锅炉进水流量控制系统课程设计论文.pdf

摘 要 这次课程设计阐述了过程控制实验装置和基的集散控制在锅炉系统中的应用及组态软件使用。通过在过程控制实验装置上做进水流量定值调节，了解 过程控制实验装置的构成及实验基本环节，设计进水流量 定值调节的实 验，最终与过程控制实验装置结合，对实验中进水流量定值调节进行组态，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：，进水流量定值调节，组态 目 录 前 言 第一章 锅炉控制系统分析 锅炉简介及规格 锅炉控制系统原理 锅炉控制系统的组成及简介 研华 的简介 控制柜的介绍 第二章 锅炉进水流量控制系统设计 被控对象的结构设计 锅炉进水流量控制工艺流程图 锅炉进水流量控制原理框图 锅炉进水流量控制的组态图 锅炉进水流量控制工艺流程分析 锅炉进水流量控制系统分析 一次仪表选型设计 选型设计 第三章 组态软件介绍 组态王的简介 组态王的特点.组态王的功能.工程创建.结论.参考文献.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。本次设计主要研究了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 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。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 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，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“”表示，单位为（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（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（表压）及额定出水进水温度表示。压力和温度分别以符号“”、“”表示。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 调节到锅炉，在通过电磁阀到计量水槽，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 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、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 、扩散硅压力变送器 ）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。）概述：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。）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。）主要技术参数：（）量程：至；（）精度：（一般为）；（）介质温区：（）输出：三线制（）过载：量程 倍；（）防爆级别：；（）防尘防潮：全天候；（）指示表头：位液晶显示（用户订货时须另指明）。（）过程连接方式、外螺纹（默认）、外螺纹 或另指明。、电磁流量传感器和 电磁流量转换器 型电磁流量传感器与 型电磁流量转换器（包括 、型等，以下简称转换器）配套，组成 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。）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，则有：式中：磁感应强度；电极间的距离，与测量管内径相等；测量管内径被测流体在截面上的平均流速。式中磁场是恒定不变，为一常数，则感应电动势与被测流体 流速 成正比。通过测量管横截面上的瞬时体积流量 与流速 之间的关 系为：将式代入式得：式中：仪表常数 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电流信号、脉冲（或频率）信号，可对流量进行记录、调节等。）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 配 ），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 ），防爆标志为 ；（口径 ），防爆标志为 。