基于DCS的锅炉液位控制系统设计(共10页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上基于DCS的锅炉液位控制系统设计一、设备功能介绍1.1 DBYG扩散硅压力变送器1.1.1 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。1.1.2 概述： DBYG压力变送器是一种新型工业压力变送器。采用不锈钢防腐蚀结构体，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。1.1.3 主要特点： 结构小巧、安装方便，可直接安装，也可采用支架安装。 先进的膜片/充油隔离技术。 高稳定性、高可靠性。 耐震，抗射频干扰。 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。1.1.4 主要技术参数： 量程：0-200Pa至0-100MPa；-0.1MPa-+0.1MPa 精度：±0.25%F.S;±0.5%F.S（一般为0.5%F.S）； 介质温区：0-60 电源：24VDC,220VAC(四线制) 输出：4-20mA,(0-5V,0-10V,三线制) 过载：量程×1.5倍； 防爆级别：EXiaCT5； 防尘防潮：全天候； 指示表头：3 1/2位液晶显示（用户订货时须另指明）。 过程连接方式: a、外螺纹M20×1.5（默认） b、外螺纹G1/2或另指明。1.2 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。1.2.1 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 将式代入式得： Q=·E=K·E 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。1.2.2 特点： 采用整体焊接结构，密封性能好； 结构简单可靠，内部无活动部件，几乎无压力损失； 采用低频矩形波励磁，抗干扰性能好，零点稳定； 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； 仪表反应灵敏，输出信号与流量呈线性关系，量程比宽； 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； 成套仪表功耗小，（配LDZ-4B<30VA;配LDZ-6<20VA），与传感器的口径大小无关； 安装、使用、维护方便； 可提供防爆型（口径25200），防爆标志为ExemiaCT3T6；（口径250400），防爆标志为ExeiaCT3T6。 可提供耐辐射性（口径10200），型号为LDG(H)-S。1.2.3 性能 传感感器适用范围： DN10DN300 测量范围： 0.1m/s10m/s 可测量范围0.03m/s10m/s 测量准确度： 0.5m/s10m/s时为0.5级、 0.1m/s0.5m/s时为1级 重复性： 测量值的±0.1%、±0.2% 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。 输出信号： 1电流 420mA 负载小于500 2频率 05kHz 无源 3脉冲当量 励磁方式 ： 三幅值低频励磁、2）高频励磁 励磁频率 ： 1/16、1/8、1/4、1/2 通过设置可选择 励磁电流 ： 160mA或指定 时间常数： 0.199.9秒可设定 供电电源： 85265AC或1836VDC 功率：小于10W1.2.4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：1.2.4.1 仪表无显示 检查电源是否接通； 检查电源保险丝是否完好; 检查供电电压是否符合要求； 如果上述都正常，请将转换器交生产厂维修。1.2.4.2 励磁报警 励磁接线X和Y是否开路； 检查励磁线圈电阻值正常，则转换器有故障。1.2.4.3 空管报警 测量流体是否充满传感器测量管； 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“空管报警“提示撤消，说明转换器正常，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； 检查传感器电极是否正常;1.2.4.4 测量的流量不准确 流体是否充满传感器测量管； 信号线连接是否正常； 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单设置正常；1.2.4.5 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 变送器需放置在整洁、通风、干燥的地方。 每两年需检检定一次，对精度要求较高的用户，需送检。