鍋爐內(nèi)膽水溫控制定稿 2

1、湖南工程學(xué)院系統(tǒng)綜合訓(xùn)練報(bào)告課題名稱 過(guò)程控制系統(tǒng) 專業(yè)班級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 2007年 3 月 19 日目錄一 過(guò)程控制系統(tǒng)概述2二 工程實(shí)訓(xùn)內(nèi)容3三 鍋爐水溫控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介8四 調(diào)試過(guò)程9五 心得體會(huì)10電氣與信息工程系課程設(shè)計(jì)評(píng)分表1112一 過(guò)程控制系統(tǒng)概述隨著工業(yè)技術(shù)的更新，特別是半導(dǎo)體技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化儀表已經(jīng)進(jìn)入了計(jì)算機(jī)控制裝置時(shí)代。在石油、化工、制藥、熱工、材料和輕工等行業(yè)領(lǐng)域中，以溫度、流量、物位、壓力和成分為主要被控變量的控制系統(tǒng)都稱為“過(guò)程控制”系統(tǒng)。過(guò)程控制不僅在傳統(tǒng)工業(yè)改造中，起到了提高質(zhì)量，節(jié)約原材料和能源，減少環(huán)境污染等十

2、分重要的作用，而且已成為新建的規(guī)模大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中不可缺少的組成部分。隨著計(jì)算機(jī)控制裝置在控制儀表基礎(chǔ)上的發(fā)展，自動(dòng)化控制手段也越來(lái)越豐富。其中有在工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用的智能數(shù)字儀表控制系統(tǒng)、智能儀表加計(jì)算機(jī)組態(tài)軟件控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)DDC控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、DCS分布式集散控制系統(tǒng)、FCS現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)等。在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，過(guò)程控制技術(shù)正為實(shí)現(xiàn)各種最優(yōu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、提高經(jīng)濟(jì)效益和勞動(dòng)生產(chǎn)效率、改善勞動(dòng)條件、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等起到越來(lái)越大的作用。二 工程實(shí)訓(xùn)內(nèi)容我們本次工程實(shí)訓(xùn)的任務(wù)就是通過(guò)鍋爐內(nèi)膽水溫控制系統(tǒng)調(diào)試，來(lái)熟悉THJ-2型高級(jí)過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置。通過(guò)本次工程實(shí)踐，來(lái)

3、熟悉工業(yè)過(guò)程控制的工作流程以及其控制原理。一、系統(tǒng)組成“THJ-2型高級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置”由過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)對(duì)象系統(tǒng)、智能儀表控制臺(tái)及上位監(jiān)控PC機(jī)三部分組成。1過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)對(duì)象系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)對(duì)象系統(tǒng)包含有：不銹鋼儲(chǔ)水箱；上、中、下三個(gè)串接有機(jī)玻璃圓筒型水箱；三相4.5KW電加熱鍋爐（由不銹鋼鍋爐內(nèi)膽加溫筒和封閉式外循環(huán)不銹鋼冷卻鍋爐夾套構(gòu)成）和鋁塑盤(pán)管組成。系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)有兩套：一套由三相（380V交流）不銹鋼磁力驅(qū)動(dòng)泵、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、直流電磁閥、渦輪流量計(jì)等組成;另一套由日本三菱變頻器、三相不銹鋼磁力驅(qū)動(dòng)泵（220V變頻）、渦輪流量計(jì)等組成。2對(duì)象系統(tǒng)中的各類檢測(cè)變送及執(zhí)行裝置(1)  擴(kuò)

4、散硅壓力變送器三只：分別檢測(cè)上水箱、中水箱、下水箱液位；(2)  渦輪流量計(jì)三只：分別檢測(cè)兩條動(dòng)力支路及盤(pán)管出水口的流量；(3) Pt100熱電阻溫度傳感器六只：分別用來(lái)檢測(cè)鍋爐內(nèi)膽、鍋爐夾套、盤(pán)管（三只）及上水箱出水口水溫；(4) 控制模塊：包含三相可控硅移相調(diào)壓裝置、電磁閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、三菱變頻器各一個(gè)；(5) 接觸器位式控制裝置、三相380V不銹鋼磁力驅(qū)動(dòng)泵、三相220V不銹鋼磁力驅(qū)動(dòng)泵。3. 直接數(shù)字控制系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)是當(dāng)今舉世矚目的高技術(shù)之一，也是今后實(shí)現(xiàn)工業(yè)高度自動(dòng)化重點(diǎn)要發(fā)展的一個(gè)高科技領(lǐng)域?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中，計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)被認(rèn)為是發(fā)展最為迅速的兩個(gè)分支，計(jì)算

