【文章內(nèi)容簡介】 程圖（PCD）提交給系統(tǒng)專業(yè)，由系統(tǒng)專業(yè)隨著工程設(shè)計的深入進(jìn)行，繪制出各版管道儀表流程圖。Pamp。ID的設(shè)計過程是從無到有、從不完善到完善的過程。Pamp。ID的設(shè)計，必須待工藝流程完全確定后（但不是工藝流程設(shè)計完全結(jié)束后）才能開始，否則容易造成大返工。Pamp。ID的設(shè)計一般要經(jīng)過初步條件版、內(nèi)部審核版、供建設(shè)單位批準(zhǔn)版、設(shè)計版、施工版和竣工版等階段后才能完成。第三章 自控設(shè)備的選型 PLC控制系統(tǒng)的組成由PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)也是由輸入、輸出和控制三部分組成，如圖31所示。圖31 PLC控制系統(tǒng)的組成簡單PLC從圖中可以看出，PLC控制系統(tǒng)的輸入、輸出部分和電器控制系統(tǒng)的輸入、輸出部分基本相同，但控制部分是采用“可編程”的PLC，而不是實際的繼電器線路。因此，PLC控制系統(tǒng)可以方便地通過改變用戶程序，以實現(xiàn)各種控制功能，從根本上解決了電器控制系統(tǒng)控制電路難以改變的問題。同時，PLC控制系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)邏輯運算，還具有數(shù)值運算及過程控制等復(fù)雜的控制功能。 DCS控制系統(tǒng)的組成DCS控制系統(tǒng)（DIstributed Control System，分散控制系統(tǒng)）是隨著現(xiàn)代大型工業(yè)生產(chǎn)自動化的不斷興起和過程控制要求的日益復(fù)雜應(yīng)運而生的綜合控制系統(tǒng)。它是計算機(jī)技術(shù)、系統(tǒng)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和多媒體技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，可提供窗口友好的人機(jī)界面和強(qiáng)大的通訊功能，是完成過程控制、過程管理的現(xiàn)代化設(shè)備，具有廣闊的應(yīng)用前景。DCS控制系統(tǒng)DCS控制系統(tǒng)基本包括模擬量控制系統(tǒng)（MCS），是將汽輪發(fā)電機(jī)組的鍋爐、汽機(jī)當(dāng)作一個整體進(jìn)行控制的系統(tǒng)，爐側(cè)MCS指鍋爐主控制系統(tǒng)、鍋爐燃料量控制系統(tǒng)、送風(fēng)控制系統(tǒng)、引風(fēng)控制系統(tǒng)、啟動分離器儲水箱水位控制系統(tǒng)及蒸汽溫度控制系統(tǒng)；機(jī)側(cè)MCS指除氧器壓力、水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)、凝汽器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)；閉式水箱水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)；高、低加水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)及輔汽壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。MCS擔(dān)負(fù)著生產(chǎn)過程中水、汽、煤、油、風(fēng)、煙諸系統(tǒng)的主要過程變量的閉環(huán)自動調(diào)節(jié)及整個單元汽輪發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷控制任務(wù)。 PLC與DCS的比較一個PLC的控制器，往往能夠處理幾千個I/O點（最多可達(dá)8000多個I/O）。而DCS的控制器，一般只能處理幾百個I/O點（不超過500個I/O）。從集散體系的要求來說，不允許有控制集中的情況出現(xiàn)，太多點數(shù)的控制器在實際應(yīng)用中是毫無用處的，DCS開發(fā)人員根本就沒有開發(fā)帶很多I/O點數(shù)控制器的需要驅(qū)動，他們的主要精力在于提供體系的可靠性和靈活性。而PLC不一樣，作為一個獨立的柔性控制裝置，帶點能力越強(qiáng)當(dāng)然也就代表其技術(shù)水平越高了，至于整個控制體系的應(yīng)用水平呢，這主要是工程商和用戶的事情，而不是PLC制造商的核心目標(biāo)。PLC一般為大底版式機(jī)架，封閉式I/O模件，封閉式結(jié)構(gòu)有利與提高I/O模件的可靠性，抗射頻、抗靜電、抗損傷。