【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(jì)的深入進(jìn)行，繪制出各版管道儀表流程圖。Pamp。ID的設(shè)計(jì)過(guò)程是從無(wú)到有、從不完善到完善的過(guò)程。Pamp。ID的設(shè)計(jì)，必須待工藝流程完全確定后（但不是工藝流程設(shè)計(jì)完全結(jié)束后）才能開(kāi)始，否則容易造成大返工。Pamp。ID的設(shè)計(jì)一般要經(jīng)過(guò)初步條件版、內(nèi)部審核版、供建設(shè)單位批準(zhǔn)版、設(shè)計(jì)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(jiǎn)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(shí)際的繼電器線路。因此，PLC控制系統(tǒng)可以方便地通過(guò)改變用戶程序，以實(shí)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(wèn)題。同時(shí)，PLC控制系統(tǒng)不僅能實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算，還具有數(shù)值運(yùn)算及過(guò)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(dòng)化的不斷興起和過(guò)程控制要求的日益復(fù)雜應(yīng)運(yùn)而生的綜合控制系統(tǒng)。它是計(jì)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(guò)程控制、過(guò)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(gè)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(dòng)分離器儲(chǔ)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(guò)程中水、汽、煤、油、風(fēng)、煙諸系統(tǒng)的主要過(guò)程變量的閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)及整個(gè)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(gè)PLC的控制器，往往能夠處理幾千個(gè)I/O點(diǎn)（最多可達(dá)8000多個(gè)I/O）。而DCS的控制器，一般只能處理幾百個(gè)I/O點(diǎn)（不超過(guò)500個(gè)I/O）。從集散體系的要求來(lái)說(shuō)，不允許有控制集中的情況出現(xiàn)，太多點(diǎn)數(shù)的控制器在實(shí)際應(yīng)用中是毫無(wú)用處的，DCS開(kāi)發(fā)人員根本就沒(méi)有開(kāi)發(fā)帶很多I/O點(diǎn)數(shù)控制器的需要驅(qū)動(dòng)，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(gè)獨(dú)立的柔性控制裝置，帶點(diǎn)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(gè)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(diǎn)數(shù)有8點(diǎn)、16點(diǎn)、32點(diǎn)。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(gè)模件的I/O點(diǎn)數(shù)有8點(diǎn)和16點(diǎn)，很少使用32點(diǎn)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(duì)象，19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱便于密集布置，較少的I/O點(diǎn)數(shù)則是由于對(duì)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(gè)設(shè)備的可靠性更高。 結(jié)論通過(guò)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(diǎn)，因此，在本次的控制工程的設(shè)計(jì)中，我們所控制的量被控制在四至五個(gè)，結(jié)合實(shí)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(lái)設(shè)計(jì)我們這次課程設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)。 PLC的硬件選型 PLC選型注意事項(xiàng)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(gè)I／O點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，且體積相對(duì)較小,一般用于系統(tǒng)工藝過(guò)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(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)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(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。 集中式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)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(chǎng)裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動(dòng)器和遠(yuǎn)程I／O電源；多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺(tái)設(shè)備分別獨(dú)立控制，又要相互聯(lián)系的場(chǎng)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(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，對(duì)于只需要開(kāi)關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。 