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1、控制装置与仪表课程设计课程设计报告( 2012- 2013年度第二学期)名 称： 控制装置与仪表课程设计 题 目：炉膛压力系统死区控制系统设计 院 系： 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数： 一周 成 绩： 日期：2013年7 月5日一、 课程设计(综合实验)的目的与要求1.1 目的与要求（1）认知控制系统的设计和控制仪表的应用过程。（2）了解过程控制方案的原理图表示方法（SAMA图）。（3）掌握数字调节器KMM的组态方法，熟悉KMM的面板操作、数据设定器和KMM数据写入器的使用方法。（4）初步了解控制系统参数整定、系统调试的过程。1.2设计实验设备KMM数字调节器、KMM程
2、序写入器、PROM擦除器、控制系统模拟试验台1.3 主要内容1. 按选题的控制要求，进行控制策略的原理设计、仪表选型并将控制方案以SAMA图表示出来。2 . 组态设计21 KMM组态设计以KMM单回路调节器为实现仪表并画出KMM仪表的组态图，由组态图填写KMM的各组态数据表。22 组态实现在程序写入器输入数据，将输入程序写入EPROM芯片中。3. 控制对象模拟及过程信号的采集根据控制对象特性，以线性集成运算放大器为主构成反馈运算回路，模拟控制对象的特性。将定值和过程变量送入工业信号转换装置中，以便进行观察和记录。4. 系统调试设计要求进行动态调试。动态调试是指系统与生产现场相连时的调试。由于生
3、产过程已经处于运行或试运行阶段，此时应以观察为主，当涉及到必需的系统修改时，应做好充分的准备及安全措施，以免影响正常生产，更不允许造成系统或设备故障。动态调试一般包括以下内容：1)观察过程参数显示是否正常、执行机构操作是否正常；2)检查控制系统逻辑是否正确，并在适当时候投入自动运行；3）对控制回路进行在线整定；4） 当系统存在较大问题时，如需进行控制结构修改、增加测点等，要重新组态下装。二、设计（实验）正文炉膛KMMPI/I/P引风机炉膛压力系统死区单回路控制系统AO1AIR21设计题目：炉膛压力系统死区控制系统设计（如附图1）附图1：2.设计步骤2.1按控制方案设计流程图（附图2）附图2:对
4、如附图1所示的炉膛压力系统死区单回路控制系统，要求对炉膛压力进行单变量定值控制。炉膛压力经压力变送器测量后，由KMM模入通道送至调节器中。调节器输出AO1经A/D转换通道控制调节阀，控制炉膛压力。控制要求：当调节器的给定值SP和测量值PV之偏差超过给定的监视值（15%）时，调节器自动切换至手动（M）方式。在偏差允许的范围内（15%），允许切入自动（A）方式。2.2确定可编程调节器要求输入输出要求：控制系统要求一路模拟量输入（模入）通道输入压力信号，一路模拟量输出 （模出）通 道输出控制信号控制压力调节阀。而KMM具有5路模入通道、3路模出通道（其 中第一路模出通道AO1可另外同时输出一路420
5、mA电流信号），可满足本系统控制要求；控制要求：设计单回路控制系统，采用带死区的PID调节器，使得测量值尽可能快的跟踪给定值变化，且超调量和衰减率满足一定得要求；显示要求：给定值（SP）与测量值（PV）指示表（双针动圈指示表） 输出值指示 各种指示灯操作要求：给定值和输出值的增减操作2.3设计控制原理图（SAMA图）。根据控制对象的特性和控制要求，进行常规的控制系统设计。SAMA图见附图3附图3：2.4绘制KMM组态图并填写KMM控制数据表用所采用的控制仪表制造厂商提供的控制图例和组态方法，在控制装置中实现控制策略。KMM的组态方式是填表式组态方法，要根据控制要求画出KMM组态图并由组态图按K
