盐水冷冻.doc

吉林学院专业综合设计说明书

盐水冷冻站自控设计说明书

学生学号：
学生姓名：
专业班级：
指导教师：
起止日期：

Jilin Institute of Chemical Technology

吉林学院专业综合设计说明书
专业综合设计任务书
一、设计题目：盐水冷冻站自动控制系统设计
二、设计目的
1、进一步巩固和加深所学的自动化专业的理论知识，培养学生设计、计算、绘图、计算机应用、文献查阅和报告撰写等基本技能；
2、熟练掌握工业过程控制系统的常规设计过程，培养学生实践动手能力及独立分析和解决工程实际问题的能力；
3、熟练运用AutoCAD等绘图工具制图；
4、培养学生的团队协作精神、创新意识、严肃认真的治学态度和严谨务实的工作作风。
三、设计任务及要求
1、熟悉工艺流程；根据工艺要求，确定自控方案；用AutoCAD绘制工艺管道及控制流程图；
2、仪表选型及调节阀和节流装置的计算；
3、绘制施工图，编制自控设备表相应表格。
四、设计时间及进度安排
设计时间共三周（2006.12.11～2006.12.29）,具体安排如下表：
周安排
设 计 内 容
设计时间
第一周
熟悉工艺流程，查找相关资料，根据工艺要求，确定自控方案；绘制工艺控制流程图。
2006.12.11～2006.12.15
第二周
进行仪表选型及调节阀计算；绘制单回路图。
2006.12.18～2006.12.22
第三周
绘制仪表接线端子图；供电系统图， 填写自控设备相应表格。完成并提交课程设计说明书及相关电子文档。课程设计答辩。
2006.12.25～2006.12.29
五、指导教师评语及学生成绩
指导教师评语:

年 月 日
成绩

指导教师(签字):

- I -
目 录
专业综合设计任务书 I
第1章 绪论 1
1.1 工艺流程介绍 1
1.2 相关数据及设计条件 1
1.3设计资料明细 1
第2章 控制方案设计 2
2.1蒸发器控制方案分析与设计 3
2.2分离器控制方案分析与设计 3
2.3冷凝器控制方案分析与设计 4
第3章 调节阀计算 5
第4章 器件选型及说明 8
4.1 仪表选型及说明 8
4.1.1调节阀 8
4.1.2 远传压力仪表 9
4.1.3温度计 10
4.1.4 流量仪表 11
4.1.5液位计 13
4.1.6 配电器 13
4.2 控制器与I/O模块选型及说明 14
第5章 施工图说明 16
第6章 结束语 18
参考文献 19
附录 20

- 25 -
第1章 绪论
1.1 工艺流程介绍
盐水冷冻站由盐水泵，立式蒸发器，氨气压缩机，液氨分离器，氨气冷凝器，氨储存器等主要设备组成，其工艺流程图如附图所示。
氨气经过氨压缩机加压以后，进入氨冷凝器，用工业用水冷凝变成液体氨，在冷凝器底部输送到氨储槽，液氨靠自身压力送到立式蒸发器里边的蛇型管，蛇型管中的液氨蒸发时吸收大量的热量，而使盐水的温度冷冻为-13℃～-17℃，则液氨变为气氨，气氨中混有液氨，通过液氨分离器，其中液氨又回到蛇型管里继续蒸发，而气体氨进入氨压缩机之后，进行循环使用，氨气漏损以后补充液氨，以保证盐水正常冷冻。
1.2 相关数据及设计条件
有关数据和已知条件：
(1) 氨蒸发器调节通道的动特性可以近似的看成一阶惯性环节和纯滞后环节相串联的对象。 其放大倍数Kp=0.6,T=0.8分,t=5秒.
(2) 盐水流量 Q=240m3/h,密度p=1.21～1.24g/cm2,Qmax=288m3/h,
压力P=4.5kgf/cm2,温度T=-13℃～-17℃
(3) 液氨流量Q=200m3/h,密度p=0.98g/cm3,压力P=6kgf/cm2.
(4) 冷凝器冷却水的流量 Qmax=150m3/h,压力P=6kgf/cm2,温度T=10℃.
(5) 就地指示盐水泵出口压力从氨储槽液面。
(6) 要求在仪表盘上记录盐水泵出口压力变化，温度变化，盐水流量，压缩机输入，出口压　　　力变化。
(7) 要求控制蒸发器蛇型管中液氨的液面。
(8) 设计尺寸：液氨分离器 Φ=1m,H=2m
冷凝器 Φ=1.3m,H=6m
立式蒸发器 2m×5m×1.5m
(9) 硬件条件：计算机。
(10) 软件条件：AutoCAD 2005简体中文版，Office 2003（Microsoft Word2003，Microsoft Office Access），吴忠仪表厂调节阀计算软件包。
1.3设计资料明细
(1) 带控制点的工艺流程图如附录图(1－1)所示。
(2) 控制回路图如附录图(1－2)至图(1－4)所示。
(3) 端子接线图如附录图(1－5)至图(1-7)所示。
(4) 系统供电原理图如附录图(1－8)所示。
(5) 综合设计表图纸目录如附录表(1－1)所示。
(6) 远传压力仪表规格数据表如附录表(1－2)所示。
(7) 配电器规格数据表如附录表(1－3)所示。
(8) 电源箱规格数据表如附录表(1－4)所示。
(9) 温度计规格数据表如附录表(1－5)所示。
(10) 系统I/O数据表如附录表(1－6)所示。
(11) 流量仪表规格数据表如附录表(1－7)所示。
(12) 调节阀计算数据表如附录表(1－8)所示。
本设计是基于工程设计院实际工程项目。所以设计的原则是不仅考虑知识点的综合应用和各控制点控制方案的确定，并尽量考虑实际工程的应用效果。