5、機(jī)控制技術(shù)是這兩個(gè)分支相結(jié)合的產(chǎn)物，是工業(yè)自動(dòng)化的重要支柱。計(jì)算機(jī)控制可分為集中控制、分布式控制和直接數(shù)字控制等。直接數(shù)字控制（DDC）系統(tǒng)是用一臺(tái)工業(yè)計(jì)算機(jī)配以適當(dāng)?shù)妮斎胼敵鲈O(shè)備，從生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)輸入通道獲取信息，按照預(yù)先規(guī)定的控制算法（如PID、內(nèi)回流等）計(jì)算出控制量，并通過(guò)輸出通道，直接作用在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程的閉環(huán)控制，通常它有幾十個(gè)控制回路。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的各種物理量（如溫度、壓力、流量、液位等），由一次儀表（如溫度變送器、壓力變送器等）測(cè)量放大，統(tǒng)一變換為420mA（或1-5V）信號(hào)，通過(guò)ICP7017模數(shù)轉(zhuǎn)換，作為DDC的輸入， 計(jì)算機(jī)按照預(yù)定的控制程序，對(duì)被測(cè)量進(jìn)行

6、必要的處理、分析和比較，并按一定的規(guī)律（如PID控制規(guī)律）進(jìn)行運(yùn)算，從而得出控制量的改變值，輸出到ICP7024數(shù)模轉(zhuǎn)換直接控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。ICP7017是帶通訊功能的AD采集卡，ICP7024是帶通訊功能的DA輸出卡。作為工控機(jī)AD采集卡的延伸產(chǎn)品在工控領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。4. ICP7017模塊的功能介紹ICP7017模塊：8通道模擬量輸入模塊。工作電源：直流24V輸入類型：電壓、電流。輸入范圍：150150mv,-500500mv,-11v,-55v,-1010v,-220mA通訊方式：485通訊任一通道接線圖：ICP7017模塊外部接線圖：圖1-2 ICP7017某一通道接線圖圖1-3

7、 ICP7017接線圖ICP7024模塊：4路電壓型模擬量輸出，4路電流型模擬量輸出。工作電源：直流24V電流輸出范圍：020mA,420mA電壓輸出范圍：-10v10v,010v,-55v,05v通訊方式：485通訊ICP7024模塊外部接線圖：任一通道接線方式：圖1-4 ICP7024接線圖圖1-5 ICP7024接線圖5. 控制系統(tǒng)的連線 將三相電源的輸出端U、V、W對(duì)應(yīng)接到SCR移相調(diào)壓器的輸入端U、V、W ，三相SCR移相調(diào)壓器的輸出端U0、V0、W0接到三相電加熱管輸入端U0、V0、W0，變頻器輸出端A、B、C對(duì)應(yīng)接到三相磁力泵（220V）的A、B、C端。內(nèi)膽溫度TT1鉑電阻的1a

8、、1b、1c端對(duì)應(yīng)接到7033輸入模塊的第一通道的E1、S1、C1端，7024模塊第一輸出通道A/O的正端接到24V開(kāi)關(guān)電源的正端，將7024模塊第一輸出通道A/O的負(fù)端接到三相電加熱管420mA輸入正端，三相電加熱管420mA輸入負(fù)端接到24V開(kāi)關(guān)電源的負(fù)端。用通信電纜連接到7033、7024的485通訊接口，再通過(guò)485/232轉(zhuǎn)換器連接到計(jì)算機(jī)的COM2口上。二、上位機(jī)工控組態(tài)軟件介紹本裝置既可配置MCGS工控組態(tài)軟件。MCGS組態(tài)軟件是一套基于Windows平臺(tái)的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運(yùn)行于Microsoft Windows 95/98/NT/2000等操

9、作系統(tǒng)。組態(tài)軟件為用戶提供了解決實(shí)際工程問(wèn)題的完整方案和開(kāi)發(fā)平臺(tái)，能夠完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、動(dòng)畫(huà)顯示、趨勢(shì)曲線和報(bào)表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。三、系統(tǒng)主要特點(diǎn)1.被調(diào)參數(shù)囊括了流量、壓力、液位、溫度四大熱工參數(shù) 2.執(zhí)行器中既有電動(dòng)調(diào)節(jié)閥儀表類執(zhí)行機(jī)構(gòu)，又有變頻器、晶閘管移相調(diào)控等電力拖動(dòng)類執(zhí)行器3.系統(tǒng)除了改變調(diào)節(jié)器的設(shè)定值作階躍擾動(dòng)外，還可在對(duì)象中通過(guò)電磁閥和手操作閥制造各種擾動(dòng)4.一個(gè)被調(diào)參數(shù)可用不同動(dòng)力源、不同的執(zhí)行器、不同的工藝線路下可演變成多種調(diào)節(jié)回路，以利于討論、比較各種調(diào)節(jié)方案的優(yōu)劣5.能進(jìn)行多變量控制系統(tǒng)及特定過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)6.各

