某加熱爐溫度控制過(guò)程控制

1、 . - -可修編.學(xué) 號(hào)XX 城建大學(xué)過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書某加熱爐溫度控制 起止日期： 2021 年 6 月 23 日至 2021 年 6 月 27 日學(xué)生 XX班級(jí)成績(jī)指導(dǎo)教師 (簽字 )控制與機(jī)械工程學(xué)院控制與機(jī)械工程學(xué)院20212021 年年 6 6 月月 2727 日日XX 城建大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書20212021 -2021-2021 學(xué)年第學(xué)年第 2 2 學(xué)期學(xué)期控制與機(jī)械工程學(xué)院 電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè) 班級(jí) 13 電氣 11 班 學(xué)號(hào)課程設(shè)計(jì)名稱： 過(guò)程控制 設(shè)計(jì)題目： 某加熱爐溫度控制 . v完成期限：自 2021 年 6 月 23 日至 2021 年 6 月 27 日

2、共 1 周設(shè)計(jì)依據(jù)、要求及主要內(nèi)容：設(shè)計(jì)依據(jù)、要求及主要內(nèi)容： 一、設(shè)計(jì)任務(wù) 某溫度過(guò)程在階躍擾動(dòng)作用下，其溫度變化的數(shù)據(jù)如下：1 /qt h t/s0102030405060708090100150200/oC00.160.6511.51.61.81.91.951.981.992.02.02.0試根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一個(gè)超調(diào)量的無(wú)差控制系統(tǒng)。具體要求如下： 25%p（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇一定的辨識(shí)方法建立對(duì)象的數(shù)學(xué)模型；（2）根據(jù)辨識(shí)結(jié)果設(shè)計(jì)符合要求的控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)原理圖、控制規(guī)律選擇等 ；（3）根據(jù)設(shè)計(jì)方案選擇相應(yīng)的控制儀表；（4）對(duì)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)進(jìn)展仿真，整定運(yùn)行參數(shù)。二、設(shè)計(jì)要求 采用

3、MATLAB 仿真；需要做出以下結(jié)果：（1）超調(diào)量（2）峰值時(shí)間（3）過(guò)渡過(guò)程時(shí)間（4）余差（5）第一個(gè)波峰值（6）第二個(gè)波峰值（7）衰減比（8）衰減率（9）振蕩頻率（10） 全部 P、I、D 的參數(shù)（11） PID 的模型（12） 設(shè)計(jì)思路三、設(shè)計(jì)報(bào)告課程設(shè)計(jì)報(bào)告要做到層次清晰，論述清楚，圖表正確，書寫工整；詳見“課程設(shè)計(jì)報(bào)告寫作要求。四、參考資料1 何衍慶工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制1 版 ：化學(xué)工業(yè)，20042 邵裕森過(guò)程控制工程：機(jī)械工業(yè) 20003 過(guò)程控制教材指導(dǎo)教師簽字：教研室主任簽字：批準(zhǔn)日期： 年 月 日摘摘 要要. v在工業(yè)生產(chǎn)中必然地要求對(duì)加熱爐內(nèi)的溫度進(jìn)展有效的控制，使之保持在某一

4、特定的 X 圍內(nèi)。而溫度的維持又要求燃料在爐內(nèi)穩(wěn)定地燃燒。加熱爐燃燒過(guò)程是受隨機(jī)因素干擾的，具有大慣性、純滯后的非線性過(guò)程。本設(shè)計(jì)針對(duì)加熱爐燃燒控制系統(tǒng)，主要介紹的控制方案有單回路控制系統(tǒng)、串級(jí)比值控制系統(tǒng)、單穿插限幅控制系統(tǒng)、雙穿插限幅控制系統(tǒng)，并對(duì)每一種控制方案進(jìn)展了理論分析。運(yùn)用 MATLAB 軟件對(duì)溫度控制系統(tǒng)進(jìn)展了較為全面的仿真和性能分析。通過(guò)分析比擬可以得出結(jié)論，雙穿插限幅對(duì)加熱爐溫度的控制優(yōu)于其它的控制方案。雙穿插限幅的爐溫控制系統(tǒng)使煤氣流量和空氣流量相互限制，既防止了燃燒中冒黑煙，也防止了空氣過(guò)剩，到達(dá)控制加熱爐溫度，提高煤氣燃燒率，防止環(huán)境污染等目的。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：加熱爐；

5、單穿插限幅控制；雙穿插限幅控制； MATLAB 仿真目錄緒論緒論 1 1一對(duì)象模型的建立一對(duì)象模型的建立 2 21.11.1 數(shù)學(xué)模型概念數(shù)學(xué)模型概念 2 21.21.2 系統(tǒng)各裝置數(shù)學(xué)模型的建立系統(tǒng)各裝置數(shù)學(xué)模型的建立 3 3二儀表選型二儀表選型 4 42.12.1 單回路系統(tǒng)選擇原那么單回路系統(tǒng)選擇原那么 4 42.22.2 調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器 5 52.32.3 執(zhí)行器執(zhí)行器 7 72.42.4 變送器變送器 8 8. v2.52.5 檢測(cè)元件檢測(cè)元件 9 9三控制系統(tǒng)儀表配接圖及說(shuō)明三控制系統(tǒng)儀表配接圖及說(shuō)明 9 93.13.1 控制系統(tǒng)儀表配接說(shuō)明控制系統(tǒng)儀表配接說(shuō)明 9 9四加熱爐爐溫控