第2章 控制方案设计
氨气经过氨压缩机加压以后，进入氨冷凝器，用工业用水冷凝变成液体氨，在这个过程中，主要的影响因素有氨气的进入量和冷却水的补给量以及冷凝器中冷却水的液位。液体氨在冷凝器底部输送到氨储槽，液氨靠自身压力送到立式蒸发器里边的蛇型管，蛇型管中的液氨蒸发时吸收大量的热量，而使盐水冷冻，此过程中主要影响因素有蒸发器中液氨的液位高低，压力大小，冷却回盐水的量和冷冻盐水的出水流速问题。则液氨变为气氨，气氨中混有液氨，通过液氨分离器，其中液氨又回到蛇型管里继续蒸发，而气体氨进入氨压缩机之后，进行循环使用，在液氨分离器中主要控制量有氨气压力和液氨的液位这两个，下面将具体分析每个回路的控制方案。

2.1蒸发器控制方案分析与设计
立式蒸发器作为主要的反应器，其作用直接影响到这个设计的成功与失败。因此必须严格把蒸发器出口温度做为主控制对象。在整个回路中，又存在冷冻回盐水这样一个干扰量，对系统会产生影响，所以，用单回路是不行的，因此我们采用串级控制方案。主控对象已经确定为蒸发器的出口温度，接下来就要确定副被控变量，们可以从压力，液位这两个参数中选择。那么我们先来分析下以蛇型管中液氨的压力作为副被控变量这种方案。温度的输出是作为压力给定的，由于是对压力的控制，在实际控制中，与力是没有关系的，对温度的调节起不到作用，所以这种方案不可行。立式蒸发器取盐水的温度作为液位的给定，保证其输出盐水的温度在给定范围。用液氨的液位来控制液氨的输入量来控制盐水的温度，这样就不受冻回盐水这个干扰量影响，保证了正常工艺的实现。因此我们这种控制方案。如图2-1。

图2-1蒸发器回路控制方案图

2.2分离器控制方案分析与设计
进入液氨分离器的是氨的气液混合物，根据压缩机的特性，进入压缩机的必须为纯气体，因此对液氨分离器的控制是非常重要的。对被控变量的选择过程如下：可选被控变量为液位、压力、流量。首先排除流量作为被控变量，因为它不能保证液氨分离器中具有足够的气化空间。压力则不能保证液体与气体的充分分离。因此只有选择液位作为被控变量。其控制方案图见图2-2。

图2-2分离器回路控制方案

2.3冷凝器控制方案分析与设计
冷凝器位于压缩机出口，其目的是使液氨达到足够低的温度再回送到立式蒸发器再利用。对该回路可放低对控制精度的要求，因其后设立了起缓冲作用的氨储槽，需注意的是，如上所述，须在氨储槽上设立液位报警装置，以防液位过高，压力过大所带来的生产事故。关于冷凝器控制回路我们也可以采用以冷凝器出口压力为主控变量，冷却水流量为副被控变量的串级控制方案，其控制精度高，但成本也高，本工艺对冷凝器的精度不高，所以我们采用简单的单回路就可以了。其控制图如图2-3。