PLC模件的I/O點數(shù)有8點、16點、32點。DCS大部分為19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱加插件式I/O模件，I/O模件為裸露式結(jié)構(gòu)。每個模件的I/O點數(shù)有8點和16點，很少使用32點模件。DCS的這種結(jié)構(gòu)源于其使用領(lǐng)域主要在大型控制對象，19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱便于密集布置，較少的I/O點數(shù)則是由于對分散度的要求。PLC的大底版式機(jī)架，封閉式模件結(jié)構(gòu)在管理和配置上更加靈活，單個設(shè)備的可靠性更高。 結(jié)論通過上述比較，我們可以看出，PLC控制系統(tǒng)比其他類型的控制系統(tǒng)具有更多的優(yōu)點，因此，在本次的控制工程的設(shè)計中，我們所控制的量被控制在四至五個，結(jié)合實際情況以及經(jīng)濟(jì)性的考慮，我們選擇以PLC作為控制器來設(shè)計我們這次課程設(shè)計的控制系統(tǒng)。 PLC的硬件選型 PLC選型注意事項1. 合理的結(jié)構(gòu)型式PLC主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。 整體式PLC的每一個I／O點的平均價格比模塊式的便宜，且體積相對較小,一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系持校歡模塊式PLC的功能擴(kuò)展靈活方便,在I／O點數(shù)、輸入點數(shù)與輸出點數(shù)的比例、I／O模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便，一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。 2. 安裝方式的選擇PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程I／O式以及多臺PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。 集中式不需要設(shè)置驅(qū)動遠(yuǎn)程I／O硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)程I／O式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠(yuǎn)程I／O可以分散安裝在現(xiàn)場裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動器和遠(yuǎn)程I／O電源；多臺PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺設(shè)備分別獨立控制，又要相互聯(lián)系的場合，可以選用小型PLC，但必須要附加通訊模塊。 一般小型(低檔)PLC具有邏輯運算、定時、計數(shù)等功能，對于只需要開關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。 對于以開關(guān)量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶A／D和D／A轉(zhuǎn)換單元，具有加減算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔PLC。對于控制較復(fù)雜，要求實現(xiàn)PID運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度，選用中檔或高檔PLC。但是中、高檔PLC價格較貴，一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場合。 PLC是為工業(yè)自動化設(shè)計的通用控制器，不同檔次PLC的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。如果要跨范圍使用PLC，或者某些功能或信號有特殊的速度要求時，則應(yīng)該慎重考慮PLC的響應(yīng)速度，可選用具有高速I／O處理功能的PLC，或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的PLC等。 對于一般系統(tǒng)PLC的可靠性均能滿足。對可靠性要求很高的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。 一個企業(yè)，應(yīng)盡量做到PLC的機(jī)型統(tǒng)一。