項(xiàng)目—電加熱溫度控制系統(tǒng)調(diào)試

1、1 2 某小型熱水鍋爐，其工藝流程如圖某小型熱水鍋爐，其工藝流程如圖1 1所示，冷水從所示，冷水從上部加入，經(jīng)加熱后由下部出水管供給用戶(hù)。工藝要求上部加入，經(jīng)加熱后由下部出水管供給用戶(hù)。工藝要求供水溫度應(yīng)保持在供水溫度應(yīng)保持在808011的數(shù)值上，現(xiàn)采用電加熱的數(shù)值上，現(xiàn)采用電加熱方式，要求采用位式控制和方式，要求采用位式控制和 PID PID 定值控制兩種方法，定值控制兩種方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)水溫的自動(dòng)控制。實(shí)現(xiàn)對(duì)水溫的自動(dòng)控制。3 （1 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)）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）；（位式和定值）； （2 2）認(rèn)真做好相關(guān)

2、儀表和系統(tǒng)的運(yùn)行前準(zhǔn)備工作，并根據(jù)控制）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）；要求合理地設(shè)置好調(diào)節(jié)器的參數(shù)（位式和定值）； （3 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）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)（位式和定值）；一定的品質(zhì)指標(biāo)（位式和定值）； （4 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）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(xiàn)及相關(guān)數(shù)據(jù)（位式和定值）；線(xiàn)及相關(guān)數(shù)據(jù)（位式和定值）； （5 5）認(rèn)真總結(jié)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并做好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理與加工工作以）認(rèn)真總結(jié)實(shí)驗(yàn)過(guò)

3、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。完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 4 1 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。、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 2、研究、研究P P、PIPI、PDPD和和PIDPID四種調(diào)節(jié)器分別對(duì)溫度系統(tǒng)的四種調(diào)節(jié)器分別對(duì)溫度系統(tǒng)的控制作用?？刂谱饔?。 3 3、掌握好、掌握好PIDPID參數(shù)自整定的方法。參數(shù)自整定的方法。 1 1、THJ-2THJ-2型高級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置型高級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置 2 2、計(jì)算機(jī)、上位機(jī)、計(jì)算機(jī)、上位機(jī)MCGSMCGS組態(tài)軟件、組態(tài)軟件、RS232-485RS232-485轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器1 1只、串口線(xiàn)

4、只、串口線(xiàn)1 1根根 3 3、萬(wàn)用表、萬(wàn)用表 1 1只只 圖圖2 2為一個(gè)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)為一個(gè)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。示意圖。5圖圖2 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。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 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 1 1、按圖、按圖2 2要求，完成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的接線(xiàn)。要求，完成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的接線(xiàn)。 2 2、接通總電源和相關(guān)儀表的電源。、接通總電源和相關(guān)儀表的電源。 3 3、打開(kāi)閥、打開(kāi)閥F1-1F1-1、 F1-2F1-2、 F1-5F1-5和和 F1-13F1-13，關(guān)閉其它與本實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的閥。，

5、關(guān)閉其它與本實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的閥。用變頻器用變頻器- -磁力泵支路給鍋爐內(nèi)膽打滿(mǎn)水。待實(shí)驗(yàn)投入運(yùn)行以后，變頻器磁力泵支路給鍋爐內(nèi)膽打滿(mǎn)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)。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 4 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、手動(dòng)操作調(diào)節(jié)器輸出，用計(jì)算機(jī)記錄鍋爐內(nèi)膽中水溫的響應(yīng)曲線(xiàn)，并由該曲線(xiàn)求得的響應(yīng)曲線(xiàn)，并由該曲線(xiàn)求得K K、T T和和值，據(jù)此查表確定值，據(jù)此查表確定PIPI調(diào)節(jié)器的參數(shù)調(diào)節(jié)器的參數(shù)和和TITI，并整定之。，并整定之。 5 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、設(shè)