图2-3冷凝器回路控制方案图

第3章 调节阀计算
调节阀接受控制器来的信号，通过改变阀的开度来达到控制的目的。因为它处于最终执行控制任务的地位，所以又称“末级控制元件”。
调节阀直接与介质接触，当使用在高压、高温、深冷、强腐蚀、高粘度、易结晶、闪蒸、气蚀等各种恶劣条件下工作时，调解阀选择的重要性就显得更为突出。不论是简单控制系统，还是复杂控制系统，调节阀都是系统中不可缺少的组成部分。经验表明，控制系统中，每个环节的好坏，都对系统质量有直接影响，但使控制系统不能正常运行的原因，多数发生在控制阀上。所以对控制阀这个环节必须高度重视。在设计时，必须根据应用场合的实际情况，选择好阀的类型－包括执行机构和阀体结构类型。
从保证控制质量的角度，除了选择阀的类型外，在设计中还包括以下两个内容。
(1) 阀口径选择
　 调解阀的口径必须很好选择，在正常工况下，阀门开度处于１５%～８５%之间。口径选择过小，当经受较大扰动时，阀门很可能运行到全开时的饱和非线性工作状态，使系统处于暂时失控情况。口径过大，阀门经常处于小开度。这时，流体对阀芯、阀座的冲蚀严重。而且在小开度时，阀芯由于受不平衡力的作用，容易产生震荡现象，这就更加重了阀芯和阀座的损坏，甚至造成控制失灵。
(2) 确定气开与气关。
当选用气动阀时，须确定阀的气开与气关。
液氨调节阀的尺寸计算及特性材质确定过程如下：
① 计算流量
Q =200m3/h
Q=×200=300 m3/h
Q=×300=100 m3/h
② 计算压力的确定
S一般取0.3～0.5 令S=0.5
ΔPmax=12.7MPa
③ 流量系数的计算
通过吴忠仪表厂的模拟软件计算出Cv正常值。
④ 根据所计算的Cv值计算出开度
此过程也是通过吴忠仪表厂的模拟软件计算出的。
液氨调节阀计算及选型模拟过程见图3-1和图3-2。