6、制系統(tǒng)仿真結(jié)果分析四加熱爐爐溫控制系統(tǒng)仿真結(jié)果分析 10104.14.1 根據(jù)數(shù)據(jù)畫出單位階躍曲線根據(jù)數(shù)據(jù)畫出單位階躍曲線 10104.24.2 爐溫單回路控制仿真爐溫單回路控制仿真 1010五參考文獻(xiàn)五參考文獻(xiàn) 1313 . - -可修編.緒論溫度控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來(lái)講，總體開展水平仍然不高，同日本、美國(guó)、德國(guó)等先進(jìn)國(guó)家相比，仍然有著較大的差距。成熟的溫控產(chǎn)品主要以“點(diǎn)位控制及常規(guī)的 PID控制器為主，它們只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，而用于較高控制場(chǎng)合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國(guó)內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并廣泛應(yīng)用的控制儀表較少。隨著我國(guó)

7、經(jīng)濟(jì)的開展及參加 WTO，我國(guó)政府及企業(yè)對(duì)此都非常重視，對(duì)相關(guān)企業(yè)資源進(jìn)展了重組，相繼建立了一些國(guó)家、企業(yè)的研發(fā)中心，開展創(chuàng)新性研究，使我國(guó)儀表工業(yè)得到了迅速的開展。隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)與應(yīng)用，近年來(lái)單片機(jī)開展十分迅速，一個(gè)以微機(jī)應(yīng)用為主的新技術(shù)革命浪潮正在蓬勃興起，單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到電力、冶金、化工、建材、機(jī)械、食品、石油等各個(gè)行業(yè)。傳統(tǒng)的溫度采集方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且精度差，單片機(jī)的出現(xiàn)使得溫度的采集和數(shù)據(jù)處理問題能夠得到很好的解決。溫度是工業(yè)對(duì)象中的一個(gè)重要的被控參數(shù)。然而所采用的測(cè)溫元件和測(cè)量方法也不一樣；產(chǎn)品的工藝不同，控制溫度的精度也不一樣。因此對(duì)數(shù)據(jù)采集的精度和采用的控制方法

8、也不一樣。傳統(tǒng)的控制方式已不能滿足高精度，高速度的控制要求，如溫度控制表溫度接觸器，其主要缺點(diǎn)是溫度波動(dòng) X圍大，由于它主要通過(guò)控制接觸器的通斷時(shí)間比例來(lái)到達(dá)改變加熱功率的目的，受儀表本身誤差和交流接觸器的壽命限制，通斷頻率很低。近幾年來(lái)快速開展了多種先進(jìn)的溫度控制方式，如：PID 控制，模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及遺傳算法控制等。這些控制技術(shù)大大的提高了控制精度，不但使控制變得簡(jiǎn)便，而且使產(chǎn)品的質(zhì)量更好，降低了產(chǎn)品的本錢，提高了生產(chǎn)效率。本系統(tǒng)要求有數(shù)據(jù)處理，顯示功能等,被控對(duì)象為一階慣性環(huán)節(jié)和一階積分環(huán)節(jié)的組合，慣性時(shí)間常數(shù)為 2s，開環(huán)增益 k=10，溫度控制 X 圍為 50150。一 對(duì)象模型

9、的建立1.1 數(shù)學(xué)模型概念 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型在控制系統(tǒng)的研究中有著相當(dāng)重要的地位，要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)展仿真處理，首先需要知道系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，而后才有可能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)展仿真。同樣，只有知道系統(tǒng)模型，才有可能在此根底上設(shè)計(jì)一個(gè)適宜的控制器，使系統(tǒng)響應(yīng)到達(dá)預(yù)期效果，滿足實(shí)際的工程需要。. v 在線性系統(tǒng)理論中，常用的數(shù)學(xué)模型形式有：傳遞函數(shù)模型系統(tǒng)的外部模型 、狀態(tài)方程模型系統(tǒng)的內(nèi)部模型 、零極點(diǎn)增益模型和局部分式模型等。這些模型之間都有著內(nèi)在的聯(lián)系，可以相互進(jìn)展轉(zhuǎn)換。 微分方程是控制系統(tǒng)模型的根底，一般來(lái)講，利用機(jī)械學(xué)、電學(xué)、力學(xué)等物理規(guī)律便可以得到控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)方程，這些方程對(duì)于線性定常連續(xù)系統(tǒng)而言是一種

