項(xiàng)目—電加熱溫度控制系統(tǒng)調(diào)試

1、1,模 塊 二 電加熱溫度控制系統(tǒng)調(diào)試,項(xiàng)目三 電加熱控制系統(tǒng)集成與調(diào)試,2,一、任務(wù)提出,某小型熱水鍋爐，其工藝流程如圖1所示，冷水從上部加入，經(jīng)加熱后由下部出水管供給用戶。工藝要求供水溫度應(yīng)保持在801的數(shù)值上，現(xiàn)采用電加熱方式，要求采用位式控制和 PID 定值控制兩種方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)水溫的自動(dòng)控制,圖1 電加熱鍋爐工藝流程圖,3,二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,1）根據(jù)控制方案正確選用控制儀表，并組成合理的控制系統(tǒng)（位式和定值）； （2）認(rèn)真做好相關(guān)儀表和系統(tǒng)的運(yùn)行前準(zhǔn)備工作，并根據(jù)控制要求合理地設(shè)置好調(diào)節(jié)器的參數(shù)（位式和定值）； （3）根據(jù)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)與工藝要求，科學(xué)地調(diào)試系統(tǒng)以達(dá)到一定的品質(zhì)指標(biāo)（位式和

2、定值）； （4）運(yùn)行計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，及時(shí)記錄下不同系統(tǒng)的輸出響應(yīng)曲線及相關(guān)數(shù)據(jù)（位式和定值）； （5）認(rèn)真總結(jié)實(shí)驗(yàn)過程，并做好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理與加工工作以完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告,三、課后作業(yè),完成實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中的相應(yīng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容，積極嘗試思考題,4,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、進(jìn)一步熟悉單回路溫度控制系統(tǒng)的組成與工作原理。 2、研究P、PI、PD和PID四種調(diào)節(jié)器分別對(duì)溫度系統(tǒng)的控制作用。 3、掌握好PID參數(shù)自整定的方法。 二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 1、THJ-2型高級(jí)過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置 2、計(jì)算機(jī)、上位機(jī)MCGS組態(tài)軟件、RS232-485轉(zhuǎn)換器1只、串口線1根 3、萬用表 1只 三、實(shí)驗(yàn)原理 圖2為一個(gè)單回路鍋爐內(nèi)膽動(dòng)態(tài)

3、水溫定值控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖,實(shí)驗(yàn)一 鍋爐內(nèi)膽動(dòng)態(tài)水溫定值控制系統(tǒng),5,實(shí)驗(yàn)一,圖2 單回路鍋爐內(nèi)膽動(dòng)態(tài)水溫定值控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖,6,實(shí)驗(yàn)一 鍋爐內(nèi)膽動(dòng)態(tài)水溫定值控制系統(tǒng),圖3 鍋爐內(nèi)膽動(dòng)態(tài)水溫控制系統(tǒng)的方框圖,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 1、按圖2要求，完成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的接線。 2、接通總電源和相關(guān)儀表的電源。 3、打開閥F1-1、 F1-2、 F1-5和 F1-13，關(guān)閉其它與本實(shí)驗(yàn)無關(guān)的閥。用變頻器-磁力泵支路給鍋爐內(nèi)膽打滿水。待實(shí)驗(yàn)投入運(yùn)行以后，變頻器-磁力泵再以固定的小流量使鍋爐內(nèi)膽的水處于循環(huán)狀態(tài),7,實(shí)驗(yàn)一 鍋爐內(nèi)膽動(dòng)態(tài)水溫定值控制系統(tǒng),4、手動(dòng)操作調(diào)節(jié)器輸出，用計(jì)算機(jī)記錄鍋爐內(nèi)膽中水溫的響

4、應(yīng)曲線，并由該曲線求得K、T和值，據(jù)此查表確定PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)和TI，并整定之。 5、設(shè)置好溫度的給定值，先用手操作調(diào)節(jié)器的輸出，通過三相移相調(diào)壓模塊給鍋爐內(nèi)膽加熱,等鍋爐水溫趨于給定值且不變后，把調(diào)節(jié)器由手動(dòng)切換為自動(dòng)，使系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。 6、打開計(jì)算機(jī)，運(yùn)行MCGS組態(tài)軟件，并進(jìn)行如下的實(shí)驗(yàn)： 當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后，突加階躍擾動(dòng)（將給定量增加5%15%），觀察并記錄系統(tǒng)的輸出響應(yīng)曲線。 7、通過反復(fù)多次調(diào)節(jié)PI的參數(shù)，使系統(tǒng)具有較滿意的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。用計(jì)算機(jī)記錄此時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線,8,實(shí)驗(yàn)一 鍋爐內(nèi)膽動(dòng)態(tài)水溫定值控制系統(tǒng),五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1、用實(shí)驗(yàn)方法整定PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)。 2、作出比