10、種控制算法和調(diào)節(jié)規(guī)律在開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)軟件平臺(tái)上都可以控制7.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及圖表在MCGS軟件系統(tǒng)中很容易存儲(chǔ)及調(diào)用，以便實(shí)驗(yàn)者進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后的比較和分析三 鍋爐水溫控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介本次工程實(shí)訓(xùn)我們重點(diǎn)了解了THJ-2型過(guò)程控制裝置。本系統(tǒng)采用鉑電阻Pt100做為溫度傳感器。鉑電阻Pt100在溫度為0cI=時(shí)輸出的阻值為100fl，溫度為100cI=時(shí)輸出的阻值為13850fl。在0100cI=之間線性變化時(shí)輸出的阻值也在10013850Q之間幾乎線性變化，能夠很好地滿足系統(tǒng)的要求。由鉑電阻Ptl00測(cè)量到的電阻信號(hào)在輸入AD口之前，必須經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，信號(hào)調(diào)理電路如圖2所示。溫度檢測(cè)元件P

11、100輸出的信號(hào)經(jīng)調(diào)理之后產(chǎn)生05V的電壓信號(hào)，需要轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能處理的數(shù)字量，采用ADC0809將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。ADC0809是8位AD轉(zhuǎn)換芯片，它是采用逐次逼近的方法完成AD轉(zhuǎn)換的。ADC0809由單一+5V電源供電；片內(nèi)帶有鎖存功能的8路模擬多路開(kāi)關(guān)，可對(duì)8路05V的輸入模擬電壓信號(hào)分時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，完成一次轉(zhuǎn)換約需100s，分辨率為04，可以滿足溫度控制系統(tǒng)的精度要求。 本系統(tǒng)被控對(duì)象是為鍋爐加熱的1KW電加熱管，被控制量是鍋爐內(nèi)膽的水溫T，通過(guò)溫度檢測(cè)與變送器將檢測(cè)的水溫信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，再A/D轉(zhuǎn)換將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，通過(guò)串行總線將信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，在MCGS組態(tài)環(huán)境

12、下，根據(jù)控制要求，將信號(hào)經(jīng)過(guò)PID整定后，通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換將計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為420mA的電流模擬信號(hào)控制三相SCR調(diào)壓裝置輸出電壓，達(dá)到對(duì)加熱管電壓大小調(diào)節(jié)，從而達(dá)到控制鍋爐內(nèi)膽水溫的作用。鍋爐內(nèi)膽溫度控制系統(tǒng)的任務(wù)是控制鍋爐內(nèi)膽溫度等于給定值?？刂瓶驁D如圖所示。 鍋爐內(nèi)膽溫度控制系統(tǒng)框圖四 調(diào)試過(guò)程鍋爐內(nèi)膽水溫控制系統(tǒng)使用水泵給鍋爐加水，通過(guò)對(duì)調(diào)節(jié)閥1的控制，調(diào)節(jié)進(jìn)水量。為了防止鍋爐水滿溢出，有一個(gè)自然出水口1。調(diào)節(jié)閥2控制輸出的熱水量。電壓調(diào)節(jié)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)電加熱管的控制，以此來(lái)調(diào)節(jié)水的溫度。通過(guò)溫度變送傳感器，將水溫實(shí)時(shí)溫度傳到控制中心，從而形成閉環(huán)控制來(lái)調(diào)節(jié)鍋爐內(nèi)水的溫度。然后進(jìn)入MCGS單容水箱液位控制系統(tǒng)操作界面，打開(kāi)水閥檢查通路連通，開(kāi)啟控制面板電源打開(kāi)電動(dòng)閥電源，這時(shí)就有水進(jìn)入水箱。將輸出值設(shè)定為50。調(diào)整P、I、D值，觀察曲線走向綠色曲線無(wú)限接近紅色曲線說(shuō)明系統(tǒng)穩(wěn)定?？刂魄€如下