溫度檢測(cè)與控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、精品文檔任務(wù)書設(shè)計(jì)參數(shù)：被測(cè)溫度1200，最大誤差不超過 1，設(shè)計(jì)要求：（ 1）. 被控對(duì)象為小型加熱爐，供電電壓 220VAC，功率 2KW，用可控硅控制加熱爐溫度；（ 2）. 通過查閱相關(guān)設(shè)備手冊(cè)或上網(wǎng)查詢， 選擇溫度傳感器、調(diào)節(jié)器、加熱爐控制器等設(shè)備（包括設(shè)備名稱、型號(hào)、性能指標(biāo)等） ；（ 3）. 設(shè)備選型要有一定的理論計(jì)算；（ 4）. 用所選設(shè)備構(gòu)成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，畫出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；（ 5）. 列出所能開設(shè)的實(shí)驗(yàn)，并寫出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、步驟、要求等課程設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)設(shè)計(jì)報(bào)告成績(jī)?cè)O(shè)計(jì)過程成績(jī)口試成績(jī)總成績(jī)（ 30%）（ 30%）（40%）。1歡迎下載精品文檔一摘要本文介紹了一個(gè)簡(jiǎn)單的溫度檢測(cè)與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2、。 該系統(tǒng)的被控對(duì)象為小型加熱爐，供電電壓為 220VAC，功率 2KW，被測(cè)溫度 1200 度，誤差不超過 1。本設(shè)計(jì)通過熱電偶測(cè)量加熱爐內(nèi)液體的溫度， 將熱電偶的輸出信號(hào)直接傳輸?shù)秸{(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器內(nèi)部集成有變送器， 并且可設(shè)定給定溫度值， 本實(shí)驗(yàn)為 1200 度。調(diào)節(jié)器將偏差信號(hào)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的 4 20MA或 15v 電信號(hào)。該信號(hào)輸出到調(diào)功器，可改變晶閘管導(dǎo)通時(shí)間， 從而調(diào)節(jié)輸出平均電壓的大小， 實(shí)現(xiàn)加熱爐溫度的控制。經(jīng)驗(yàn)證此控制器的性能指標(biāo)達(dá)到要求。二 系統(tǒng)框圖SP+調(diào)節(jié)器執(zhí)行器對(duì)象-被控PV參數(shù)檢測(cè)單元本系統(tǒng)中，檢測(cè)單元熱電偶， 調(diào)節(jié)器為集成變送器的數(shù)字調(diào)節(jié)器， 執(zhí)行器為可控硅調(diào)功器，被

3、控對(duì)象為加熱爐，被控參數(shù)為溫度。三 設(shè)備選型1 熱電偶熱電偶要求測(cè)溫度 1200 度，誤差不超過 1，所以決定了只能用鉑銠等貴金屬材料熱電偶。鉑銠熱電偶又稱高溫貴金屬熱電偶，鉑銠有單鉑銠（鉑銠10- 鉑銠）和雙鉑銠（鉑銠30- 鉑銠 6）之分，它們作為溫度測(cè)量傳感器, 通常與溫度變送器、調(diào)節(jié)器及顯示儀表等配套使用, 組成過程控制系統(tǒng)，用以直接測(cè)量或控制各種生產(chǎn)過程中0-1800 范圍內(nèi)的流體、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面等溫度。鉑銠熱電偶的工作原理是鉑銠熱電偶是由兩種不同成分的導(dǎo)體兩端接合成回路時(shí) , 當(dāng)兩接合點(diǎn)溫度不同時(shí)，就會(huì)在回路內(nèi)產(chǎn)生熱電流。如果熱電偶的工作端與參比端存在有溫差時(shí)，顯示儀表