（）可提供耐辐射性（口径 ），型号为 。）性能（）传感感器适用范围：（）测量范围：（）测量准确度：可测量范围时为级、时为级 （）重复性：测量值的 、（）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：电流 负载小于 频 率无源脉冲当量 （）励磁方式 ：三幅值低频励磁、）高频励磁 （）励磁频率：、通过设置可选择 （）励磁电流：或指定 （）时间常数：秒可设定 （）供电电源：或 功率：小于 ）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：（）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。（）励磁报警 励磁接线和是否开路；检查励磁线圈电阻值正常，则转换器有故障。（）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、和三点短路，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 （）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；（）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。、智能型电动调节阀 ）特性及用途 智能型电动调节阀由 智能型直行程电动执行机构，它直接接受 等 控 制 信 号，输 出 隔 离 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。）产品特点 配用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。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。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 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。阀门流体通道成型，压降损失小，流量大，流量特性精度高，可调范围广。、技术参数 输入信号：输入电阻：电源电压：灵敏度：非线性偏差：正反行程偏差：纯滞性：使用环境温度：电动调节阀 使用环境湿度：电动调节阀 允许泄漏菉量：型为值的 型为 值 的 流量能力偏差：（当时，）量特性偏差：（当时，）注：流通能力是当调节阀全开，阀两端压差为，介质重度为 时，流经调节阀的以或 的流量数。、电磁阀 ）电磁阀的作用 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。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。二通电磁阀的技术参数 使用压力范围 最大耐压力 工作介质 蒸汽、空气、油、水、酸碱性液体 使用流体粘度 E 额定电压、，、电压允许波动范 围 环境温度 介质温度 和两种 工作寿命 万次 绝缘等级 级 功率 左右 型式 常闭式（即通电阀门开，断电阀门关）、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范围内的液体、蒸汽 和气体介质以及固体的表面温度。）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。）参数与规格 热电阻感温元件在的电阻值（）分度号：级 ；级。）量程规格 型号 分度号 测温范围 精度等级 允许偏差 级 时允差 （或）级 时允差 （或）研华 简介 、产品简介：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。是一款以以太网为基础的 系统。没有转发器，能够覆盖超过 的通信距离。它允许远距离结构，通过以太网和来同时存储数据。是一个数据采集和控制系统，它能够通过多通道的 模块进行控制、监测。具有高速的 能力并且全面支持 模块。提供 个插槽，支持多大 个 点。不仅具有高速 能力，而且具有智能诊断能力。从系 统前面板上的个指示灯，用户可以清楚地看到系统当前的工作状态、电源、通信等指示灯。同时，在以太网口还有标志数据接收 发送 的指示灯。具有事件处理能力和数据流功能。