1.3 QS智能型电动调节阀1.3.1 特性及用途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/12-22mA/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。1.3.2 产品特点 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。 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。 有数字显示窗口，可看到控制信号值、阀位值。 PSL智能型电动执行机构功能：带断控制信号故障判断、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。 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。1.3.3 技术参数 输入信号：420mA 412mA 1220mA 15V 输入电阻：200 电源电压：220V 5060Hz 灵敏度：150A 非线性偏差：±3.5% 正反行程偏差：3% 纯滞性：1% 使用环境温度：电动调节阀0+55 使用环境湿度：电动调节阀95% 允许泄漏菉量：QSLP型为KV值的0.01% QSLM型为KV值的0.1% 流量能力偏差：±10%（当Cv5时，±15%） 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/cm²，介质重度为1g/cm²时，流经调节阀的以m³或T/h的流量数。1.4电磁阀 1.4.1 电磁阀的作用 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。 1.4.2.电磁阀的工作原理二通电磁阀采用反冲式结构，它具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。 1.4.3 二通电磁阀ZCT的技术参数使用压力范围01MPA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4°E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-5150和-5220两种工作寿命15 万次绝缘等级B 级功率14W 左右型式常闭式（即通电阀门开，断电阀门关）1.5 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。1.5.1 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。安装固定装置有固定螺纹、活动法兰盘、固定安装法兰盘和带固定螺栓锥形保护管装置等形式。1.5.2 参数与规格热电阻感温元件在0的电阻值（R0）分度号Pt100：A级R0100±0.06；B级R0=100±0.12。1.5.3 量程规格型号分度号测温范围精度等级允许偏差tWZPPt100-200500A级-200650时允差 ±（0.15或+0.002t）B级-200800时允差 ±（0.3或+0.005t）1.6 研华ADAM-5000/TCP1.6.1 产品简介：ADAM-5000系列 模拟量、数字量输入输出模块，继电器输出模块，计数器/定时模块。ADAM-5000/TCP是一款以以太网为基础的I/O系统。没有转发器，ADAM-5000/TCP能够覆盖超过100m的通信距离。它允许远距离结构，通过以太网和8 PC来同时存储数据。ADAM-5000/TCP是一个数据采集和控制系统，它能够通过多通道的I/O模块进行控制、监测。ADAM-5000/TCP具有高速的I/O能力并且全面支持ADAM-5000 I/O模块。ADAM-5000/TCP提供8个插槽，支持多大128个I/O点。ADAM-5000/TCP不仅具有高速I/O能力，而且具有智能诊断能力。从系统前面板上的8个指示灯，用户可以清楚地看到系统当前的工作状态、电源、CPU、通信等指示灯。同时，在以太网口还有标志数据接收/发送(Rx/Tx)的指示灯。ADAM-5000/TCP具有事件处理能力和数据流功能。通过TCP/IP标准通信协议进行数据传输，当网络上存在多个从站的时候进行网络数据传输管理仍然存在瓶颈。因此ADAM-5000/TCP也支持UDP协议来处理有规律的数据流广播或事件报警触发功能，这将大大提高系统的性能。ADAM-5000/TCP可以通过ADAM-5000/TCP-6000 Utility 对其进行配置和测试，提供DLL函数库供用户编程调用，提供Modbus OPC Server用于和其它软件进行整合。ADAM-5000/TCP是舒适的结构和有效的管理的解决方案，为建筑体系网络自动化提供了经济而有效的理想解决方案。