4、將會(huì)批示出熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)所對(duì)應(yīng)的溫度值。基于測(cè)溫精度要求很高，所以選擇 s 型熱電偶， 即鉑銠 -10鉑型熱電偶。分允差等級(jí)名稱度級(jí)級(jí)號(hào)允差值測(cè)溫范圍允差值測(cè)溫范圍。2歡迎下載精品文檔鉑銠 10鉑 1或1.5 WRS或 WRPS（ 1+01300或01300WRS或 WRPK（ t-1100 ）0.25 *0.003 ）由表格知，當(dāng)選擇級(jí) s 型熱電偶時(shí)，其測(cè)溫等級(jí)可以達(dá)到 1. 本設(shè)計(jì)選擇鉑銠 - 鉑 WRP系列熱電偶。高溫貴金屬 ( 鉑銠 ) 熱電偶1、應(yīng)用適用于各種生產(chǎn)過程中高溫場(chǎng)合，廣泛應(yīng)用于玻璃及陶瓷及工業(yè)鹽浴爐等測(cè)溫。2、主要技術(shù)參數(shù)電氣出口： M20x1.5,NPT1/2精度

5、等級(jí)： I、 II防護(hù)等級(jí)： IP65偶絲直徑： 0.5公稱壓力：常壓3、型號(hào)及規(guī)格型 號(hào)分 度 號(hào)測(cè)溫范圍 保護(hù)管材料熱響應(yīng)時(shí)間規(guī)dWRP-130150S 16WRP2-130S0-1300WRP-131360S 25WRP2-131高鋁質(zhì)WRQ-130150S 16WRQ2-130R0-1300WRQ-131360S 25WRQ2-131WRR-130150S 16WRR2-130B0-1600剛玉管WRR-131360S 25WRR2-131格L x l300x150350x200400x250450x300550x400650x500900x7501150x10001650x15002

6、150x2000應(yīng)系統(tǒng)要求，可選擇WRP-130，熱響應(yīng)時(shí)間小于150s 的級(jí)熱電偶。2 調(diào)節(jié)器本設(shè)計(jì)采用數(shù)字調(diào)節(jié)器， 內(nèi)集成有變送器， 可直接接熱電偶， 將調(diào)節(jié)后的信號(hào)轉(zhuǎn)換為 4-20MA或 1-5V 的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。數(shù)字式 PID 調(diào)節(jié)器采用了先進(jìn)的嵌入。3歡迎下載精品文檔式微處理器，結(jié)構(gòu)緊湊，功能強(qiáng)；采用遵守 CAN2.0A協(xié)議的 82C250和 SJA1000 芯片，數(shù)據(jù)通信快遞精確，全數(shù)字化，全分散，全開放；具有廣泛的適用性，溫控范圍可達(dá) 01600：精度高，最小可以采樣 2uV 的信號(hào)；使用了獨(dú)立的 RAM 存儲(chǔ)器，各種參數(shù)可以隨時(shí)修改和保存： 面板上設(shè)有按鍵和 LED顯示屏，可以

7、實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)、更改各個(gè)參數(shù)，操作簡(jiǎn)單，工作可靠。本設(shè)計(jì)選擇 SDC40A數(shù)字指示調(diào)節(jié)器，其規(guī)格說明如下：SDC40A數(shù)字指示調(diào)節(jié)器SDC40A小型（ 96mm96mm）數(shù)字指示調(diào)節(jié)器是一種高精度指示調(diào)節(jié)器，可接受熱電偶、熱電阻、直流電壓、直流電流的輸入信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行控制。規(guī)格表記憶材料半導(dǎo)體不揮發(fā)性存儲(chǔ)器電源85264VAC,50/60Hz一般功能消耗功率25VA max環(huán)境溫度050環(huán)境濕度1090%RH(無(wú)結(jié)露 )重量約 750g類型熱電偶 , 熱電阻 , 直流電壓 / 電流 ( 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) )PV輸入采樣周期0.1S(PV1)精度0.1%FS偏置-1000 +1000U(U:工程單位 )(P