通过 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 也支持 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。可以通过 对其 进行配置和测试，提供 函数库供用户编程调用，提供 用于和其它软件进行整合。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。、产品规格 ）位 ；）自动侦测高速通信端口；）支持 通讯控制，易于整合；）在没有中继器的情况下可以达到米的通信距离；）允许通过以太网远程进行配置；）允许台主机同时访问；）个 插槽，可支持 点的数据监 控。、研华总线 系列远程数据采集模块 分布式 数据采集控制系统四槽控制器 可 插四个 系列模块 通讯总线：通讯端口：或 ，网络节点：个 通讯速率最高可达 。分布式 数据采集控制系统八槽控制器 可插八 个 系列模块 通讯总线：通讯端口：或 网络节点：个 通讯速率最高可达 。、模块 模拟量输入模块（）是 路通用模拟量输入模块，路差分；分辨率：位；输入类型：、；隔离电压：；输入范围：、。是 路高速模拟量输入模块，分辨率：位，外 加符号位，输入类型：、；隔离电压：；高采样速率：采样点秒；：最大采样点秒；每个通道均可设置不同的量程，输 入范围：、。模拟量输出模块（）是 路模拟量输出模块，分辨率：位；隔离电压：、输出范围；、。数字量输入模块（）是 路隔离数字量输入模块，隔离电压：；是 路隔离型数字量输入输出模块，；隔离 电压：数字量输出模块（）是 路数字量输出模块，数字量输出：集电极开路 最大负载。是带 显示的 路数字量输出模块，数字量 输出：集电极开路 最大负载）输出状态保持功能。是带 显示的 路隔离型数字量输 出模块隔离电压：；集电极开路（最大负载）继电器输出模块（）是 路继电器输出模块，个 型，个 型，触 点容量：；是 路继电器输出模块，个 型，触点容量：。控制柜的介绍 控制柜分六层，柜子的最上层从左至右依次为：一个空气开关，一个继 电器，两个信号灯：一红一绿，它们分别用来指示控制柜的工作情况，第二 层从左至右依次为：一个模块，两个，两个，两个，两个 和一个提供 的电源，第三层从左至右依次为：一个 模块，两个，两个，两个和两个，第四层是个 继电器从左至右依次为，第五层是端子排，共个接线端 子，第六层也是端子排，也是 个接线端子，最下面是一个隔离变压器，起到隔离和保护的作用 它是 路模拟量输出模块，模块上有 路电压信 号输出端由、到、和路 的电流信号输出端由 、到、。在接线的过程中，从模块的接线孔中引出一根线，接 到相应的端子排上，编号从 到以及、。控制对象中有四个模拟量输 出，分别是进水电动阀调节，出水电动阀调节，晶闸管控 制，变频器控制，这些模块的输入值经过模拟量输出模块 转 换成模拟量，再送给执行机构进行调节。此锅炉系统用到一个，它为 路开关量输入模块，因为模 块输出的触点信号功率较小，无法接通和，所以要接入继电器，在接线的过程中，从 接线孔 中引出一根线接到端子排上的，从中引出一根线接到端子排上的其中从、各引出一根线短接在一起接伏电源，从、各引出一根线后短接在一起再接地，两个开关量输入分别是接通进水电磁阀，出水电磁阀，这些信号经传感器检测发送到开关量输入模块。继电器的作用：在自动控制回路中起控制与隔离作用的执行部件，实际 上也是一种用低电压、小电流来控制大电压、高电流的开关。开关量输出：用到一个 为 路开关量输出模块，因为模块输出的触点信号 功率较小，无法驱动和，所以要接入继电器，模块有 的个端口和个端，从、分别引出一根线接继电器线圈，最后短接在伏电源上，从、引出的线 短接在一起接地，再将 和、和、和 两端分别对应的接继电器、的一个常开触点上，在此控制 中实现了开关量的输出。它是 路模拟量输出模块，模块上有 路电压信 号输出端由、到、和路 的电流信号输出端由 、到、。在接线的过程中，从模块的接线孔中引出一根线，接 到相应的端子排上，编号从 到以及、。控制对象中有四个模拟量输 出，分别是进水电动阀调节，出水电动阀调节，晶闸管控 制，变频器控制，这些模块的输入值经过模拟量输出模块 转 换成模拟量，再送给执行机构进行调节。此锅炉系统用到一个，它为 路开关量输入模块，因为模 块输出的触点信号功率较小，无法接通和，所以要接入继电器，在接线的过程中，从 接线孔 中引出一根线接到端子排上的，从中引出一根线接到端子排上的其中从、各引出一根线短接在一起接伏电源，从、各引出一根线后短接在一起再接地，两个开关量输入分别是接通进水电磁阀，出水电磁阀，这些信 号经传感器检测发送到开关量输入模块 。