主要考慮到以下三方面問題： ①機(jī)型統(tǒng)一，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理。 ③ 機(jī)型統(tǒng)一，其功能和使用方法類似，有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高。 ③機(jī)型統(tǒng)一，其外部設(shè)備通用，資源可共享，易于聯(lián)網(wǎng)通信，配上位計算機(jī)后易于形成一個多級分布式控制系統(tǒng)。 PLC 的組成PLC主要有I/O模塊，通訊模塊，處理器模塊，電源模塊組成，除此之外還有各種不同的編程軟件。PLC典型的組成形式如圖32所示：圖32 PLC組成簡圖現(xiàn)簡單介紹三個本次課程設(shè)計的控制圖：（一）脫硫塔循環(huán)脫硫液的溫度控制：由于脫硫工段中主要是發(fā)生的脫硫液與煤氣的吸收反應(yīng)過程，所以脫硫液的溫度需要控制在一定的范圍內(nèi)，以保證脫硫的質(zhì)量和效率，而脫硫塔反應(yīng)液變換成脫硫液的流程如下經(jīng)液封槽（防止倒吸，起保護(hù)作用）、事故槽（防止溶液過多溢出，起暫時存儲作)和溶液循環(huán)槽(相當(dāng)于反應(yīng)器）、溶液循環(huán)泵加壓，進(jìn)入換熱器與蒸汽換熱，換熱后再進(jìn)入再生塔與氧氣反應(yīng)，脫硫并產(chǎn)生循環(huán)脫硫液。在這個反應(yīng)流程中，需要控制的對象有：（1） 換熱器的換熱效果，以保證再生塔反應(yīng)的需要；（2） 再生塔反應(yīng)后的脫硫液的溫度。兩個控制最終都是為了實現(xiàn)獲得良好的脫硫效果。 圖例符號的統(tǒng)一規(guī)定在檢測、控制系統(tǒng)中，構(gòu)成一個回路的一組工業(yè)自動化儀表，其中每個儀表(或元件)都用儀表位號來標(biāo)識。儀表位號由字母代號組合和回路編號兩部分組成，儀表位號中的第一位字母表示被測量，后繼字母表示儀表的功能；回路的編號由工序號和順序號組成，一般用三位至五位阿拉伯?dāng)?shù)字表示，如下所示。儀表位號在管道儀表流程圖和系統(tǒng)圖中的標(biāo)注方法是：字母代號填寫在儀表圓圈的上半圓中；回路編號填寫在下半圓中，如圖3—3所示。圖中(a)表示安裝在集中儀表盤面上的位號為TRC131的溫度記錄與控制儀表，(b)表示就地安裝的位號為PI1201的壓力指示儀表。圖33 儀表位號的標(biāo)注方法在編制儀表位號中，還有一些具體的規(guī)定，現(xiàn)摘要介紹如下。(1)多機(jī)組的儀表位號一般按順序編制，而不用同一位號加尾綴的方法。(2)如果同一儀表回路中有兩個以上相同功能的儀表，可用儀表位號加尾綴(大寫英文字母)的方法加以區(qū)別。例如：FT201A、FT201B表示同一回路內(nèi)的兩臺流量變送器。(3)當(dāng)屬于不同工序的多個檢測元件共用一臺顯示儀表時．顯示儀表位號在回路編號中不表示工序號，只編制順序號；在顯示儀表回路編號后加阿拉伯?dāng)?shù)字順序號尾級的方法表示檢測元件的儀表位號。例如：多點溫度指示儀的儀表位號為TI1，相應(yīng)的檢測元件儀表位號為TE1，TE2，……。(4)當(dāng)一臺儀表由兩個或多個回路共用時，各回路的儀表位號都應(yīng)標(biāo)注，例如：一臺雙筆記錄儀記錄流量和壓力時，儀表位號為FR121／PR131，若用于記錄兩個回路的壓力時，儀表位號應(yīng)為PR123／PR124或PR123／124。(5)儀表位號的第一位字母代號(或者是被測變量和修飾字母的組合)只能按被測變量來選用，而不是按照儀表的結(jié)構(gòu)或被控變量來選用。例如：當(dāng)被測變量為流量時，差壓式記錄儀應(yīng)標(biāo)注FR，而不是FDR，控制閥應(yīng)標(biāo)注FY；當(dāng)被測變量為壓差時，差壓式記錄儀應(yīng)標(biāo)注PDR，控制閥應(yīng)標(biāo)注PDV。(6)儀表位號中表示功能的后繼字母，是按照讀出或輸出功能而不是按照被控變量選用，后繼字母應(yīng)按IRCTQSA的順序標(biāo)注。(7)儀表位號的功能字母代號最多不要超過四個字母。(一)測量點測量點(包括檢出元件)是由過程設(shè)備或管道符號引到儀表圓圓的連接引線的起點，一般無特定的圖形符號，如圖34所示。圖34 測量點的表示(二)連接線圖形符號儀表圓圈與過程測量點的連接引線，通用的儀表信號線和能源線的符號是細(xì)實線。如圖35所示。圖35 連接線通用符號是實線當(dāng)有必要標(biāo)注能源類別時，可采用相應(yīng)的縮寫字標(biāo)注在能源線符號之上。，ES24DC為24v的直流電源。當(dāng)通用的儀表信號線為如實線可能造成混淆時，通用信號線符號可在細(xì)實線上加斜短劃線(斜短劃線與紉實線成450角)。當(dāng)有必要區(qū)分信號線的類別時．