8、V2)類型420mACC,1 5VDCPV,SP 指示5位7段LED功能指示2位7段LED指示設(shè)定柱狀 LEDMV,OK指示 , 事件指示 ,RSW監(jiān)視設(shè)定點(diǎn)數(shù)1或8點(diǎn)可選量程可選擇SP 限制下限 :-1999 上限上限 : 下限 26000PID 參數(shù)組8(3D/AK/5K/9K/BK:4點(diǎn)冷卻 ,4 點(diǎn)加熱 )PID 自動(dòng)整定普通自整定 / 人工神經(jīng)原 +模糊推論整定 / 智能整定控制輸出輸出限幅下限 :0 上限上限 : 下限 100%變化率限制0.1 10.0%/100ms作用方式正 / 反作用可選擇SP 斜坡026000, 單位 :/h,0.1h./min,0.1/min通道數(shù)4或 1

9、2遠(yuǎn)程開關(guān)NOP,READY/RUN,AUTO/MANUAL,REMOTEL/LOCAL啟 /AT停, 正/ 反作RSW輸入功能用 ,SP 選擇 (PID 參數(shù)同時(shí) ),MV 固定輸出輸入2 的比例號(hào)選擇 , 計(jì)算機(jī)的饋方式 1/2事件 EV輸入類型集電極開路干接點(diǎn)點(diǎn)數(shù)2( 標(biāo)準(zhǔn)型 ),3或 8(選項(xiàng) )。4歡迎下載精品文檔類型PV,SP,DEV,|DEV|,MV,MFB( 馬達(dá)位置 ),ALarm, 回路診斷輸出型式ON/OF SPST接點(diǎn)回路數(shù)1 或 2(2G/3D/AK/5K/9K/BK型:1 點(diǎn))輔助輸出PV,SP,DEV,RSP,MV,MFB輸出功能(AUX)420mAbc(負(fù)載電阻

10、 680max)信號(hào)通訊功能RS-48581446083-001 硬防塵蓋附件 (單獨(dú)81446087-001 軟防塵蓋訂貨 )81446084-001 端子蓋選型表序號(hào)選型表說明基本型號(hào)C40A數(shù)字指示調(diào)節(jié)器0D時(shí)間比例 PID, 接點(diǎn)容量 :250VAC,5A( 阻性負(fù)載 )6D時(shí)間比例 PID, 電壓 :22.5VDC 10%2G位置比例 PID(M/M 驅(qū)動(dòng)繼電器 , 接點(diǎn)容量 250VAC)5G連續(xù)比例 PID(4 20mA)控制輸出3D加熱 / 冷卻輸出 , 繼電器輸出 +繼電器輸出AK加熱 / 冷卻輸出 , 繼電器輸出 +電流輸出5K加熱 / 冷卻輸出 , 電流輸出 +電流輸出9

11、K加熱 / 冷卻輸出 . 繼電器輸出 +電壓輸出BK加熱 / 冷卻輸出 , 電流輸出 +電壓輸出功能0標(biāo)準(zhǔn)型1 外給定型2 內(nèi)部串級(jí)型 電源AS 90 264VAC,50/60Hz 00 無(wú)選擇01 4點(diǎn) RSW02 增加 1SPDT事跡03 4 點(diǎn) PSW+1點(diǎn) SPDT選項(xiàng) (1)044點(diǎn) RSW+1點(diǎn) AUX051點(diǎn) SPDT+1點(diǎn) AUX064點(diǎn) RSW+1SPDT+1點(diǎn) AUX074點(diǎn) RSW+2點(diǎn) AUX081點(diǎn) SPDT+2點(diǎn) AUX094點(diǎn) RSW+1點(diǎn) SPDT+2點(diǎn) AUX0無(wú)選擇選項(xiàng) (2)18點(diǎn) RSW+5點(diǎn)事件 ( 集電極開路輸出 )28點(diǎn) RSW+事件 ( 集電極開