1.6.2 产品规格 ARM 32位 RISC CPU； 10/100 Base-T自动侦测高速通信端口； 支持Modbus/TCP通讯控制，易于整合； 在没有中继器的情况下可以达到100米的通信距离； 允许通过以太网远程进行配置； 允许8台主机同时访问； 8个I/O插槽，可支持128点的数据监控。1.6.3 研华RS485总线ADAM-5000系列远程数据采集模块ADAM-5000/485 分布式RS-485数据采集控制系统四槽控制器,可插四个ADAM5000系列模块,通讯总线：RS-485,通讯端口：RS-485 x1 或 RS-232 x1，网络节点：256个,通讯速率最高可达115.2 Kbps 。ADAM-5000E 分布式RS-485数据采集控制系统八槽控制器,可插八个ADAM5000系列模块,通讯总线：RS-485,通讯端口：RS-485 x1 或 RS-232 x1,网络节点：256个,通讯速率最高可达115.2 Kbps。1.6.4 ADAM-5000 I/O模块1.6.4.1 模拟量输入模块（AI ADAM-5017）ADAM-5017是8路通用模拟量输入模块，8路差分；分辨率：16位；输入类型：mV、V、mA；隔离电压：3000 VDC；输入范围：±150 mV、±500 mV、±1 V、±5 V、±10 V、±20 mA。ADAM-5017H 是8路高速模拟量输入模块，分辨率：12位，外加符号位，输入类型：mV、V、mA；隔离电压：3000 VDC；高采样速率：ADAM-5000/485&5000E:：100采样点/秒；ADAM-5510 & ADAM-5511：最大8000采样点/秒；每个通道均可设置不同的量程，输入范围：±250 mV、 ±500 mV、±1 V、±5 V、±10 V、0 +500 mV、0 +1 V、0 +5 V、0 +10 V、0 20 mA、4 20 mA。1.6.4.2 模拟量输出模块（AO ADAM-5024）ADAM-5024是4路模拟量输出模块，分辨率：12位；隔离电压：3000 VDC、输出范围；0 20 mA、4 20 mA、0 10 V。1.6.4.3 数字量输入模块（DI ADAM-5052）ADAM-5052是8路隔离数字量输入模块，隔离电压：5000 Vrms；ADAM-5055S是16路隔离型数字量输入输出模块，8 DO & 8 DI ；隔离电压：2500 Vdc1.6.4.4 数字量输出模块（DO ADAM-5056）ADAM-5056是16路数字量输出模块，数字量输出：集电极开路30V(100 mA最大负载)。ADAM-5056D是带LED显示的16路数字量输出模块，数字量输出：集电极开路30V(100 mA最大负载）输出状态保持功能。ADAM-5056S/5056SO是带LED显示的16路隔离型数字量输出模块,隔离电压：2500 Vd；集电极开路 40 V（200 mA最大负载）1.6.4.5 继电器输出模块（ADAM-5060&ADAM-5068）ADAM-5060是6路继电器输出模块，2个A型，4个C型，触点容量：AC:：125 V 0.6 A；250 V 0.3 A ADAM-5068是8路继电器输出模块，8个A型，触点容量：AC：120V 0.5 A。二、工艺流程2.1 锅炉液位控制调节的流程图如图2-1所示：图2-1 锅炉液位控制调节的流程图2.2 锅炉液位控制调节的组态画面如图2-2所示：图2-2 锅炉液位控制调节的组态画面2.3 锅炉液位控制调节工艺流程分析 当组态完成后，采用以太网的方式将PC机与控制柜连接起来，然后通过RS-232总线或者RS-485总线将控制柜与现场设备连接起来，构成网络，实现稳定通信。在稳定组态网络通信的基础上，变频水泵将计量水槽中的水送入高位水箱，然后通过电动调节阀及电磁阀和电磁流量传感器的控制及测量作用将高位水箱中的水送入锅炉加热，同时显示在电磁流量传感器中显示流量信号和在组态画面中显示即时反馈信息，以便观察分析；锅炉加热后通过电磁流量传感器和电动调节阀及电磁阀将热水送入下一道工序（本实验为计量水槽），同时显示流量信息和反馈组态画面的信息。在锅炉液位集散控制调节系统正常运行过程中，通过压力变送器将锅炉液位以及高位水箱的液位采集起来，通过模拟量输入通道AI送入计算机，这些采集的差分信号在计算机中通过控制算法的处理后，通过模拟量输出通道AO控制电动调节阀的运动、调节变频器的频率控制水泵的转速从而控制上水速率，电磁阀的开关量信息通过模拟量输入通道DI反馈到计算机，从而可以控制电磁阀的开与关，从而达到控制锅炉和水槽液位目的，同时通过温度传感器将被控量PV与设定值SV比较的偏差E及控制算法计算出控制量或操作量MV，然后将MV送给执行器电动调节阀，从而控制进水量和出水量，从而控制系统稳定。当锅炉水位偏低时，控制电动调节阀M1及电磁阀VD11，使进水流量增大，同时控制电动调节阀M2及电磁阀VD12，使出水流量减少，从而增高锅炉液位；当锅炉水位偏高时，则控制相反；当高位水箱水位过低时，增大变频水泵的频率，增大水泵转速，增大给水量，从而保持系统稳定运行。专心-专注-专业