還可以專門的圖形符號來表示，如圖36所示。在復(fù)雜系統(tǒng)中，當(dāng)有必要表明信息流動的方向時，應(yīng)在信號線符號上加箭頭。圖37所示為通用信號線上加箭頭的情況.圖36儀表信號線的一些圖形圖37信號線符號上加符號連接線的交叉和連接線的相接圖形符號有兩種方式，在同一個工程中只能任選一種。圖3—8所示為連接線的交叉為斷線；連接線相接不打點。而圖39所示為連接線的交叉不斷線：連接線相接則需打點。圖38 連接線的交叉與相接的表示方式之一 圖39 連接線的交叉與相接的表示方式之二(三)儀表圖形符號1．常規(guī)儀表圖形符號儀表圖形符號是直徑為12M(或10MM)的細(xì)實線圓圈。儀表位號的字母或阿拉伯?dāng)?shù)字較多，圓圈不能容納時，可以斷開。處理兩個或多個變量(而不采用多變量字母u標(biāo)注)，或處理一個變量但有多個功能的復(fù)式儀表，可用相切的儀表團(tuán)圓表示。2．分散控制系統(tǒng)儀表圖形符號分散控制系統(tǒng)儀表圖形符號是直徑為12mm(或10mm)的細(xì)實線圓圈，外加與圓圈相切的細(xì)實線方框，如圖213所示。作為分散控制系統(tǒng)一個部件的計算機(jī)功能圖形符號，是對角線長為12mm(或10mm)的細(xì)實線六邊形。(四)表示儀表安裝位置的圖形符號表33所示為儀表安裝位置的圖形符號。(五)控制閥的圖形符號控制閥的圖形符號分別如表3表35和表36所示；表34執(zhí)行機(jī)構(gòu)符號表35控制閥體圖形符號、風(fēng)門圖形符號表36執(zhí)行機(jī)構(gòu)中斷時控制閥位置的圖形符號 檢測儀表的選型 溫度測量儀表的選型一、看測溫范圍。熱電阻和熱電偶各有適宜的測溫范圍，根據(jù)實際測溫點的溫度及溫度梯度分布情況酌情選擇；二、結(jié)合現(xiàn)場環(huán)境狀況選擇，尤其是要考慮現(xiàn)場電磁兼容性能，各種雜波、諧波、差模和共模干擾信號的情況。當(dāng)使用熱電偶時因溫差熱電勢屬于較微弱的電信號，易受干擾從而引入測量誤差，而熱電阻因為是電流信號不易受干擾，而且又因為有三線制、四線制等可以進(jìn)一步減少測量的系統(tǒng)誤差，所以熱電阻在滿足測量范圍的前提下還具有抗干擾性能強(qiáng)的優(yōu)勢，還沒有熱電偶的冷端補(bǔ)償問題的麻煩。另外，現(xiàn)場一般在測溫點都是將熱電阻接到變送器上再輸出給二次儀表，不怕線路長造成信號衰減，而且不必使用造價較高的補(bǔ)償導(dǎo)線，而熱電偶則需要使用補(bǔ)償導(dǎo)線，這些情況下均適宜使用熱電阻。當(dāng)然熱電阻的阻值隨溫度而非線性變化會引入系統(tǒng)誤差，而且熱電阻的熱慣性略顯大些，不能夠較好的跟蹤溫度快速和大幅度的變化。為避免系統(tǒng)誤差過大，接入的二次儀表出的分辨率不宜過大，這樣也限制了系統(tǒng)整體的測溫線性范圍 壓力測量儀表的選型一、熟悉測量壓力類型：確定系統(tǒng)中壓力的最大值，一般而言。 二、了解壓力介質(zhì)類型：簽發(fā)液體會堵上壓力接口，溶劑或有腐蝕性的物質(zhì)基礎(chǔ)會不會破壞傳感器中與這些介質(zhì)直接接觸的材料。以上因素決定是否選擇直接的隔離膜拜及直接與接觸的材料，比如在擴(kuò)散硅壓力傳感器選擇注意隔離膜片。 三、確定溫度范圍：通常壓力傳感器會標(biāo)定兩個溫度范圍，取出正常操作的溫度范圍和溫度可襝的范圍。正常操作溫度范圍是指壓力傳感器在工作狀態(tài)下不被破壞時候的溫度范圍，在超出溫度補(bǔ)償范圍時，可能會達(dá)不到其應(yīng)用研究的性能指標(biāo)。溫度補(bǔ)償范圍是一個比操作溫度范圍小的典型范圍。 四、掌握精度：決定精度的有非線性、遲滯、非重復(fù)性、零點偏置刻度、溫度等。 五、弄清輸出信號：壓力傳感器有MV、V、MA及幾數(shù)字輸出等多種類型，選擇怎樣的輸出取決于多種因素，包括壓力傳感器與系統(tǒng)控制器或顯示器間的距離，是否存在電氣噪聲或其他干擾信號。 對于許多壓力傳感器和控制器間距較短的OEM設(shè)備，采用輸出的壓力傳感器是最為經(jīng)濟(jì)而有效的解決方法。如果需要將信號放大，最好采用具有內(nèi)放大的變送器。對于遠(yuǎn)距離傳輸或存在較強(qiáng)的電子干擾信號，最好采用級輸出或頻率輸出。 流量測量儀表的選型一、常用流量儀表選型流量儀表的選型一般應(yīng)根據(jù)流體介質(zhì)的狀況、對顯示儀表的要求工況、安裝條件及經(jīng)濟(jì)性等幾方面進(jìn)行綜合性分析后決定。二、刻度選用1)方根刻度范圍最大流量：為滿刻度的95％左右。正常流量：為滿刻度的70％ ～80％左右。最小流量：為滿刻度的30％左右。2)線性刻度范圍最大流量：為滿刻度的95％左右。正常流量：為滿刻度的50％ ～70％左右。最小流量：為滿刻度的10％左右。(對方根特性經(jīng)開方變成直線特性時為滿刻度的20％左右)。