對(duì)于以開(kāi)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(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔PLC。對(duì)于控制較復(fù)雜，要求實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)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(jià)格較貴，一般用于大規(guī)模過(guò)程控制和集散控制系統(tǒng)等場(chǎng)合。 PLC是為工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)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(hào)有特殊的速度要求時(shí)，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(duì)于一般系統(tǒng)PLC的可靠性均能滿足。對(duì)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(gè)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(wèn)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(gòu)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(jì)算機(jī)后易于形成一個(gè)多級(jí)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(jiǎn)圖現(xiàn)簡(jiǎn)單介紹三個(gè)本次課程設(shè)計(jì)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(guò)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(guò)多溢出，起暫時(shí)存儲(chǔ)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(gè)反應(yīng)流程中，需要控制的對(duì)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(gè)控制最終都是為了實(shí)現(xiàn)獲得良好的脫硫效果。 圖例符號(hào)的統(tǒng)一規(guī)定在檢測(cè)、控制系統(tǒng)中，構(gòu)成一個(gè)回路的一組工業(yè)自動(dòng)化儀表，其中每個(gè)儀表(或元件)都用儀表位號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)。儀表位號(hào)由字母代號(hào)組合和回路編號(hào)兩部分組成，儀表位號(hào)中的第一位字母表示被測(cè)量，后繼字母表示儀表的功能；回路的編號(hào)由工序號(hào)和順序號(hào)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(hào)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(hào)填寫在儀表圓圈的上半圓中；回路編號(hào)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(hào)為TRC131的溫度記錄與控制儀表，(b)表示就地安裝的位號(hào)為PI1201的壓力指示儀表。圖33 儀表位號(hào)的標(biāo)注方法在編制儀表位號(hào)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(hào)一般按順序編制，而不用同一位號(hào)加尾綴的方法。(2)如果同一儀表回路中有兩個(gè)以上相同功能的儀表，可用儀表位號(hào)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(tái)流量變送器。(3)當(dāng)屬于不同工序的多個(gè)檢測(cè)元件共用一臺(tái)顯示儀表時(shí)．顯示儀表位號(hào)在回路編號(hào)中不表示工序號(hào)，只編制順序號(hào)；在顯示儀表回路編號(hào)后加阿拉伯?dāng)?shù)字順序號(hào)尾級(jí)的方法表示檢測(cè)元件的儀表位號(hào)。例如：多點(diǎn)溫度指示儀的儀表位號(hào)為TI1，相應(yīng)的檢測(cè)元件儀表位號(hào)為TE1，TE2，……。(4)當(dāng)一臺(tái)儀表由兩個(gè)或多個(gè)回路共用時(shí)，各回路的儀表位號(hào)都應(yīng)標(biāo)注，例如：一臺(tái)雙筆記錄儀記錄流量和壓力時(shí)，儀表位號(hào)為FR121／PR131，若用于記錄兩個(gè)回路的壓力時(shí)，儀表位號(hào)應(yīng)為PR123／PR124或PR123／124。(5)儀表位號(hào)的第一位字母代號(hào)(或者是被測(cè)變量和修飾字母的組合)只能按被測(cè)變量來(lái)選用，而不是按照儀表的結(jié)構(gòu)或被控變量來(lái)選用。例如：當(dāng)被測(cè)變量為流量時(shí)，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(cè)變量為壓差時(shí)，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(hào)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(hào)的功能字母代號(hào)最多不要超過(guò)四個(gè)字母。(一)測(cè)量點(diǎn)測(cè)量點(diǎn)(包括檢出元件)是由過(guò)程設(shè)備或管道符號(hào)引到儀表圓圓的連接引線的起點(diǎn)，一般無(wú)特定的圖形符號(hào)，如圖34所示。