储罐保温计量监控系统设计---储罐温度控制.docx

安石油高校课程设计电子工程学院自动化专业1002班题目储罐保温计量监控系统设计一储罐温度限制学生指导老师优爱二O一三年六月1 .课程设计任务书32 .基本工艺流程43 .组态软件历史发展43.1 组态软件的功能特点43.2 组态软件的发展趋势43.3 组态软件国内外现状54 .工艺介绍64.1 工艺介绍64.2 申级限制系统的工作过程分析65 .仪表选型76 .限制回路方框图77 .限制规律的选择及参数整定方法77.1 限制规律的选择77.2 参数整定方法88I/O端口安排、UO点组态参数说明89 .工艺画面趋势画面报瞽画面91 .工艺画面92 .趋势画面93 .报警画面1110 .总结体会1211 .参考文献12自动化仪表与过程限制课程设计任务书题目储罐保温计量监控系统设计-储罐温度限制学生姓名学号306专业班级自动化1002班设计内容与要求本次课程设计的目的是熟识过程限制系统的组态和调试，驾驭F1.动化仪表与过程限制的基本应用，加深和巩固本课程及相关课程的学问，要求完成如下内容：I.熟识储罐保温系统的工艺流程,并在其工艺流程图上标注储罐温度一一燃气流量串级限制（罐内介质温度限制在30）,并对串级限制系统的工作过程进行分析；2 .依据工艺流程和基本数据，对所用仪表作出选型；3 .对限制回路画出方框图，写出所选限制规律，及参数整定方法；4.了解组态软件的历史、发展及国内外现状，熟识组态软件的应用，利用力控组态软件做出储罐保温计量监控系统的组态设计，并在报告中写出组态过程如：I/O端口安排、I/O点组态参数说明、限制回路组态说明等。最终要求做出工艺流程画面、趋势画面、报警画面，并利用软件供应的模拟对象，实现系统的臼动限制。5.完成课程设计报告。起止时间2013年7月2日至2013年7月6日指导老师签名2013年6月26日系（教研室）主任签名2013年6月28日学生签名2013年6月29日二.基本工艺流程中间产品须要保存在温度稳定的中间储罐中。为防止产品被空气氧化，罐顶采纳低压氨气作氮封处理。为防止产品的结晶和反应，采纳温水换热方式对储群进行保温。三.组态软件历史发展组态软件指一些数据采集与过程限制的专用软件，是面对监控与数据采集的自动限制监控层一级的软件平台和开发环境，能以敏徒多样的组态方式供应良好的用户开发界面和简捷的运用方法，其预设置的各种软件模块可以特别简洁地实现和完成监控展的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机和I/O产品，与尚牢靠的工控计算机和网络系统结合，可向限制层和管理层供应软件和硬件的全部接口，进行系统集成。在组态概念出现之前，是通过编写程序来实现某一任务的，编写程序不但工作量大而J1.周期长，而I1.简洁犯错误，不能保证工期。组态软件的出现，解决了这个问题。组态的概念是伴随集散型限制系统的应用产生的,组态形成的数据只有其制造工具或其他专用工具才一能识别。由于个人计算机的普及和技术的渐渐成熟，如何利用PC进行工业监控，成为工业限制领域的重要探讨方向，市场的发展使很多DSC和P1.C厂家主动公开通信协议，向“PC”监控完全开放，这不仅降低了监控成本，也使市场空间得以扩大，智能仪器、嵌入式系统和现场总线的出现，更使组态软件成为工业自动化系统中的灵魂。3.1 组态软件的功能特点(1) 功能多样。(2) 丰富的画面显示组态功能。(3) 通信功能和良好的开放性。(4) 多任务的软件运行环境，数据库管理及资源共享3.2 组态软件的发展趋势组态软件是工业应用软件的个组成部分，其发展受到很多因素的制约，但应用的带动对其发展起若最为关键的推动作用.将来，组态软件的发展相表现为如下一些特征：(1)开放性技术(2)构造信息平台(3)依据用户需求大规模定制(4)向更多的应用领域拓展和渗透。(5)嵌入式应用进步发展。(6)将来技术走势。3.3 组态软件国内外现状目前中国市场上的组态软件产品按厂商可大致划分为:类，即国外专业软件厂商供应的产品，国外硬件或系统厂商供应的产品，以及国内自行开发的国产化产品。从近几年的调查结果来看，国内组态软件市场大部分份额仍被国外几家组态软件占据。(1)美国Wonderware公司的InToUChInTouch堪称组态软件的“鼻祖”，领先推出的16位WindoWS环境下的组态软件，在国际上曾得到较而的市场占有率.InTOUCh软件的图形功能比较丰富，运用较便利，但限制功能较弱。