6、置好溫度的給定值，先用手操作調(diào)節(jié)器的輸出，通過(guò)三相移相調(diào)壓模塊給鍋爐內(nèi)膽加熱過(guò)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)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)。行狀態(tài)。 6 6、打開(kāi)計(jì)算機(jī)，運(yùn)行、打開(kāi)計(jì)算機(jī)，運(yùn)行MCGSMCGS組態(tài)軟件，并進(jìn)行如下的實(shí)驗(yàn)：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%5%15%15%），觀察并記錄系統(tǒng)的輸出響應(yīng)曲線(xiàn)。），觀察并記錄系統(tǒng)的輸出響應(yīng)曲線(xiàn)。 7 7、通過(guò)反復(fù)多次調(diào)節(jié)、通過(guò)

7、反復(fù)多次調(diào)節(jié)PIPI的參數(shù)，使系統(tǒng)具有較滿(mǎn)意的動(dòng)的參數(shù)，使系統(tǒng)具有較滿(mǎn)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(xiàn)。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(xiàn)。 8 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1 1、用實(shí)驗(yàn)方法整定、用實(shí)驗(yàn)方法整定PIPI調(diào)節(jié)器的參數(shù)。調(diào)節(jié)器的參數(shù)。 2 2、作出比例、作出比例P P控制時(shí)，不同控制時(shí)，不同值下的階躍響應(yīng)曲線(xiàn)，并記下它們的余差值下的階躍響應(yīng)曲線(xiàn)，并記下它們的余差essess。 3 3、比例積分調(diào)節(jié)器（、比例積分調(diào)節(jié)器（PIPI）控制）控制 1) 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”I”，即把，即

8、把“I”I”（積分）（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)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)在定值的位置，以驗(yàn)證系統(tǒng)在PIPI調(diào)節(jié)器控制下，系統(tǒng)的階躍擾動(dòng)無(wú)余差產(chǎn)生。調(diào)節(jié)器控制下，系統(tǒng)的階躍擾動(dòng)無(wú)余差產(chǎn)生。 2) 2) 固定比例固定比例P P值（中等大小），然后改變調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間常數(shù)值（中等大?。?，然后改變調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間常數(shù)TITI值，觀察值，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。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) 3) 固定固定TITI于某一中等大小的值，然

9、后改變比例度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)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。后被調(diào)量的動(dòng)態(tài)波形和響應(yīng)時(shí)間的快慢。 4 4、分析、分析和和TITI值改變時(shí)，各給系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能產(chǎn)生什么影響。值改變時(shí)，各給系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能產(chǎn)生什么影響。 9 六、思考題六、思考題 1 1、消除系統(tǒng)的余差為什么采用、消除系統(tǒng)的余差為什么采用PIPI調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器，而不采用純積分器？而不采用純積分器？ 2 2、在溫度控制系統(tǒng)中，為什么用、在溫度控制系統(tǒng)中，為什么用PDPD和和PIDPID控制，系統(tǒng)的性能并不比用控制，系統(tǒng)的性能并不比用PIPI控制時(shí)有明顯地控制時(shí)有明顯地改善？改

10、善？ 3 3、內(nèi)膽動(dòng)態(tài)水的溫度控制會(huì)比靜態(tài)水時(shí)的、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(guò)實(shí)溫度控制更容易穩(wěn)定、性能更好？能否通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一下？驗(yàn)驗(yàn)證一下？ 10 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?1 1、了解位式溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成。、了解位式溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成。 2 2、掌握位式控制系統(tǒng)的工作原理及其調(diào)試方法。、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)備二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 1 1、THJ-2THJ-2型高級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置型高級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置 2 2、計(jì)算機(jī)、上位機(jī)、計(jì)算機(jī)、上位機(jī)MCGSMCGS組態(tài)軟件、組態(tài)軟件、RS232-485RS232-485轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器1 1只、只、串口線(xiàn)串口線(xiàn)1 1根根 3 3萬(wàn)用表萬(wàn)用表 1 1只只 11 1 1、按圖、按圖5 5要求，完成實(shí)要求，完成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的接線(xiàn)。驗(yàn)系統(tǒng)的接線(xiàn)。 2 2、接通總電源和相關(guān)、接通總電源和相關(guān)儀表的電源