5、例P控制時(shí)，不同值下的階躍響應(yīng)曲線，并記下它們的余差ess。 3、比例積分調(diào)節(jié)器（PI）控制 1) 在比例調(diào)節(jié)控制實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，加上積分作用“I”，即把“I”（積分）設(shè)置為一參數(shù)，根據(jù)不同的情況，設(shè)置不同的大小。觀察被控制量能否回到原設(shè)定值的位置，以驗(yàn)證系統(tǒng)在PI調(diào)節(jié)器控制下，系統(tǒng)的階躍擾動(dòng)無余差產(chǎn)生。 2) 固定比例P值（中等大?。?，然后改變調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間常數(shù)TI值，觀察加入階躍擾動(dòng)后被調(diào)量的輸出波形和響應(yīng)時(shí)間的快慢。 3) 固定TI于某一中等大小的值，然后改變比例度的大小，觀察加階躍擾動(dòng)后被調(diào)量的動(dòng)態(tài)波形和響應(yīng)時(shí)間的快慢。 4、分析和TI值改變時(shí)，各給系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能產(chǎn)生什么影響,9,實(shí)驗(yàn)一

6、 鍋爐內(nèi)膽動(dòng)態(tài)水溫定值控制系統(tǒng),六、思考題 1、消除系統(tǒng)的余差為什么采用PI調(diào)節(jié)器，而不采用純積分器？ 2、在溫度控制系統(tǒng)中，為什么用PD和PID控制，系統(tǒng)的性能并不比用PI控制時(shí)有明顯地改善？ 3、內(nèi)膽動(dòng)態(tài)水的溫度控制會(huì)比靜態(tài)水時(shí)的溫度控制更容易穩(wěn)定、性能更好？能否通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一下,10,實(shí)驗(yàn)二 鍋爐內(nèi)膽水溫位式控制系統(tǒng),一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解位式溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成。 2、掌握位式控制系統(tǒng)的工作原理及其調(diào)試方法。 二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 1、THJ-2型高級(jí)過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置 2、計(jì)算機(jī)、上位機(jī)MCGS組態(tài)軟件、RS232-485轉(zhuǎn)換器1只、串口線1根 3萬用表 1只,圖4 鍋爐位式控制方框圖

7、,11,實(shí)驗(yàn)二 鍋爐內(nèi)膽水溫位式控制系統(tǒng),1、按圖5要求，完成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的接線。 2、接通總電源和相關(guān)儀表的電源。 3、打開閥F1-1、 F1-2、F1-5和F1-13，關(guān)閉其它所有與本實(shí)驗(yàn)無關(guān)的閥，用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥支路給鍋爐內(nèi)膽打水至最大容量的三分之二左右時(shí)，停止打水,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟,圖5 鍋爐內(nèi)膽水溫位式控制結(jié)構(gòu)示意圖,12,4、在調(diào)節(jié)器上設(shè)置好溫度的給定值及控制范圍（即儀表的回差值dF），讓系統(tǒng)投入運(yùn)行。 5、打開計(jì)算機(jī)，運(yùn)行MCGS組態(tài)軟件并進(jìn)入本實(shí)驗(yàn)，觀察并記錄系統(tǒng)的輸出響應(yīng)曲線。 6、當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入等幅振蕩后，突加階躍擾動(dòng)（將給定量增/減5%15%），觀察并記錄系統(tǒng)的輸出響應(yīng)曲線。 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1、根據(jù)圖5，畫出本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的方框圖。 2、試評(píng)述溫度位式控制的優(yōu)缺點(diǎn)。 六、思考題 1、溫度位式控制系統(tǒng)與連續(xù)的PID控制系統(tǒng)有什么區(qū)別？ 2、本系統(tǒng)會(huì)不會(huì)產(chǎn)生發(fā)散振蕩,實(shí)驗(yàn)二 鍋爐內(nèi)膽水溫位式控制系統(tǒng),13,三、小結(jié),課后作業(yè),1、小結(jié),通過本次課學(xué)習(xí)，在能力應(yīng)達(dá)到： 1）熟悉位式控制規(guī)律和系統(tǒng)結(jié)構(gòu),。 2）能用常用儀表組成合理的溫度位式