圖34 測(cè)量點(diǎn)的表示(二)連接線圖形符號(hào)儀表圓圈與過(guò)程測(cè)量點(diǎn)的連接引線，通用的儀表信號(hào)線和能源線的符號(hào)是細(xì)實(shí)線。如圖35所示。圖35 連接線通用符號(hào)是實(shí)線當(dāng)有必要標(biāo)注能源類別時(shí)，可采用相應(yīng)的縮寫字標(biāo)注在能源線符號(hào)之上。，ES24DC為24v的直流電源。當(dāng)通用的儀表信號(hào)線為如實(shí)線可能造成混淆時(shí)，通用信號(hào)線符號(hào)可在細(xì)實(shí)線上加斜短劃線(斜短劃線與紉實(shí)線成450角)。當(dāng)有必要區(qū)分信號(hào)線的類別時(shí)．還可以專門的圖形符號(hào)來(lái)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(dòng)的方向時(shí)，應(yīng)在信號(hào)線符號(hào)上加箭頭。圖37所示為通用信號(hào)線上加箭頭的情況.圖36儀表信號(hào)線的一些圖形圖37信號(hào)線符號(hào)上加符號(hào)連接線的交叉和連接線的相接圖形符號(hào)有兩種方式，在同一個(gè)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(diǎn)。而圖39所示為連接線的交叉不斷線：連接線相接則需打點(diǎn)。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(hào)1．常規(guī)儀表圖形符號(hào)儀表圖形符號(hào)是直徑為12M(或10MM)的細(xì)實(shí)線圓圈。儀表位號(hào)的字母或阿拉伯?dāng)?shù)字較多，圓圈不能容納時(shí)，可以斷開(kāi)。處理兩個(gè)或多個(gè)變量(而不采用多變量字母u標(biāo)注)，或處理一個(gè)變量但有多個(gè)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(hào)分散控制系統(tǒng)儀表圖形符號(hào)是直徑為12mm(或10mm)的細(xì)實(shí)線圓圈，外加與圓圈相切的細(xì)實(shí)線方框，如圖213所示。作為分散控制系統(tǒng)一個(gè)部件的計(jì)算機(jī)功能圖形符號(hào)，是對(duì)角線長(zhǎng)為12mm(或10mm)的細(xì)實(shí)線六邊形。(四)表示儀表安裝位置的圖形符號(hào)表33所示為儀表安裝位置的圖形符號(hào)。(五)控制閥的圖形符號(hào)控制閥的圖形符號(hào)分別如表3表35和表36所示；表34執(zhí)行機(jī)構(gòu)符號(hào)表35控制閥體圖形符號(hào)、風(fēng)門圖形符號(hào)表36執(zhí)行機(jī)構(gòu)中斷時(shí)控制閥位置的圖形符號(hào) 檢測(cè)儀表的選型 溫度測(cè)量?jī)x表的選型一、看測(cè)溫范圍。熱電阻和熱電偶各有適宜的測(cè)溫范圍，根據(jù)實(shí)際測(cè)溫點(diǎn)的溫度及溫度梯度分布情況酌情選擇；二、結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境狀況選擇，尤其是要考慮現(xiàn)場(chǎng)電磁兼容性能，各種雜波、諧波、差模和共模干擾信號(hào)的情況。當(dāng)使用熱電偶時(shí)因溫差熱電勢(shì)屬于較微弱的電信號(hào)，易受干擾從而引入測(cè)量誤差，而熱電阻因?yàn)槭请娏餍盘?hào)不易受干擾，而且又因?yàn)橛腥€制、四線制等可以進(jìn)一步減少測(cè)量的系統(tǒng)誤差，所以熱電阻在滿足測(cè)量范圍的前提下還具有抗干擾性能強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，還沒(méi)有熱電偶的冷端補(bǔ)償問(wèn)題的麻煩。另外，現(xiàn)場(chǎng)一般在測(cè)溫點(diǎn)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(zhǎng)造成信號(hào)衰減，而且不必使用造價(jià)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(huì)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(guò)大，接入的二次儀表出的分辨率不宜過(guò)大，這樣也限制了系統(tǒng)整體的測(cè)溫線性范圍 壓力測(cè)量?jī)x表的選型一、熟悉測(cè)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(huì)堵上壓力接口，溶劑或有腐蝕性的物質(zhì)基礎(chǔ)會(huì)不會(huì)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(huì)標(biāo)定兩個(gè)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(shí)候的溫度范圍，在超出溫度補(bǔ)償范圍時(shí)，可能會(huì)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(gè)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(diǎn)偏置刻度、溫度等。 五、弄清輸出信號(hào)：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(hào)。 對(duì)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(hào)放大，最好采用具有內(nèi)放大的變送器。對(duì)于遠(yuǎn)距離傳輸或存在較強(qiáng)的電子干擾信號(hào)，最好采用級(jí)輸出或頻率輸出。 流量測(cè)量?jī)x表的選型一、常用流量?jī)x表選型流量?jī)x表的選型一般應(yīng)根據(jù)流體介質(zhì)的狀況、對(duì)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(duì)方根特性經(jīng)開(kāi)方變成直線特性時(shí)為滿刻度的20％左右)。