图3-1液氨调节阀计算

图3-2液氨调节阀选型
介质为水的调节阀的选择过程与介质为氨的选择过程相同，所以不做详细介绍，调节阀计算与选型界面如图3-3，图3-4

图3-3水管道调节阀计算过程

图3-4水管道调节阀选型

具体型号介绍可参见第四章器件选型与说明。

第4章 器件选型及说明
4.1 仪表选型及说明
4.1.1调节阀
在本设计中一共有三处用到调节阀：LV101、LV102、LV103。LV101和LV102这两个调节阀所要传输的介质是液氨，因此要注重腐蚀的问题，具体计算与选型过程在第二章已经详细介绍，本节对此将不予介绍，本节主要介绍一下所选的CV3000单座（HTS，HLS）调节阀的特性与主要技术特性，这也正是我选它们的缘由。
(1) LV101和LV102这两个调节阀的介质是液氨，我选择了HTS型单座调节阀
因为HTS型单座调节阀采用顶部导向结构。阀结构紧凑，有呈S流线型的通道，使其压降损失小，流量大，可调范围广，注量特性精度高，符合IEC5534-1-1976标准。重量和高度下降30%。适用于工作压差不大、泄漏要求较严的干净介质场合。调节阀的泄漏量符合ANSI　B16.104标准。
① 结构特点：
HLS型单座调节阀由新型的多弹簧精小型气动薄膜执行机构与低流阻直通阀体组合而成。
② 主要零部件材料：
阀体材质：ZG230-450、ZG1Cr18Ni9Ti、316、316L、耐腐蚀合金等
阀芯材质：1Cr18Ni9Ti、316、316L、耐腐蚀合金、F4等。
填料材质：聚四氟乙烯、柔性石墨。
膜片材质：丁腈橡胶夹尼龙布。
(2) LV103这个调节阀的介质是水，由于它不涉及到防腐等方面所以较易选择，我选择了HLS型小口径单座调节阀。
因为HLS小口径单座调节阀结构紧凑，有呈S流线型的通道，使其压降损失小，流量大，可调范围广，流量特性精度高，符合IEC534-2-1976标准。
    调节阀的泄露量符合ANSI B16.1.04标准。调节阀配用多弹簧薄膜执行机构，其结构紧凑，输出力大。
主要技术参数：
型    式：直通单座铸造球型阀
公称通径：20、25mm
公称压力：PN  1.6、4.0、6.4MPa
使用温度： 常温型   -17～+230℃
        伸长Ⅰ型     -45～+566℃
        伸长Ⅱ型     -100～-45℃
（注：工作温度不准超过各种材料的允许范围）
阀体材料：铸钢（ZG230-450）、CrMo钢、不锈钢等
填    料：V型聚四氟乙烯填料、含浸聚四氟乙烯石棉填料、石棉编织填料、石墨填料
4.1.2 远传压力仪表
(1) 选型 本控制系统选用高静压型差压变送器 SWP-T51HP
SWP-T51系列差压变送器采用世界先进技术开 发制造的具有优越性能的新型差压变送器，采用完全密封的δ室作为传感元件，无机械运动部件从而 提高了可靠性。差压变送器可以精确地测量低表压、 真空、液位、比重和流量。广泛应用于石油、化工、 纺织、电力、食品、造纸、药业等工业领。
(2) 工作原理
被测介质的高低压力分别进入测量元件的高低压室，作用于隔离膜片上，填充液把两隔离膜片的压力信号传送到中心测量膜片上，中心测量膜片是一个张紧的弹性元件，作用在其上的两侧压力差使中心 测量膜片产生一个对应于压力差的变形，其变形位移与所测压力差成正比，这个位移使电容极板产生相应的电容变化，电子线路检测到这一电容变化并放大转换成对应的电流信号。如果低压室通大气，高压室接被测介质这时就可测得介质的相对压力。同样，如果低压室为真空，高压室接被测介质这时就可测得介质的绝对压力。
(3) 电路原理