继电器的作用：在自动控制回路中起控制与隔离作用的执行部件，实际 上也是一种用低电压、小电流来控制大电压、高电流的开关。开关量输出：用到一个 为 路开关量输出模块，因为模块输出的触点信号 功率较小，无法驱动和，所以要接入继电器，模块有 的个端口和个端，从、分别引出一根线接继电器线圈，最后短接在伏电源上，从、引出的线 短接在一起接地，再将 和、和、和 两端分别对应的接继电器、的一个常开触点上，在此控制 中实现了开关量的输出。第二章 锅炉进水流量控制系统设计 被控对象的结构设计 控制系统的设计是为工艺生产服务的，因此它与工艺流程设计、工艺设 备设计有密切的关系。生产过程的类型很多，为此过程控制设计人员必须了 解有关的生产工艺和技术资料，熟悉生产工艺流程、操作条件、设备性能、产品质量指标等。“过程控制实验装置”阀门状态表 阀门标号 状态 阀门标号 状态 阀门标号 状态 开 开 开 开 开 开 开 开 开 开 开 开 表“过程控制实验装置”阀门状态表 锅炉进水流量控制工艺流程图 图锅炉进水流量控制工艺流程图 锅炉进水流量控制原理框图 图锅炉进水流量控制原理框图 锅炉进水流量控制的组态图 图 锅炉进水流量控制的组态图 锅炉进水流量控制工艺流程分析 当组态完成后，采用以太网的方式将 机与控制柜连接起来，然后通 过总线或者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 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 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与设定值比较的偏差及控制算法计算出控制 量或操作量，然后将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 及电磁阀，使进水流量 增大，同时控制电动调节阀 及电磁阀，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。锅炉进水流量控制系统分析 根据被控对象的生产流程和控制要求，确定使用调节阀的气开型和调 节器的反作用。水从高位水箱流出，通过电磁阀 调节到锅炉，在通过电 磁阀到计量水槽，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制出水电磁阀来 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，通过控制出水电 动调节阀的开度和电磁阀的开关控制高位水箱出水的速度。在控制水槽的液 位时我们是通过控制变频器来改变水泵从水槽抽出水的速度通过调节出水 电动调节阀控制水槽进水的速度。上位小水箱的水变化，回路开关全部打开，通过变频器来控制电机的转速，维持锅炉液位的恒定。当液位低时，压力变送器将数据送给计算机，计算机通过 运算后给变频器一个频率，电机改变转速，使上水速度变大，增大上变的压力，使锅炉的液位上升。总 之，通过压力传感器、变频器这个执行机构来使液位维持在一定的液位。电 机转速恒定，计算机根据锅炉压力变速器传来的值来控制、，当锅炉 液位低时，增大的开度，减小的开度，使液位上升；当锅炉液位高 时，减小的开度，增大的开度，使之升高。通过方法两种方法结合，控制电机的转速、和来维持锅炉液位的恒定。一次仪表选型设计 根据锅炉进水流量控制组态设计，确定“过程控制实验装置”中 一次仪表的使用情况，查阅一次仪表型号、量程等参数。、一次仪表位号 名称 进 水 出 水 水 箱 锅 炉 出 水 进 水 进水电动 出 水 电 动 电 动 液位 液位 压力 流量 调节阀控 电 动 调 节 调 节 制 调 节 阀 阀 阀 控 制 位号 、列出一次仪表选型表。压力 仪表名 电磁流量 电磁流量 智能电动 电 变送 参数 转换器 传感器 调节阀 动机 器 仪表型号 输出 精度 级 防爆标志 防护等级 工作压力 电源 消耗功率 行程 工作温度 公称压力 公称通径 负载电阻 欧 选型设计 、列出 清单。模拟量输入：路，分别是进水电动调节阀、出水电动调节阀、水箱液 位、锅炉液位、出水压力、进水流量。模拟量输出：路，分别是进水电动调节阀控制、出水电动调节阀控制。、根据系统 清单，确定 的硬件配置，列出所选用的 硬件 配置，包括：电源、主控卡、数据通信卡件、卡件。