制作：制作班报表，记录 PI-102，TI-101，TI-102，TI-106 四组数据：要求每一小时记录 一次数据，每天 8：00，16：00，0：00 打印。样表如下表1-3所示：表1-3加热炉报表（班报表）围绕着所提的项目要求，用户需按照下述作业流程进行项目的实施。加热炉装置报表（班报表）_班_组 组长_记录员_ _年_月_日 时间9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:00内容描述数据PI-102加热炉烟气压力TI-101加热炉出口温度TI-10

14、2反应物加热炉炉膛温度TI-106加热炉炉膛温度第二章 DCS系统硬件设计 组态设计 1.4 设备安装 1.5 调试序号位号描述量程单位I/O类型19.TI-101原料油加热炉出口温度0-600RTD20.TI-106原料油加热炉炉膛温度0-600TC21.TI-107原料油加热炉辐射段温度0-1000TC22.TI-108原料油加热炉烟囱温度0-300TC23.TI-111加热炉热风道温度0-200TC24.TI-102反应物加热炉炉膛温度0-600TC25.TI-103反应物加热炉入口温度0-400TC26.TI-104反应物加热炉出口温度0-600TC27.PI-102原料油加热炉烟气压

15、力-100-0 PaAI28.LI-101原料油储罐液位0-100%AI29.FI-101加热炉原料油流量0-500M3/hAI30.FI-104加热炉燃料气流量0-500M3/hAI31.PV-102加热炉烟气压力调节阀AO32.FV-104加热炉燃料气流量调节阀AO33.LV-1011液位调节阀1AO34.LV-1012液位调节阀2AO35.KI-301泵开关指示DI36.KO-302泵开关操作DO一、DCS系统控制站卡件的数目的配置 1、信号卡件端子板统计表信号类型卡件型号卡件类型点数卡件数目配套端子板型号端子板数目模拟量信号电流信号XP313AI102XP5202电压信号XP314TC

16、72XP5202电阻信号XP316RTD11XP5201模拟量输出XP322AO31XP52011开关量信号开关触点输入XP363DI11开关触点输出XP362DO114统计 2、系统规模配置表主控卡数据转发卡型号XP243XP233数量22配置冗余冗余 3、DCS系统I/O卡件布置图 1#卡笼箱布置图 1#卡笼箱12340001020304050607冗余冗余XP243XP243XP233XP233XP313XP314XP314XP316XP322XP363XP362空卡主控卡数据转发卡AITCTCRTDAODIDO4、I/O卡件测点分配表1#卡笼箱卡件插槽位置卡件通道位置123400010

17、20304050607141500LI101TI104TI107FV10101LI102TI105FV10202LI103FI101FV1030304TI101FI10205TI10206TI1030708 22 /20 第三章 DCS系统组态设计 一、用户授权设置 二、硬件组态1、新建组态文件 2、主机设置 （1）主控卡设置 （2）操作站设置 3、I/O设置4、常规控制方案的组态6、操作小组配置7、数据分组分区 8、操作画面设置：1）当工程师进行监控时：可浏览总貌画面：可浏览分组画面：可浏览一览画面： 可浏览趋势画面： 可浏览流程图画面： 报表制作： 流程图的绘制：六、组态文件的编译、下载、和传输1.组态文件的编译l 打开组态项目文件l 编译项目组态文件2.组态文件的下载3.组态文件的传送4.系统故障检查、诊断第三章 实时监控仿真调试 仿真运行监控画面1.启动实时监控画面 2.实时监控的登录3.实时监控操作系统简介 画面报警一览 画面 系统总貌 画面控制分组画面调整画面趋势图画面流程图 画面 报表画面 数据一览画面 故障诊断画面