焦炉炼焦生产DCS监控系统设计与组态毕业论文.doc
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1、焦炉炼焦生产DCS监控系统设计与组态摘要集散控制系统DCS(Distributed Control System)目前在工业控制领域占有重要的比重。自从1975年问世以来,经过30多年的发展,已经成为了一种具有高可靠性,开放性,灵活性,易于维护,高协调性,控制功能齐全的先进控制系统。焦炉炼焦生产由集散控制系统进行控制和检测,能保证焦炉炼焦的生产效率,监控安全和运行稳定。我的论文对集散控制系统的形成背景,当前现状和未来趋势做了系统的阐述,根据监控数据表做出了对焦炉炼焦生产DCS监控系统的设计与组态。在设计与组态过程中选择了北京和利时MACSV集散控制装置。首先把监控数据表单做的数据表单转换为文本
2、文件,此文本文件为制表符分隔类型。然后用MACSV系统的数据库总控建立工程后进行了域组号组态、数据库组态,数据库组态包括模拟量输入AI、模拟量输出AO、开关量输入DI、开关量输出DO。用MACSV系统的设备组态工具进行设备组态,根据MACSV系统的硬件结构和特点,为模拟量输入、模拟量输出、开关量输入、开关量输出选择FM硬件功能模块。用服务器算法组态工具进行了服务器算法组态。用MACSV图形组态工具进行了图形组态。最后由数据库总控软件进行数据库编译,包括基本编译和联编。数据库下装生成全部下装文件。打开图形组态工具进行图形的模拟运行。关键词:焦炉炼焦,集散控制系统,MACSV,监控,组态。Coke
3、 oven production design and configuration of DCS control system AbstractDistributed control system DCS currently in the field of industrial control plays an important share. Since inception in 1975, after 30 years development, has become a high reliability, openness, flexibility Resistance, easy mai
4、ntenance, high-coordination, control and complete the advanced control system. Coke oven coke production by the distributed control system into the Line control and inspection, to ensure that the production efficiency of coke oven coke, monitoring safety and stable operation. My thesis on the format
5、ion of DCS background, current status and future trends are described the system, according to monitoring Table made of coke oven coke production DCS control system design and configuration. Process in the design and configuration options in Beijing And Belgium MACSV distribution control device. Fir
6、st of all, to do the monitoring data form the data form is converted to a text file, text file as tab-delimited types. Then the total control system, the database MACSV established engineering group number after the domain configuration, database configuration, database Analog input configuration in
7、cludes AI, analog output AO, digital input DI, switch output DO. With MACSV system configuration tools, equipment, equipment configuration, according to MACSV hardware structure and characteristics of For the analog input, analog output, digital input, digital output select FM hardware module. With