冗 信号转接板端子 模块名称 性能 型号 余 号 电源指示卡 主控制卡 数据转发卡 电流信号输入 路输入 ，卡（）电流信号输入 路输入 ，卡（）路输出 模拟量输出卡（，）第三章 组态软件介绍 组态王的简介 组态王软件是一种通用的工业监控软件，他融过程控制设计、现场操作以及工厂资源管理于一体，将一个企业内部的各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现最优化管理。他基于操作系统，用户可以在企业网络的所有层次的各个位置上都 可以及时获得系统的实时信息。采用组态王软件开发工业监控工程，可以极大地增强用户生产控制能力、提高工厂的生产力和效率、提高产品的质量、减少成本及原材料的消耗。他适用于从单一设备的生产运营管理和故障诊 断，到网络结构分布式大型集中监控管理系统的开发。组态王软件结构由工程管理器、工程浏览器及运行系统三部分构成。工程管理器：工程管理器用于新工程的创建和已有工程的管理，对已有 工程进行搜索、添加、备份、恢复以及实现数据词典的导入和导出等功能。工程浏览器：工程浏览器是一个工程开发设计工具，用于创建监控画面、监控的设备及相关变量、动画链接、命令语言以及设定运行系统配置等的系统组态工具。运行系统：工程运行界面，从采集设备中获得通信数据，并依据工程浏览器的动画设计显示动态画面，实现人与控制设备的交互操作。组态王的特点 组态王软件作为一个开放型的通用工业监控软件，支持与国内外常见的 、智能模块、智能仪表、变频器、数据采集板卡等（如：西门子、莫迪康、欧姆龙、三菱、研华模块等等）通过常规通信接 口（如串口方式、接口方式、以太网、总线、等）进行数据通信。组态王软件与设备进行通信一般是通过调用动态库来实现的，不同的设备、协议对应不同的动态库。工程开发人员无须关心复杂的动态库 代码及设备通信协议，只须使用组态王提供的设备定义向导，即可定义工程中使用的设备，并通过变量的定义实现与设备的关联，对用户来说既简单又方便。主要功能特性：）可视化操作界面，真彩显示图形、支持渐进色、丰富的图库、动画连接。）无与伦比的动力和灵活性，拥有全面的脚本与图形动画功能。）可以对画面中的一部分进行保存，以便以后进行分析或打印。）变量导入导出功能，变量可以导出到表格中，方便的对变量名称等属性进行修改，然后再导入新工程中，实现了变量的二次利用，节省 了开发时间。）强大的分布式报警、事件处理，支持实时、历史数据的分布式保存。）强大的脚本语言处理，能够帮助你实现复杂的逻辑操作和与决策处 理。）全新的 架构，全面支持画面发布、实时数据发布、历史 数据发布以及数据库数据的发布。）方便的配方处理功能。）丰富的设备支持库，支持常见的设备、智能仪表、智能模块。组态王的功能 组态软件具有监控和数据采集系统，好处之一就是能大大缩短开发时间，并能保证系统的质量。能快速便捷地进行图形维护和数据采集。组态王提供了丰富的快速应用设计的工具。）快速便捷的应用设计；）丰富的可扩充的图形库；）对多媒体的支持；）灵活简便的变量定义和管理；）强大的控制语言；）采集和显示历史数据；）全新的灵活多样、操作简单的内嵌式报表；）配方管理；）温控曲线控件。工程创建 、创建一个新项目 双击快捷桌面的“组态王”图标，启动“组态王”的“工程管理器”如图组态王工程管理器，单击工具条上的“新建”按钮，出现新建工程向导，根据工程向导，选择工程路径，输入工程名称为“行走机械手 ”，在工程描述文本框里可以输入对该工程的描述内容。双击“行走机械手 ”工程，如果没有安装加密狗，则出现提示信息“您将进入演示方式，程序将在两个小时后关闭”。两个小时后关闭不会影响再次进入及其他问题。点击“确认”按钮后打开 。图 组态王主界面 、设备连接 设备的连接是组态王通过计算机硬件与外设的数据进行连接。计算机的硬件有串口、并口、数据采集板卡等硬件；外设有、单片机、条码扫描器、智能仪表等。根据与计算机的连接口。如是点击工程浏览器中的“”图标如图所示。图通信口的设置 鼠标在工作区双击“新建”就会弹出如图 所示的对话框。图 设备配置向导 点击“”打开各种厂家的，点击“西门子”此时又打开西门子的各种，点击“系列”如图所示。选择“”点击“下一步”，写上设备名称如“”，点击“下一步”，出现图所示的窗口。根据计算机的串口地址选择，点击“下一步”，填上通信的地址，如果没有更改过地址默认为，在这个对话框写上“”点击“下一步”，此时出现的对话框为恢复时间，就设为默认。点击“下一步”在点击“完成”硬件配置完成。图 选择 图 选择 口 配置完之后在工作区多了一个“”，测试设备是否与计算机正常 通信。用鼠标移到“”点击鼠标的右键，弹出如图所示对话框，点击“测试”，弹出对话框后再点击“设备测试”如图 所示。在“寄存器：”中输入“”；在“数据类型”中选择“”点击“添加”按钮，就添加“采集列表”中，点击“读取”按钮，读取按钮显示“停止”按钮，在寄存器名“”的变量值显示“”或其他值，说明计算机与 已经连接正常，否则会有出错的信息。