其1/0馁件驱动丰富，但只是运用DDE连接方式，实时性较差而且驱动程序需单独购买。它的5.6版(16位)很稳定，在中国市场也普遍受到好评。7.0版(32位)在网络和数据管理方面有所加强，并实现了实时关系数据库，但其实只是在SQ1.Server上增加了数据传输插件。在32位Windows环境下，InTouch已受到其他产品的猛烈冲击。(2)美国Intc1.1.uiion公司的FIXFIX产品系列较全,包括DOS版、16位WindoWS版、32位WindoWS版、OS/2版和其他一些版本，功能较InTbuCh强，但实时性仍欠缺,总体技术般。其1/0硬件驶动丰富，只是驱动程序也需单独购买。最新推出的iHX是全新模式的组态软件，思想和体系结构都比较新，供应的功能也较为完整。(3)澳大利亚QT公司的Ci1.eC1.Ci1.eC1.是组态软件中的后起之秀，在世界范围内扩展得很快。CitCCt产品包括16位和32位WindoWS版,它的计算机味道很浓,与其他软件有很多不同的地方，界面部分很美丽，很吸引人，但运用的便利性和图形功能不及InTOUCh,且版本升级较慢，始终没有很大的体系变更。其限制算法比较好，1/0硬件驱动相对比较少，但大部分驱动程序可随软件包供应应用户.(4)德国西门子公司的WinCC新版软件有了很大进步，但体系结构还是比较老的思想，在网络结构和数据管理方面要比iFIX差，但也属于比较先进的产品之一。西门子好像仅是想把这个产品当作其硬件的陪衬，对第三方硬件的支持也不热史，若选用西门子硬件,能免费得到WinCe所以对于运用其他哽件的用户，不是个好选择。中国市场常见的其他国外专业软件公司的组态软件产品还有原美国Heuristics公司的ONSOPEC,原美国IntccCont>1.公司的PARAGON,美国Iconics公司的Genesis,以色列PCSOFT公司的WIZCON以及美ISU.S.Data公司的Factory1.ink等。然而这些产品由于种种缘由，目前所占有的市场份额相对都比较小。近年来一些国外闻名硬件或系统厂商推出了日趋成熟的组态软件产品，如美国GE公司的Cimp1.icity,美国B公司(ROCkWe1.1.自动化)WRSView.,这些组态软件一改过去仅为其本身硬件配套的OEM形北通过大力加强对其他硬件产品的驱动支持和软件内部的各种功能，而发展成为专业化的通用组态软件。国产化的组态软件产品也正在成为市场上的支生力军，近年来已有肯定影响力的产品仃组态王、SYN1.1.xMCGSs天工、ControIX,虎翼、力控等。国内仃不少单位，如一些高校、探讨所、公司，甚至一些个人正在主动地搞组态软件产品的开发。国产化的组态软件具有较强的价格竞争优势，但总的来讲，由于资金来源缺乏，软件工程的组织薄弱，因此软件商品化的程度还比较差。目前国产化组态软件主要应用于一些小型的、非重要性的项目中。下面列举并介绍些有代表性的国内组态软件。(I)北京亚控公司的组态王组态王是国内较早出现的组态软件产品之一。早期的组态王仿照InTOUCh,只是个人机接口，到了5.1版本，在数据管理和开放性方面有了一些改进。但体系结构却没有实质性地突破。没有投脱早期形成的不合理的程序构架。其网络功能较为薄弱，支持不了真正意义上的分布式系统。6系列版本的结构从广告宣扬上看应当很不错。（2）北京昆仑通态公司MCGS其思想比较独特，属于很另类的产品，有很多特殊的概念和运用方式。（3）SYNA1.1.是独特的产品，但运用起来有点别扭.网络方面有独到之处，但效率和稳定性还有待提高.（4）哈尔滨华宓公司的ControX20是比较新的组态软件其产品体系结构特别象iFIX,界面美丽，运用起来也比较便利，有很多自己的特色。但从它DEMO版运行效果来看，执行代码的运行效率不是很高，特殊是图形处理环节，好像有些缺陷。DEMO运行也不特别稳定。用一些分析工具视察其执行的结构，感觉其程序结构设计不特别合理，代码霞用率低。四.工艺介绍4.1 工艺介绍原料由来料口进入中间储舞，进入中间储瓶之后，中间产品须要保存在温度稳定的中间储罐中,为防止产品被空气氧化，罐顶采纳低压觌气作氮封处理.为防止产品的结晶和反应，采纳温水换热方式对储锻进行保温，罐内的温度要限制在30C4.2 串级限制系统的工作过程分析串级调整系统是一个双回路系统，实质上是把两个调整器串接起来，通过它们的协调工作，使一个被调量特幽保持为给定值。