8、the server Algorithm configuration tool of the server configuration., MACSV graphical configuration tool with a graphical configuration. Finally the total control by the database software, database compilation, including the basic compilation and Binding. Database, downloaded all of the next generat
9、ion Key words: coke oven coke, distributed control system, MACSV, monitoring, configuration 目录摘要I1 绪论11.1 课题背景及发展1111 计算机控制系统的发展1112 DCS的特点2113炼焦生产简介31.2 论文内容52 集散控制系统DCS62.1 DCS体系特点62.2 MACSV介绍8221 MACSV硬件8222 MACSV软件93 焦炉炼焦设计与组态113.1组态准备113. 2 数据库组态17321 创建工程17322域组号组态18323数据库导入1933 设备组态2334 服务器组态
10、2635 图形组态283. 6 控制器算法组态3037 数据库下装31结束语33参考文献34致谢351 绪论1.1 课题背景及发展111 计算机控制系统的发展1 Distributed Control System 的英文缩写DCS,在国内自控行业又称之为集散控制系统。即所谓的分布式控制系统,或在有些资料中称之为集散系统,是相对于集中式控制系统而言的一种计算机控制系统,它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统,综合了计算机,通信、显示和控制等4C技术,其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。在系
11、统功能方面,DCS和集中式控制系统的区别不大,但在系统功能的实现方法上却完全不同。首先,DCS的骨架是系统网络,它是DCS的基础和核心。由于网络对于DCS整个系统的实时性、可靠性和扩充性,起着决定性的作用,因此各厂家都在这方面进行了精心的设计。对于DCS的系统网络来说,它必须满足实时性的要求,即在确定的时间限度内完成信息的传送。这里所说的“确定”的时间限度,是指在无论何种情况下,信息传送都能在这个时间限度内完成,而这个时间限度则是根据被控制过程的实时性要求确定的。因此,衡量系统网络性能的指标并不是网络的速率,即通常所说的每秒比特数(bps),而是系统网络的实时性,即能在多长的时间内确保所需信息
12、的传输完成。系统网络还必须非常可靠,无论在任何情况下,网络通信都不能中断,因此多数厂家的DCS均采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。为了满足系统扩充性的要求,系统网络上可接入的最大节点数量应比实际使用的节点数量大若干倍。这样,一方面可以随时增加新的节点,另一方面也可以使系统网络运行于较轻的通信负荷状态,以确保系统的实时性和可靠性。在系统实际运行过程中,各个节点的上网和下网是随时可能发生的,特别是操作员站,这样,网络重构会经常进行,而这种操作绝对不能影响系统的正常运行,因此,系统网络应该具有很强在线网络重构功能。 112 DCS的特点2一、高可靠性 由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机
13、上实现,系统结构采用容错设计,因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其它功能的丧失。此外,由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一,可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的专用计算机,从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。二、开放性DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计,系统中各台计算机采用局域网方式通信,实现信息传输,当需要改变或扩充系统功能时,可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下,几乎不影响系统其他计算机的工作。三、灵活性 通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态,即确定测量与控制信号及相互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本
14、图形组成所需的各种监控和报警画面,从而方便地构成所需的控制系统。四、易于维护功能单一的小型或微型专用计算机,具有维护简单、方便的特点,当某一局部或某个计算机出现故障时,可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换,迅速排除故障。五、协调性 各工作站之间通过通信网络传送各种数据,整个系统信息共享,协调工作,以完成控制系统的总体功能和优化处理。六、控制功能齐全 控制算法丰富,集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体,可实现串级、前馈、解耦、自适应和预测控制等先进控制,并可方便地加入所需的特殊控制算法。 DCS的构成方式十分灵活,可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据采集站等