(4) 技术参数
① 测量介质　　液体、气体和蒸气
② 测量范围　　0-0.16KPa至0-40MPa
③ 工作电压　　12-45 V DC（一般使用24 V DC）
④ 输出信号　　4-20 mA DC
⑤ 防爆等级　　隔爆型ExdⅡBT5
　　　　　　　本质安全型ExiaⅡCT6
⑥ 量程和零点　外部连续可调
⑦ 正负迁移　　正向最大迁移率为最小校调量程的500%
　　　　　　 负向最大迁移率为最小校调量程的600%
⑧ 阻尼　　　　充硅油时，0.25~1.67 S连续可调
⑨ 启动时间　　2 S
⑩ 温度范围　　环境温度-20~85℃
　　　　　　 介质温度-40~100℃（法兰式充高温硅油时15~315℃）
　　　　　　 贮存温度-40~100℃
精度　　　　0.2　0.5
温度影响　　±0.2%/10K
静压影响　　微差压≤±10%
　　　　　　 差压　≤±0.5%
　　　　　　 高静压≤±2.0%
结构材料　　隔离膜片　　不锈钢316L　哈氏合金C276 蒙耐尔合金 钽
　　　　　　 排放阀　　　不锈钢316L　哈氏合金C276　蒙耐尔合金 钽
　　　　　　 法兰和接头　碳钢镀镍　 不锈钢316L　　 哈氏合金C276　蒙耐尔合金
　　　　　　 O型密封圈　氟橡胶　 丁腈橡胶　　　 灌充液　　　 硅油或惰性油
　　　　　　 螺栓　　　　碳钢镀镍　　 外壳　　　 铝合金　 防护等级IP65
　　　　　　 引压连接件　法兰NPT1/4中心距54mm
　　　　　　 接头NPT1/2或M20×1.5阳螺纹
　　　　　　 球锥面密封，带接头时中心距50.8、54、57.2mm
　　　　　　 信号线连接孔G1/2
　　　　　　 重量　　　　约5.4Kg
(5) 实际应用
高静压型差压变送器 SWP-T51HP用在本控制系统的PR-111（至用户盐水管道）、PR-112（液氨分离器至压缩机管道）、PR-113（压缩机至冷凝器管道）处。
4.1.3温度计
(1) 选型 本控制系统选用一体化双金属温度变送器 PT100
   通常和显示仪表、记录仪表、电子计算机等配套使用，输出4-20mA，直接测量生产现场存在碳氯化合物等爆炸物的-200℃-1300℃范围内液体、蒸汽的气体 质以及固体表面温度。
(2) 特点
① 二线制输出4-20mA，抗干扰能力强；
② 节省补偿导线及安装温度变送器费用；
③ 安全可靠，使用寿命长；
④ 冷端温度自动补偿，非线性校正电路 ；
(3) 工作原理
  防爆热电偶利用间隙隔爆原理，当腔内发生爆炸时，能通过接合面间隙熄火和冷却，使爆炸后的火焰全温度传不到腔外，从而进行防爆。
 　　热电偶(热电阻)产生的热电势(电阻)经过温度变送器的电桥产生不平衡信号，经放大后转换成为4-20mA的直流电信号给工作仪表，工作仪表便显示出所对应的温度值。
(4) 主要技术参数
输出信号： 4-20 mA ，负载电阻250，传输导线电阻 100
输出方法： 二线制
精度等级： 温度变送器精度等级：0.1 0.2 0.5
④ 显示器精度等级：模拟指示式2.5级;数字显示式0.5级.
⑤ 供电电源： 24V.DC±10℅
⑥ 防护等级： IP65
⑦ 防爆等级： 隔爆型：dⅡBT4 dⅡCT5 dⅡCT6
  　本质安全型：iaⅡCT6
⑧ 绝缘电阻： 仪表输出接线端子与外壳之间的绝缘电阻应不小于50.
⑨ 热响应时间： 当温度出现阶跃变化时，仪表的电流输出信号变化至相当于该阶跃变化的50%所需的时间 ，通常以t0.5表示当温度变送器的阶跃响应稳定时间不超过热电偶(阻)热响应稳定时 间t0.5的五分之一时，则用热电偶(阻)热响应时间作为仪表的热响应时间； 当温度变送器的阶跃热响应稳定时间不超过热电偶(阻)热响应稳定时间t0.5的二分之一时，则用温度变送器热响应时间作为仪表的热响应时间；
⑩ 基本误差： 仪表的基本误差应不超过热电偶(阻)和温度变送器基本误差的合成误差。
(5) 实际应用
一体化双金属温度变送器 PT100用在本控制系统中的TR101(至用户盐水管道)、TT102(立式蒸发器至盐水泵管道)、TR103(液氨分离器至压缩机管道)、TR104(压缩机至冷凝器管道) 、TR105(
冷凝器至氨储罐管道）处。
4.1.4 流量仪表
(1) 选型 本控制系统选用SWP-T20系列压力变送器
SWP-T20系列压力变送器采用具有国际先进水平的电容陶瓷传感器或压阻陶瓷传感器，配合高精度电子元件，经严格的工艺过程装配而成。它采用无中介液的干式压力测量技术，充分发挥了陶瓷传感器的技术优势，使SWP-T20系列压力变送器具有优异的技术性能。它抗过载和抗冲击能力强，稳定性高，并有很高的测量精度。
　　SWP-T20系列压力变送器具有多种型号，多种量程，多种过程连接形式及材料。可广泛用于石油、化工、电力、冶金、制药、食品等许多工业领域，可适应工业测量的各种场合及介质，是传统压力表及传统压力变送器的理想升级换代产品，是工业自动化领域理想的压力测量仪表
(2) 技术特点
① 抗过载和抗冲击能力强　过压可达量程的数倍至数百倍。（电容陶瓷传感器）
② 稳定性高　　　　　　　每年优于0.1%满量程。
③ 温度偏移小　　　　 由于取消了测量元件中的中介液，因而传感器不仅获得了很高的测量精度，且受温度的影响小。
④ 抗干扰能力强 适用性广　　　　　　　　
⑤ SWP系列产品具有多种型号，多种过程连接形式，多种制作材料，因而可适应工业测量中的各种介质。
⑥ 安装维修简便　　　　　产品结构合理，体积小,重量轻,可直接任意位置安装。
(3) 工作原理
被测介质－＞传感器－＞电子线路－＞输出信号
被测介质的压力直接作用于传感器的陶瓷膜片上， 使膜片产生与介质压力成正比的微小位移，正常工作状 态下，膜片最大位移不大于0.025毫米，电子线路检测 这一位移量后，即把这一位移量转换成对应于这一压力 的标准工业测量信号。超压时膜片直接贴到坚固的陶瓷基体上，由于膜片与基体的间隙只有0.1毫米，因此过 压时膜片的最大位移只能是0.1毫米，所以从结构上保 证了膜片不会产生过大变形，由于膜片采用高性能的工 业陶瓷因而使传感器具有很强的抗过载能力。