如果通信出错可以进入 检查是否正常上下载程序，如果正常上下载程序，检查组态王的口的参数是否设置正确，口的地址是否正确。如果不能上下载程序，则有可能通信线与计算机的口接触良好或其他原因（如的通信口损坏、通信电缆损坏、口的地址选择不正确等）。图 的设备菜单 图串口设备 、组态变量 数据库是“组态王”软件的核心部分，数据变量的集合成为“数据词典”。点击工程浏览器中的“数据词典”图标如图所示的数据词典。右边的工作区将出现系统自带的个内存变量，这个内存变量不算点数，用户可以 直接使用。图 数据词典 双击工作区最下面的“新建”图标，弹出如图定义变量对话框。设置变量名为“左移动”，选择变量类型为“离散”，离散是指中的数字量，初始值采用默认的“关”（状态），连接设备选择“”，寄存器选择“”，数据类型选择“”，采集频率设置为“”毫秒，读写属性设置为“只写”。用同样的方法组态“右移动”的变量，寄存器选 择“”，注意变量的读写属性设置如图数据词典中的变量列表。在定义变量描述文本框里可以输入对该变量的描述内容。图 定义变量 图 数据词典中的变量列表 、建立新建画面单击工程浏览器左侧的“画面”图标，双击右边窗口中的“新建”图 标，就会弹出“新画面”对话框，输入新画面的名称，输入完名称后一经确认后就不能修改。可以修改画面的位置和大小。点击“确认”按钮，进入组态王的开发系统，如图所示的开发系统画面。图 开发系统画面 、按钮的制作 打开“工具”下拉菜单，点击“按钮”此时鼠标变成“”在画面上画出按钮的大小。添加完成后，鼠标移到按钮上点击鼠标的右键弹出快捷菜 单选择“字符串替换”，弹出对话框后写入“左移动”如图所示，点击“确认”按钮，关闭对话框。图 按钮文本 双击按钮弹出如图所示的对话框。进行按钮的动画连接。图 按钮的动画连接 点击“按下时”按钮弹出如图所示对话框，点击“变量 域”按钮选择“左移动”，在变量后面输入“”，点击“确认”，关闭对话框。返回到图所示的窗口，“弹起时”按钮弹出对话框，点击“变量 域”按钮选择“左移动”，在变量后面输入“”，点击“确认”，关闭对话框，“左移动”按钮设置完成，用同样的方法制作“右移动”按钮。都制作完成后存 盘。图 命令语言编辑框 、主画面配置进入“工程浏览器”打开“配置”下拉菜单，点击“运行系统”弹出对 话框，点击“主画面配置”如图所示，选中“主页”点击确认弹出对话框。图 运行系统配置 、调试 在“工程浏览器”的快捷菜单里，点击“”进入监控画面。按下“左移动”按钮，观察的是否输出，继电器是否吸合，检查行走机械手是否移动。按下“右移动”按钮，观察的是否输出，继电器是否吸合，检查行走机械手是否移动。心得体会 经过了一个学期的集散控制的学习，但是除了实验外并没有多少实际设计的机会，课程设计与理论课程和实验有着很大的区别，它是一个综合性很强的课程环节，也是我们所必须经历的一个学习阶段。在课程设计中，我们在学会学会理论知识的同时，还会加深自己对这门课程的理解，在这门课程 设计当中，我们能学到一些软件的运用，结合一些其他课程，通过互相结合，相互渗透，来得到我们所需的数据、结论以及使我们掌握更多的知识。课程设计是培养学生综合运用所学知识发现、提出、分析和解决实际问题锻炼实践能力的重要环节是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程随着科学技术发展的日新日异，过程控制已经成为当今工业生活应用中空前活跃的科目，在生活中可以说得是无处不在。回顾起此课程设计，至今我仍 感慨颇多，从理论到实践，在整整一个半星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。当真正做一个连贯系统时就不那么得心应手了 课程设计之后，学到很多的东西。本次实习，我们做了一个小型的锅炉液位控制系统，用实验室的设备模拟工业现场的锅炉控制系统。在做实验之前，先分析系统组成，各模块的功能，对系统的工艺有一定的认识，知道了系统的原理后在水槽中加满水，上电之前要对电气设备做好电气检查和机械检查，确保操作的安全。开动电机之前将没用的阀门关闭，打开图中需要的阀门。参考文献 方康玲 过程控制系统 武汉：武汉理工大学出版社，蒋慰孙，俞金寿 过程控制工程 上海：中国石化出版社，何衍庆，蒋慰孙，俞金寿工业生产过程控制北京：化学工业出版社，邵裕森，戴先中 过程控制工程 北京：机械工业出版社，刘巨良 过程控制仪表 北京：化学工业出版社，葛云旺 计算机控制网络：武汉大学出版社，