12、路輸出 )+RS485選項(xiàng) (3)00無(wú)選擇。5歡迎下載精品文檔D0附測(cè)試報(bào)告書T0熱帶處理注:1) 選項(xiàng) (1) 的 2 點(diǎn)輔助輸出不能用于2G/3D/AK/5K/9K/BK 選型2) 選項(xiàng) (1) 選項(xiàng) (2) 的組合見下表3 執(zhí)行器根據(jù)系統(tǒng)要求執(zhí)行器選擇可控硅調(diào)功器?？煽毓枵{(diào)功器就是一種以可控硅（晶閘管）為基礎(chǔ)，以智能數(shù)字控制電路為核心的電源功率控制電器。簡(jiǎn)稱可控硅調(diào)功器。又稱調(diào)功器、可控硅調(diào)壓器、電力調(diào)整器、電壓調(diào)整器、晶閘管調(diào)壓器、晶閘管調(diào)功器、晶閘管調(diào)整器、調(diào)壓器、晶閘管控制器、晶閘管交流電力控制器、可控硅調(diào)整器、可控硅控制器、電力控制器、可控硅交流電力控制器、電壓控制器等。具有效

13、率高、無(wú)機(jī)械噪聲和磨損、響應(yīng)速度快、體積小、重量輕等諸多優(yōu)點(diǎn)。目前可控硅調(diào)功器主要有兩種工作方式 , 一種是移相觸發(fā)工作方式 , 另一種是過零觸發(fā)工作方式 .(1).移相觸發(fā)工作方式 :利用數(shù)字電路或模擬電路 , 根據(jù)輸入控制信號(hào) , 計(jì)算出可控硅觸發(fā)控制角 , 并在過零后進(jìn)行延時(shí)觸發(fā) .(2). 過零觸發(fā)工作方式 :過零觸發(fā)工作方式通常分為二種, 第一種是定周期過零控制, 即在一個(gè)設(shè)定周期內(nèi)利用通斷比例控制輸出功率大?。坏诙N是變周期過零控制, 該工作方式下 , 輸出電壓對(duì)負(fù)載沖擊小。設(shè)計(jì)中選擇的調(diào)功器信息如下：Kt16P 系列單相可控硅調(diào)壓器/ 調(diào)功器（ 1） 功能概述Kt16P 系列單相

14、可控硅調(diào)壓器 / 調(diào)功器是具有高度智能化的新型功率控制設(shè)備，集移相調(diào)壓型和變周期過零調(diào)功型兩種觸發(fā)方式于一體，通過外部轉(zhuǎn)換開關(guān)可在兩種觸發(fā)方式之間任意轉(zhuǎn)換, 所以既可以做調(diào)壓器也可以做調(diào)功器。觸發(fā)板采用CPU控制，并具有看門狗保護(hù)，輸出全部采取隔離技術(shù)，可控硅采用德國(guó)原裝進(jìn)口模塊，過載能力強(qiáng)，可靠性高。設(shè)置方便，接線簡(jiǎn)單，具有多種保護(hù)功能。其有斜率調(diào)整、緩起動(dòng)、緩關(guān)斷、電流限制、過流保護(hù)，散熱器超溫保護(hù)等功能，與智能溫度控制儀表連接， 實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)控制， 適應(yīng)于感性負(fù)載、 阻性負(fù)載及各種電加熱設(shè)備。（ 2） 技術(shù)規(guī)格控制輸入信號(hào)電流輸入： 4-20mADC，輸入阻抗： 120 電壓輸入 (