被控对象为中间储罐的温度，主调整器为换热器,副调整器为热炉，来料进入中间储罐有白己的湿度，加热炉对水进行加热与来料的温度通过换热器进行交换，从而使中间储罐的温度稳定在30'C.五.仪表选型1.温控限制电磁阀仪表名称：温控限制电陂阀主要参数：电源:220VAC(±10%)50HZ或两节5号I.5V碱性电池触电容量：16V25OV(WH5()1RF)温度显示范围：045C温度设巴范围：535C显示精度：S1.T探针传感器：NTC(I(X)K)1%继电器寿命:开关次数不小于100OOo次爱护等级：IP20绝缘条件：正常环境运行环境温度：-I8-49*C频率：433MHZ(适用于RF/MRF模式)无线传辘距离：室内1020米尺寸:86高*86宽*12厚安装：电池底座安装限制应用范围家庭中心空调及中心空调限制;壁挂炉限制;地暖热执行器或电疏阀的限制：水泵限制；风机盘管限制;通风限制。六.限制回路方框图七.限制规律的选择及参数整定方法7.1 限制规律的选择不同类型的跟制器，其结构、原理各不相同,但是基本限制规律只有.三个：比例(P)限制、积分(!)限制和微分(D)限制.这几种限制规律可以单独运用,但是更多场合是组合运用.如比例(P)限制、比例-积分(PI)限制、比例-枳分-微分(PID)限制率比例(P)限制的纯的比例限制适用于扰动不大,滞后较小,负荷变更小，要求不高.比例积分(PI)限制比例枳分限制器是目前应用必为广泛的一种限制器，多用于工业生产中液位、压力、流量等限制系统。由于引入枳分作用能消退余差，弥补了纯比例限制的缺陷，获得较好的限制成玳。但足枳分作用的引入,会使系统稳定性变差，对于有较大惯性滞后的限制系统，要尽量避开运用，比例微分(PD)限制比例和微分作用结合,比单纯的比例作用更快,尤其是对容ft滞后大的对象可以减小动偈差的幅度，节约限制时间，显著改善限制顺力i比例枳分微分(PID)限制，最为志向的限制当M比例-枳分-微分限制烷律.它集三者之长：既有比例作用的刚好快速.又有积分作用的消退余差实力.还有微分作用的超前限制功能.所以限制规律比例-枳分-微分限制规律。7.2 参数整定方法BID参数的整定衰诚曲线法是在调整器投入闭环运行状态下进行的。被调量偏离工作点不大，也不须要把调整系统推动到稳定的边界，因而比较平安，且简洁驾驭，能适用下各种类型的调整系统。从反应时间较长的温度调整系统，到反应时间短到几秒的流量调整系统，都可以便利的应用衰减曲线法。衰减曲线法是在总结“稳定边界法”和其他一些方法的基础上，经过反发试验得出来的。这种方法不须要得到临界振荡过程即可求比例度，步骤简洁，比较平安。假定整定要求是达到衰减率O75的过程，先把调整器改成比例作用(Ti=8,Td=O),放在某比例度，由手动投入自动，在达到稔定状况后,适当变更给定假(通常以5%左片为宜)，视察调整过程的衰减比假如达不到衰减比1/4,则相应变更比例度.直到达到规定衰减比为止.登记此时的比例度Ps以及周期Ts1.,然后依据桃定公式求得其他网整规律中的整定参数.在采纳PID网整规律时，为了避开在切换时由微分作用引起初始振荡可先将比例度放在稍大的数值,然后放上积分时间，在渐渐放上微分时间,域终再把比例度减小到计算伯，PID调整规律下的公式如下三P=0.8Ps11=0.3TsTd=OJTsi八I/O端口安排、I/O点组态参数说明其中PIDo的参数：比例I,积分100o0,微分0,反动作，外给定TRANSO参数：A为I,B为10,C为I,D为0九.工艺画面趋势画面报警画面I.工艺画面2.趋势画面报警rz设定色50.000P80.000测量值47.863I20.000输出值100.000D3.000工艺设定他50.000P80.000测量值50.067I20.000输出值100.000D3.000ri设定依25.000P«0.OOO测量做33.896I20.OOO输出侪100.000D3.000报警rx设定依25.OOOP80.000消量伍34.956I20.000抬出俄0.000D3.0003.报警画面工艺片势十.总结体会在这次课程设计的完成过程中，我收获到很多，首先了解了组态软件的定义，功能特点,发展趋势及其国内外的现状，并且在老册的指导卜.画出了工艺流程图，趋势画面，报警画面。其次，通过这次课程设计，我对课本有了更深刻的相识，对我期末考试的第习有很大的帮助。最终，我怖得r,对于不懂得问题耍知道从网上或课本上找答案.十一.参考文献1 .自动化仪表与过程限制（第五版）（施仁刘文江郑辑光王勇）编著2 .中国自动化网