6、MM数据表格式填写控制数据表，为制作用户EPROM作准备。(1)绘制KMM组态图附图4是根据SAMA图绘制的KMM系统组态图。附图4：（2）根据KMM组态图填写控制数据表。KMM组态通过填入以下7个数据表格实现。基本数据表(F001-01-)项目代码设定范围代码数据省缺值PROM管理编号指定的四位数0110230运算操作周期1、2、3、4、5022调节器类型0、1、2、3030PV报警显示PID编号1、2041调节器编号150051上位计算机控制系统0、1、2060上位机故障时切换状态0、1070PROM管理编号：作芯片记号，指定一个四位数。运算操作周期：1100ms；2200ms；3300m
7、s；4400ms；5500ms。调节器类型：01PID(A/M)1；1PID(C/A/M)；22PID(A/M)；32PID(C/A/M)。上位计算机控制系统：0无通信；1有通信（无上位机）；2有通信（有上位机）。上位机故障时切换状态：0MAN方式；1AUTO方式。PROM管理编号为组号，由实验顺序给定的；由于我们设计的是单回路控制系统，其他数值均为缺省值。输入处理数据表（F002-）项目代码设定范围代码模拟输入数据缺省值0102030405输入使用0、10110按工程显示小数点位置0、1、2、30221工程测量单位的下限值-99999999030.000.0工程测量单位的上限值-999999
8、990499.99100.0折线编号0、1、2、3050温度补偿输入编号0、1、2、3、4、5060温度单位0、1070设定（目标）温度-99999999080压力补偿输入编号0、1、2、3、4、5090压力单位0、1100设定（目标）压力-99999999110开平方处理0、1120开方小信号切除0.0100.0(%)130数字滤波常数0.0999.9s140.0传感器故障诊断0、11501输入使用：0不用；1用。按工程显示小数点位置：0无小数；11位小数；22位小数；3三位小数。开平方处理：0直线；0开平方处理。开方小信号切除：给AI1AI5设定的开方信号切除值。传感器故障诊断：0无诊断；
9、1诊断。我们设计的是单回路控制系统，需要一个输入通道，选择了KMM调节器的AIR2通道作为输入。传感器故障诊断为无诊断，由于我们的测量信号都是压力信号，不需要进行进行补偿等处理，其他数值均缺省。PID数据表（F003-）项目代码设定范围代码PID数据缺省值0102PID操作类型0、1010PV输入编号150221PV跟踪0、1030报警滞后0.0100.0(%)0401.0比例带0.0799.9(%)05100.0积分时间0.099.9min061.0微分时间0.099.9min070.00积分下限-200.0200.0(%)080.0积分上限-200.0200.0(%)09100.0比率-6
10、99.9799.9(%)10100.0偏置-699.9799.9(%)110.0死区0.0100.0(%)120.0输出偏差率限制0.0100.0(%)13100.0偏差报警0.0100.0(%)1415010.0报警下限-6.9106.9(%)150.0报警上限-6.9106.9(%)16100.0PID操作类型：0常规PID；1微分先行PID。PV跟踪：定值跟踪功能，0无；1有。在这次设计中，PID调节器为常规调节方式，所以操作类型为0；设定PID的输入信号由通道2输入，PV输入编号为2。当调节器的输入偏差超过15%时，系统产生偏差报警。折线数据表（F004-）折点代码折线数据010203
11、X轴X101X202X303X404X505X506X707X808X909X1010Y轴Y111Y212Y313Y414Y515折点代码折线数据010203Y轴Y616Y717Y818Y919Y1020该设计中没有对信号进行折线处理，均为缺省值。可变变量表可使用百分型可变变量20个，时间型可变变量5个。（F005-） 01(百分型) 02(时间型)代码数据代码数据010.00102100.0020315.003040.0040520百分型数据：缺省值为0.0；给定范围为：-699.0799.9%。时间型数据：缺省值为0.00min；给定范围为：0.0099.99min。本设计中，PPAR1、PPAR2为调节器输出的高低值限制；PPAR3、PPAR4为DSM模块的偏差限制。输出处理数据表规定模拟输出信号和数字输出信号从哪个模块引出。（F006-）输