(4) 技术参数
① 工作电压　　　　　12.5-30 VDC
② 输出信号　　　　　4-20mA（模拟，二线）　　　　　　　　0-20mA（模拟，三线）
③ 测量范围　　　　　相 对 压 力　　　　　最大0.0～30.0MPa　　最小0.0～1.0KPa
④ 绝 对 压 力　　　 最大0.0～30.0MPa　　 最小0.0～1.0KPa
⑤ 负相对压力　 　　 最大-0.1～＋2.0MPa　 最小-2.0～＋2.0KPa
⑥ 精度　　　　　　 精度等级　0.2、0.5
　　　　　　　　　　　 温度影响　±0.15%/10K
　　　　　　　　　　　　稳 定 性　优于0.1%FS/年
　　　　　　　　　　　 位置影响　安装位置不影响零点
⑦ 允许温度　　　　 正常工作温度　-30～＋70℃
　　　　　　　　　　　 介质温度　　　-30～＋120℃　（短时可至150℃）
　　　　　　　　　　　　贮存温度　　　-40～＋80℃
⑧ 与被测介质接触部分的材料 膜片　　　　氧化铝陶瓷
　　　　　　　　　　　　 过程连接件　1Gr18Ni9Ti　（中国标准）
　　　　　　　　　　　　 密封材料　　氟橡胶
　　⑨ 出线方式 具有180°双测出线口、螺纹PG16或M20×1.5配标准的密封电缆接头。
(5) 实际应用
SWP-T20系列压力变送器用在本控制系统的FR-121(至用户盐水管道)、FR-112(冷却水至冷凝器管道)处。
4.1.5液位计
(1) 选型 本控制系统选用SYA264型防腐液位变送器
SYA264型防腐液位变送器是采用陶瓷压力传感器，在电缆外面加装聚四氟套管。主要应用于酸、碱等腐蚀性介质的液位测量。整个变送器在壳体、导线等各个环节的连接外都进行了可靠密封，确保了变送器有较长的使用寿命。独特的内部结构具有防结露作用。SYA264型防腐液位变送器广泛应用于化工、环保、医药、工业过程控制等诸多场合。
(1) 性能参数：
① 供电电源 24VDC
② 结构材料 聚四氟乙烯、陶瓷或ABS
④ 输出信号 0～5V；1～5V；4～20mA；0～10mA；1kHz～10kHz
⑤ 过载压力 200%FS
⑥ 介质温度 -20℃～100℃
⑦ 环境温度 -40℃～85℃
⑧ 长期稳定性 ≤0.2%FS/年
⑨ 零点温度漂移 ±0.03%FS/℃
⑩ 可选补偿温度 0～80℃
灵敏度温度漂移 ±0.03%FS/℃
(2) 实际应用
SYA264型防腐液位变送器用在本控制系统中LT-131(立式蒸发器) 、LT-132（液氨分离器）、LT-133（冷凝器）、LR-134（氨储罐）处。
4.1.6 配电器
(1) 选型 本控制系统选用型号为SGP - 21型配电器
SGP系列配电器（分电盘）是一种小型化卡装式仪表，主要功能是通过直流转换器为现场安装的两线制变送器提供一个隔离的电源，同时又将两线制变送器输送来的4～20mA DC信号转换成与之隔离的1～5VDC/4～20mADC直流信号，供给指示、记录仪、模拟调节器、DCS系统，广泛用于工业生产过程检测与控制系统。因此本配电器是构成非防爆自动控制系统不可缺少的仪表品种。
(2) 型号说明
SG P - 21
 ─── ─
 1 2 34
1：产品代码 安全栅隔离器类产品
2：P 表示配电器
 L 表示隔离器
 A 表示安全栅
3：第一路输出信号 1 表示输出4-20mADC
 2 表示输出1-5VDC
4：第二路输出信号 同上（单路输出无此项） 主要性能参数
(3) 主要性能参数
① 输入阻抗：电压型 〉500KΩ
 电流型 50Ω
② 输出负载电阻：输出4-20mA小于650Ω
输出1-5V大于10KΩ
③ 精度等级：0.2
④ 工作温度范围：-25~65℃
⑤ 功耗：小于1.5W
⑥ 供电电源为24V.DC
⑦ 输入信号为4-20mA.DC
⑧ 输出信号为1-5V.DC或4-20mA.DC
4.2 控制器与I/O模块选型及说明
SIMATIC S7-200 系列 PLC 适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。
S7-200 系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此 S7-200系列具有极高的性能/价格比。S7-200系列出色表现在以下几个方面：极高的可靠性 ，极丰富的指令集，易于掌握，便捷的操作，丰富的内置集成功能 ，实时特性，强劲的通讯能力，丰富的扩展模块，S7-200 系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。
CPU224具有24V DC电源电压它是24V DC输入，24V DC输出；具有14个输入点，10个输出点，它允许最大的扩展I/O模块是7块，各种性能的模块可以非常好地满足和适应自动化控制任务
简单实用的分布式结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活，方便用户和简易的无风扇设计，当控制任务增加时，可自由扩展，大量的集成功能使它功能非常强劲，满足对处理能力和响应时间要求较高的场合，而且价格相对于其他型号的CPU便宜。
在模拟量输入和输出模块选用EM235CN，EM235CN模拟量输入点数是4 点，模拟量输出点数是1点，电源电压是24V DC。
模拟量扩展模块提供了模拟量输入/输出的功能，优点如下： 
可适用于复杂的控制场合 ，直接与传感器和执行器相连，12位的分辨率和多种输入/输出范围能够不用外加放大器而与传感器和执行器直接相连，例如EM235模块可直接与PT100热电阻相连 。当实际应用变化时，PLC可以相应地进行扩展，并可非常容易的调整用户程序。