15、訂貨時(shí)申明 )電源電壓： 220VAC 頻率 50HZ (380VAC訂貨申明 )冷卻方式： 100A及以上強(qiáng)制風(fēng)冷， 50A 及以下自然冷卻調(diào)節(jié)輸出范圍： (0-100%)Us Us 為電源電壓采樣周期 控制輸入信號(hào)： 10 次 / 每秒 負(fù)載電流： 50 次/ 每秒報(bào)警繼電器觸點(diǎn)容量： 220VAC 1A(阻性 )。6歡迎下載精品文檔運(yùn)行環(huán)境周圍溫度范圍： -10 50周圍濕度： 90%RH海拔高度：超過 1000 米因空氣密度減小應(yīng)降額使用絕緣阻抗：最小 20M 1000VDC 絕緣體強(qiáng)度： 2500VAC 1分鐘手動(dòng)調(diào)節(jié)電位器： 10K/2W（ 3）功能設(shè)定1） P1 電位器P1 電位

16、器是前置放大電位器， 目的是將 4-20mADC轉(zhuǎn)換為 0-5VDC，出廠已設(shè)置好，無(wú)需設(shè)置。2） P2 電位器P2 電位器為過電流報(bào)警設(shè)定電位器，出廠設(shè)置為：當(dāng)負(fù)載電流超過額定電流的1.1 倍時(shí)發(fā)生過流報(bào)警。可根據(jù)需要自行設(shè)置，設(shè)置方法( 設(shè)置時(shí)調(diào)壓器 / 調(diào)功器必須在移相調(diào)壓型觸發(fā)方式下才能進(jìn)行，如果你訂的是調(diào)功器，請(qǐng)先將USR和GND短路，設(shè)定好之后再斷開 ) ：比如你想讓調(diào)壓器 / 調(diào)功器在負(fù)載電流超過100A發(fā)生過電流報(bào)警， 那么你用手動(dòng)功能調(diào)節(jié)調(diào)壓器/ 調(diào)功器輸出的實(shí)際電流為50A，這時(shí)把兩位拔碼開關(guān)的第1 位( 即 SW-1)拔到左邊 ( 出廠已拔到右邊ON位置 ) ，再調(diào)節(jié) P

17、2 電位器直到三色指示燈STATE變?yōu)辄S色為止 ( 變?yōu)辄S色后不要再調(diào)節(jié)P2電位器 ) ，然后把拔碼開關(guān)的第1 位即 SW-1拔到右邊 ON位置，這樣就完成了，當(dāng)負(fù)載實(shí)際電流超過 100A 時(shí)調(diào)壓器 / 調(diào)功器就會(huì)發(fā)生過電流報(bào)警， 調(diào)壓器 / 調(diào)功器停止輸出，報(bào)警繼電器動(dòng)作，三色指示燈 STATE變?yōu)榧t燈直亮。3） P3 電位器P3 電位器為電流限制電位器，出廠設(shè)置為當(dāng)負(fù)載電流超過調(diào)壓器的額定電流時(shí)調(diào)壓器自動(dòng)減小輸出電壓直到負(fù)載電流小于調(diào)壓器的額定電流。 用戶可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要設(shè)置 P3 電位器。電流限制功能只有調(diào)壓才有這個(gè)功能，調(diào)功方式下沒有這功能。4） 兩位拔碼開關(guān) SW拔碼開關(guān)的第 1 位即

18、 SW-1拔到左邊的時(shí)候?yàn)檫^電流報(bào)警設(shè)置 ( 參照 4.2) 這時(shí)不發(fā)生過流報(bào)警，拔到右邊 ( 即 ON位置 ) 的時(shí)候，過電流報(bào)警功能起作用。 SW-2沒有定義。5） 控制端子 USR和 GND若 USR和 GND開路為調(diào)功狀態(tài)， USR和 GND短路為調(diào)壓狀態(tài)。6） 控制端子 RS和 GND若 RS和 GND開路為緩起動(dòng) ( 緩起動(dòng)時(shí)間為 15 秒) ，U1 和 GND短路為緩關(guān)斷 ( 緩關(guān)斷時(shí)間為 15 秒) 。（ 4） 調(diào)壓 / 調(diào)功說明 1) 移相調(diào)壓型移相調(diào)壓型是通過改變導(dǎo)通角的大小來調(diào)整輸出電壓，這種觸發(fā)方式連續(xù)性好，輸出電壓平穩(wěn)，無(wú)電壓沖擊，能夠限制瞬時(shí)電流，適合各種類型的負(fù)載