15、组成,也可由通用的服务器、工业控制计算机和可编程控制器构成。处于底层的过程控制级一般由分散的现场控制站、数据采集站等就地实现数据采集和控制,并通过数据通信网络传送到生产监控级计算机。生产监控级对来自过程控制级的数据进行集中操作管理,如各种优化计算、统计报表、故障诊断、显示报警等。随着计算机技术的发展,DCS可以按照需要与更高性能的计算机设备通过网络连接来实现更高级的集中管理功能,如计划调度、仓储管理、能源管理等。113炼焦生产简介首先综述下焦炉炼焦的基本原理。将各种经过洗选的coking coal (炼焦煤)按一定比例配合后,在炼焦炉内进行高温干馏,可以得到焦炭和荒煤气.将荒煤气进行加工处理,
16、可以得到多种化工产品和焦炉煤气.焦炭是炼铁的燃料和还原剂。一、炼焦原理3炼焦生产,基本原料是炼焦煤.将炼焦煤在密闭的焦炉内隔绝空气高温加热放出水分和吸附气体,随后分解产生煤气和焦油等,剩下以碳为主体的焦炭.在我国普遍使用机械化炼焦的方法。煤料从炉顶部的装煤孔或机侧(捣固焦)装入炭化室,由两侧燃烧室传来的热量,将煤料在隔绝空气的条件下加热至高温.加热过程中,煤料熔融分解,所生成的气态产物由炭化室顶端部的上升管逸出,导入煤气净化处理系统,可得到化学产品及煤气;残留在炭化室内的固化成焦炭.煤料分解固化过程完成后,将炭化室两侧的炉门打开,用推焦机将焦炭推出,落入熄焦车(或干法熄焦装置).赤热的焦炭可用
17、水熄灭,或用惰性气体将余热导走,冷却后即得到可使用的焦炭.机械化焦炉(顶装)目前国内采用炉型主要有 JN型, JNX型,以及58型,66型,70型.二、机械化炼焦炉及其主要附属设备1、焦炉炉体焦炉炉体主要是用硅砖砌筑而成的,分55成一至四个相连接的部分,包括:炉顶,炭化室(两侧是燃烧室),斜道,蓄热室。炉顶区设有炭化室装煤孔,燃烧室火道看火孔以及荒煤气导入集气系统的上升管孔等。炭化室是窄长的方型室,用以容纳煤料.煤料可由装煤孔或者机侧(捣固炼焦)装入.燃烧室在炭化室两侧,煤气在其内燃烧,燃烧产生的热量,经炭化室燃烧室墙传入炭化室,将煤料加热至高温炼成焦炭。斜道是蓄热室, 燃烧室火道间的气流通道
18、.蓄热室在炭化室及燃烧室下部,内填充有带孔的格子砖.当下降气流时,燃烧产生的高温废气流将格子砖加热,交换成上升气流时,使通过蓄热室的贫煤气或空气预热后进入燃烧室。一座焦炉由数十孔炭化室组成。.2、煤塔:设在焦炉两炉组之间,贮存已粉碎好的炼焦配煤。3、操作机械1)装煤车:顶装焦炉的装煤车设在炉顶,其作用是从煤塔取出一定重量的煤料,通过炭化室顶部装煤孔卸入炭化室内。2)推焦机:顶装焦炉的推焦机有几种作用:炭化室装煤完毕后,煤落在室内成锥形,由推焦机上的平煤杆将煤推平;打开,清扫与关闭机侧的炉门;将成熟的焦炭从炭化室的机侧推到焦侧的熄焦车上。3)装煤推焦车:装煤推焦车为捣固焦炉专用机械,其作用是将由
19、捣固机捣成的煤饼推入炭化室,打开与关闭机侧炉门,将成熟的焦炭推到熄焦车上。4)拦焦车:拦着从炭化室推出来的焦炭落到熄焦车上,并打开,清扫与关闭焦侧的炉门。5)熄焦车(或干法熄焦装置):接受推出的赤热焦炭,运到熄焦塔内喷水(或运到干法熄焦装置用惰性气体将余热导走发电或补充管网的蒸汽),将赤热焦炭熄灭,然后卸在凉焦台上冷却。三、炼焦用煤的选择焦炭的物理性能和它的化学成分,主要取决于所用的煤种和炼焦方法.1,洗煤(或精煤).从原料煤带到焦炭中的灰分,硫和磷等杂质,对于炼铁是极为有害的.为了除去这些杂质,就需要对原煤进行洗选,洗选后所得净煤称为洗煤或精煤.2,配合煤.焦煤能够单独炼成很好的焦炭,有的煤
20、种本身虽不能单独炼成焦炭,但能与其它煤种配合炼成焦炭,这样,将不同煤种按适当比例配合,混匀后的煤料称为配合煤.3,目前世界各国焦化厂几乎都用配合煤方法炼焦,即以焦煤配合其它煤种(一至五,六种)进行炼焦.其原因是:1)焦煤资源缺乏,用配合煤方法可以大量节约主焦煤。2)焦煤的结焦性虽好,但有的主焦煤在炼焦时膨胀压力较大,损害炉体,有的含杂质较多,用配合煤的方法可以解决上述问题。1.2 论文内容 论文由原始数据监控表提供原始的数据,然后选择了北京和利时系统工程有限公司的MACSV DCS 系统,进行了数据库组态、设备组态、服务器组态、图形组态、数据库的下装。本文是属于自动化实际工程的应用领域,由太原
21、理工大学化学化工学院过程准备与控制工程与太原化学工业集团焦化厂的实际合作项目,此项目为焦炉炼焦的DCS监控系统设计与组态。我的研究方向为焦炉炼焦生产DCS监控设计与组态,在设计开发过程中我主要完成的内容如下:(1) 查看原始数据,进行数据类型的分类,完成数据库组态。(2)根据MACSV硬件性质,进行设备组态。(3)根据MACSV服务器组态软件特性,完成了服务器组态。(4)在MACSV图形组态软件上完成了图形的组态。(5)最后进行了数据库编译和下装,进行了图形的模拟运行。2 集散控制系统DCS2.1 DCS体系特点4一个最基本的DCS应包括四个大的组成部分:现场控制站,操作员站,工程师站,系统网
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