第5章 施工图说明
施工图设计的步骤方法如下：
1、 熟悉工艺流程。
2、 确定自控方案，画出工艺管道及控制流程图。
3、 仪表选型，编制自控设备表。
4、 控制室设计，画出仪表盘正面布置图。
5、 盘后配线，画出仪表盘背面接线图。
6、 进行调节阀节流装置的计算，列出调节阀与节流装置的计算数据与计算结果。
7、 供电系统图及仪表供气系统图的绘制。
8、 依据施工现场的条件，绘制控制室与现场间联系的有关图纸，绘制有关表格。
9、 根据自控专业有关其他设备，材料的选用情况，编制相应的表格。
10、 设计工作基本完成后，编写说明书，自控图纸目录。
（一） 计算
自控设计概念计算是工程总概算中的一部分，概算内容包括设备费，材料费，安装费等。概算工作应根据国家有关部门制定，规定，和要求来进行。通过概算，能确定自控部分的投资及占整个工程总投资的比例，以便进一步合理选用仪表，使资金使用恰当。
（二） 施工图中需要说明的问题：
（1） 说明书
本说明书是对施工部门阐明仪表工程施工，检验，试验的方法，程序和要求。
（2） 仪表数据表
包括重要的工艺，机械数据和技术要求。
（3） 主要仪表设备表
表中列出仪表及其附件表盘，导线，管缆，特种金属管材，合金钢等设备材料的名称，规格，型号和数量，仪表盘操作条件，安装地点等。
（4） 工艺流程图
　　图上确定了重要的控制点及所有控制系统。在盐水冷冻站工艺控制流程图中，我们共用到十九块表。其中需要就地指示的参数有盐水泵出口压力指示，盐水使用量计量孔板流量指示、压缩机进口和出口温度指示、冷凝器所用冷却水流量指示以及氨储槽液位指示。需要在显示器上记录的参数有盐水泵出口温度或流量、蒸发器中盐水的液面，以及压缩机的入口和出口压力。在此控制方案中，总共有三个回路。一个立式蒸发器中温度和液位的串级回路，一个在液氨分离器部位，另一个在冷凝器部位。在这三个回路中，我们都需要甬道调节器。即有一台温度调节器，三台液位调节器。
（5） 仪表接线图
本图表明盘装仪表的输入，输出电动信号接线（包括信号报警，连锁）与交直流供电等接线。在仪表接线图中，我们首先要考虑的问题是该要用到的所有仪表和它们之间联系所用到的仪器。这些就需要我们考虑到仪表内部接线方式。在我们需要记录的五个参数中，温度参数在进入显示器之前必须通过温度变送器，之后才能送到调节器；液位、压力参数在进入显示器之前必须要通过安保器；流量则要通过安保器才能进行记录。没有记录的但又处于我们控制方案回路中的参数则要送到调节器。不管是温度、液位、流量、压力都应该遵从以上原则。特别是在此串级回路中，温度是主回路，液位是副回路，此处主回路还应该有信号给副回路。
这里我们所提到的信号都不能直接在仪表间跨接，必须通过接线板转接，仪表必须接地等。其他仪表所用电源均为DC24V。这里出现了我们之前提及到的安保器、温度变送器，所以我们还要查找有关资料来确定这些仪器的型号。另外在接线过程中，即我们在确定仪表的型号之后，我们还要查找各个仪表的接线端子。这些工作在制图时我们都要仔细完成，否则，有一处出现错误都可能导致失败。
（6） 回路接线图
　 本图表明调节回路或测量回路中所有仪表单元的连接线路，并标注接线箱，接管箱及其连接端子的编号。在此回路接线图中，我们可以任选一个回路制作它的回路接线图，在制作回路接线图时，我们要认真考虑现场、盘后、盘前，每一条线都必须认真连接，在连接线时，也要查清仪器表的接线端子。
（7） 供电原理图：
供电原理图表明电源箱，供电箱或配电板对操作台，设备或仪表及仪表的供电方式。此处供电均为24V电源，所以我们在画供电原理图时，要在220v电源上加一个配电箱把220VAC电源转换成24VDC电源供给需要的仪表。这要和前两张图联系起来。在画图期间用到的安保器、温度变送器、调节器都是需要供电的，至此，我们完成的全部制图工作。

