基于DCS的试验室冷冻水管理系统设计

摘要

冷冻水系统是试验室重要公用系统组成部分，也是主要的耗能设备，做好冷冻水系统的控制和节能工作，对柴油机试验正常进行和节能控制有重要意义，本文主要针对试验室冷冻水管理系统进行研究。
　　DCS系统采用集中操作-分散控制方式，具有递进控制、分散控制和冗余化的结构特征，相对PLC控制具有连续控制适应性强和安全性高的优点。对ABB DCS集散控制系统做了简要的介绍，AC800F具有无控制单元，编程软件控制性能高、操作简单、开放性等优势，是实现本研究目的的有力工具。
　　冷冻水系统主要由压缩机组、冷冻水系统、冷却水系统、冷却塔等部件组成，简单介绍了各单元的工作原理和过程。根据使用要求提出了本课题的实现方案，从运行参数监控、输出温度和压力控制、节能降耗、日常运维操作等多角度提出了系统的功能需求，通过对各需求功能实现方案进行分析和设计，为后续的软硬件设计提供依据。
　　根据冷冻水机组控制要求和集散控制系统特点，按照系统功能和方案设计，采用AC800F对试验室冷冻水机组控制系统进行了设计。针对控制性能和控制点数的需要进行了试验室冷冻水控制系统的硬件选型：选择控制器PM783CPU、I/O模块AX722等设备。对试验室冷冻水机组的控制PID进行研究，确认了PID的主要参数比例、积分、微分对系统的流量和温度控制等的影响情况，针对实际需要选择了自整定PID控制算法，同时选用调节品质指标即上升时间、过渡过程时间、超调量和衰减率，利用自整定控制程序寻找到合适的控制参数。
　　利用CBF软件平台对控制软件进行设计和组态：创建了CNF级、工程师级和操作员级，对各级功能特点作了详细的介绍。在工程师站上设计了冷冻水、冷却水、冷冻水压缩机组、冷却塔控制4个控制任务，创建了一个FBD块对冷却水、冷冻水进回水温度及压缩机进出口冷冻剂温度进行历史数据记录及采集；在操作员站上实现了系统流程图、标准显示图形组态；控制系统记录功能。对控制系统进行硬件配置和程序组态，硬件组态、I/O组态、通讯组态、控制策略实现等
　　最后，介绍了实验室冷冻水系统控制系统组成和工作过程，对设计的控制系统的项目树、运行界面、监控界面、各部件控制功能及数据记录功能等进行了测试，实验证明，采用DCS控制试验室冷冻水机组可达到实时、准确、快速、稳定的控制效果，节能也有较好的表现。

目录

声明

字母注释表

第一章 绪 论

1.1研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的研究内容

第二章 DCS集散控制系统

2.1 DCS集散控制系统基本构成及功能特点

2.2 集散控制系统的结构

2.3DCS集散控制系统与 PLC 的区别

2.4ABB DCS 集散控制系统简介

2.5 本章小结.

第三章 基于DCS的试验室冷冻水管理系统方案设计

3.1试验室冷冻水系统工作原理

3.2试验室冷冻水系统结构

3.3自动化冷冻系统控制方案设计

3.4 本章小结

第四章 基于DCS的试验室冷冻水管理系统设计

4.1DCS系统设计及控制介绍

4.2基于 DCS系统试验室冷冻水管理系统硬件选型

4.3试验室自动化冷冻水系统控制算法设计

4.4基于 ABB Control Builder F 的冷冻水机组软件设计

4.5本章小结

第五章 控制系统实验结果与分析

5.1实验环境

5.2控制系统运行及结果分析

5.3本章小结

第六章 结论与展望

6.1全文总结

6.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