19、，目前變壓器，電感線圈以及變阻性負(fù)載均采用這種觸發(fā)方式。 但是這種觸發(fā)方式會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染。2） 變周期過零調(diào)功型變周期過零調(diào)功型是在正弦波的零點(diǎn)觸發(fā)， 以完整的正弦波為單位， 通過改變通。7歡迎下載精品文檔斷的正弦波的周期來調(diào)整輸出功率。 使導(dǎo)通的正弦波均勻分布， 電壓表、電流表的表針只有輕微的抖動(dòng)， 多臺(tái)調(diào)整器運(yùn)行時(shí)避免了電流的集中， 因?yàn)樵谡也ǖ牧泓c(diǎn)觸發(fā)所以對(duì)電網(wǎng)沒有污染， 功率因素高， 但無(wú)法限制瞬時(shí)電流， 故不能用于感性負(fù)載和變阻性負(fù)載，恒阻性負(fù)載一般都采用這種觸發(fā)方式。（5） 接線端子 C1和端子 C2為自動(dòng)信號(hào)輸入端。 1 為正， 2 為負(fù)，標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)為 420mA， 其

20、它信號(hào)訂貨申明。端子 GND、R1、R2 和 V0 為自動(dòng) / 手動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換輸入端。 手動(dòng)信號(hào)由手動(dòng)電位器提供，電位器的規(guī)格為 10K/2W；不需要手動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)將 R1 和 R2 短接即可 ( 出廠已短接)。端子 USR和 GND上的 SA2開關(guān)為調(diào)壓 / 調(diào)功轉(zhuǎn)換開關(guān)。 SA2斷開為變周期過零調(diào)功型， SA2閉合為移相調(diào)壓型。端子 RS和 GND上的 SA1開關(guān)為緩起停開關(guān)。 SA1開關(guān)斷開的時(shí)候可控硅調(diào)壓器 / 調(diào)功器處于運(yùn)行狀態(tài)， SA1開關(guān)閉合的時(shí)候可控硅調(diào)壓器 / 調(diào)功器處于停止?fàn)顟B(tài)。當(dāng) SA1開關(guān)從斷開變成閉合時(shí)，可控硅調(diào)壓器 / 調(diào)功器開始緩關(guān)斷，緩關(guān)斷完成后可控硅調(diào)壓器 / 調(diào)功

21、器進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)。當(dāng) SA1開關(guān)從閉合變成斷開時(shí)，可控硅調(diào)壓器 / 調(diào)功器開始緩起動(dòng)，緩起動(dòng)完后可控硅調(diào)壓器 / 調(diào)功器進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。( 在上電時(shí)如果 SA1開關(guān)處于斷開狀態(tài)， 可控硅調(diào)壓器 / 調(diào)功器也具有緩起動(dòng)功能。 )端子 9 和 10 是報(bào)警輸出端子，沒有報(bào)警時(shí)為常開，報(bào)警時(shí)為常閉。端子 L1 和 L2 為觸發(fā)板電源，觸發(fā)板電源必須與主回路電源一致， 否則將不能正常工作。8歡迎下載精品文檔四 接線圖。9歡迎下載精品文檔五 開設(shè)實(shí)驗(yàn)（一）溫度檢測(cè)與控制系統(tǒng)性能的測(cè)試及分析1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解溫度檢測(cè)與控制系統(tǒng)的原理及使用方法（2）學(xué)會(huì)對(duì)溫度檢測(cè)與控制系統(tǒng)的性能測(cè)試2 實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)要求通過測(cè)試加熱到一定溫度時(shí)需要的時(shí)間來反應(yīng)系統(tǒng)的響應(yīng)速度，通