第6章 结束语
三周的课程设计,时间很快就过去了，感觉时间很短暂，有很多的东西还没有来得及完善，有很多的知识点还没有来得及去更加深刻的钻研，但是虽然时间短暂，可是我在这短暂的三周时间里还是学到了很多的知识。尤其是在指导老师们的悉心指导下,我们从设计准备到逐步设计,最后到形成论文,终于完成了本次设计的基本任务和要求，这使我感到很欣慰。
这次设计使我们对以前所学的理论知识有了进一步地理解,深化了我们所学过的知识,并增强了我们独立分析和独立解决工程实践中的问题的能力以及用所学的知识进行工程设计的能力.这次设计给我们提供了一次难得的锻炼的机会, 在这三周的设计我学到了很多关于过程控制方面的知识。第一是对工艺流程图的绘制，是我不仅熟练了对AUTOCAD制图软件的使用。而且也懂得了一部分关于工艺的知识，了解了一些关于串级调节的知识，这对于我以后的学习会有很大的帮助,在这次设计的过程中进一步深化了我们学过的工业控制理论。第二是我们对每一个控制回路都做了具体的分析，总体上作出了接线的框架，为我们以后从事这方面的工作打下了坚实的基础，尤其是对端子接线图的设计，使我从一个设计者的角度考虑问题，从中明白了具体的施工时信号线是如何分布连接的。第三是一些关于调节阀的计算及仪表的选型等是我第一次从书本上所学到的知识用到了实际的工作中，有利于我们更好的理论联系实际，培养我们从实际出发的良好作风。
通过本次课程设计,我深深地体会到,无论从设计之初的用AUTOCAD画工艺流程图,画回路图,画盘后端子接线图,画供电系统原理图,到仪表的选型和控制方案的选择,到调节阀的计算等,这些都是对我们大学四年学习情况的综合和测验,更是对我们今后学习生活的鞭策,我深刻地认识到知识的重要性,认识到如果缺乏知识的话,将使我们的未来的人生道路变得困难得多.经历了这次课程设计,使我更加坚定学习知识的决心.
在这次设计中我们也遇到了不少问题但是在老师的耐心讲解，指导下我们的问题都得到了很好的解决，其中的一些问题还有待于我们在以后的学习中继续研究，不断提出好的解决方法以便于更好的应用到实际中去。
最后,由衷的感谢在设计过程中对我悉心指导的吕春兰老师，在我们面临设计困难时，是她提供相关的资料和耐心指导，帮助我们解决问题，使我们的设计能够继续下去。也感谢同组同学给予我的帮助。我会在以后的工作中继续学习相关方面的知识，我想这次实习为我以后打了一个很好的开始。

参考文献
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[4] 王树青 工业过程控制工程 [M] 化学工业出版社.2002.12
[5] 杜维，张宏建，乐嘉华 过程检测技术及仪表 [M] 化学工业出版社，2004
[6] 林锦国 过程控制：系统、仪表及装置 [M] 南京大学出版社