10、常系數(shù)的微分方程。 控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)微分方程的建立基于以下兩個(gè)條件：1在給定量產(chǎn)生變化或擾動(dòng)出現(xiàn)之前，被控量的各階導(dǎo)數(shù)都為零，即系統(tǒng)是處于平衡狀態(tài)的，因此，在任一瞬間，由各種不同環(huán)節(jié)組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)用幾個(gè)獨(dú)立變量就可以完全確定系統(tǒng)的狀態(tài)。2建立的動(dòng)態(tài)微分方程式是以微小增量為根底的增量方程，而不是其絕對(duì)值的方程，因此，當(dāng)出現(xiàn)擾動(dòng)和給定量產(chǎn)生變化時(shí)，被控量和各獨(dú)立變量在其平衡點(diǎn)附近將產(chǎn)生微小的增量，微分方程式描述的是微小偏差下系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的增量方程，不是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變量的絕對(duì)值方程，也不是大偏差 X 圍內(nèi)的增量方程。動(dòng)態(tài)微分方程描述的是被控制量與給定量或擾動(dòng)量之間的函數(shù)關(guān)系，給定量和擾動(dòng)量可以看成系統(tǒng)的

11、輸入量，被控制量看成輸出量。建立微分方程時(shí)，一般從系統(tǒng)的環(huán)節(jié)著手，先確定各環(huán)節(jié)的輸入量和輸出量，以確定其工作狀態(tài)，并建立各環(huán)節(jié)的微分方程，而后消去中間變量，最后得到系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)微分方程。動(dòng)態(tài)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型有多種表達(dá)形式，可以是微分方程、差分方程，也可以是傳遞函數(shù)、狀態(tài)方程。微分方程描述的系統(tǒng)模型，通過(guò)求解微分方程，可以. v得到系統(tǒng)隨時(shí)間變化的規(guī)律，比擬直觀。但是，當(dāng)微分方程階次較高時(shí)，微分方程的求解變得十分困難，不易實(shí)現(xiàn)，而采用拉氏變換就能把問題的求解從原來(lái)的時(shí)域變換到復(fù)頻域，把微分方程變?yōu)榇鷶?shù)方程，而代數(shù)方程的求解通常是比擬簡(jiǎn)單的，求解代數(shù)方程后，再通過(guò)拉式反變換得到微分方程的解。傳遞函數(shù)是在

12、拉式變換的根底上，以系統(tǒng)本身的參數(shù)所描述的線性定常系統(tǒng)輸入量和輸出量的關(guān)系式，它表達(dá)了系統(tǒng)內(nèi)在的固有特性，而與輸入量或驅(qū)動(dòng)函數(shù)無(wú)關(guān)。它可以是有量綱的，也可以是無(wú)量綱的，視系統(tǒng)的輸入量、輸出量而定，它包含著聯(lián)系輸入量與輸出量所需要的量綱。它通常不能說(shuō)明系統(tǒng)的物理特性和物理構(gòu)造，許多物理性質(zhì)不同的系統(tǒng)卻有著一樣的傳遞函數(shù)，正如一些不同的物理現(xiàn)象可以用一樣的微分方程描述一樣。加熱爐具有大滯后、大慣性的特點(diǎn)，將加熱爐簡(jiǎn)化為一個(gè)帶有純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)，那么溫度對(duì)象傳遞函數(shù)為： 1-1( )1KeG STS-s此外，燃料流量對(duì)象和空氣流量對(duì)象本設(shè)計(jì)將把它們近似看成一階慣性環(huán)節(jié)，相應(yīng)的傳遞函數(shù)如下： 燃料

13、流量對(duì)象傳遞函數(shù)：1-2( )1KG STS空氣流量對(duì)象傳遞函數(shù)：1-3( )1KG STS1.21.2 系統(tǒng)各裝置數(shù)學(xué)模型的建立系統(tǒng)各裝置數(shù)學(xué)模型的建立. v1.PID 調(diào)節(jié)器數(shù)學(xué)模型的建立在溫度 PID 調(diào)節(jié)器中，有比例、積分、微分三個(gè)環(huán)節(jié)，比例、積分、微分在 PID 調(diào)節(jié)器中的作用如下：P 調(diào)節(jié)器的輸出與輸入成比例關(guān)系，只要有偏差存在，調(diào)節(jié)器的輸出立刻與偏差成比例的變化，因此比例調(diào)節(jié)作用及時(shí)迅速，這是它的一個(gè)顯著特點(diǎn)。但是這種調(diào)節(jié)器用在控制系統(tǒng)中，將會(huì)使系統(tǒng)出現(xiàn)余差。也就是說(shuō)，當(dāng)被控變量受干擾影響而偏離給定值后，不可能再回到原先數(shù)值上，因?yàn)槿绻豢刈兞恐岛徒o定值之間的偏差為零，調(diào)節(jié)器的輸

14、出不會(huì)發(fā)生變化，系統(tǒng)也就無(wú)法保持平衡。為了減小余差，可增大 Kp。Kp 越大，余差也越小。但是 Kp 增大將使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，容易產(chǎn)生振蕩。P 調(diào)節(jié)器一般用于干擾較小，允許有余差的系統(tǒng)中。具有比例積分運(yùn)算規(guī)律的調(diào)節(jié)器為 PI 調(diào)節(jié)器。對(duì) PID 調(diào)節(jié)器而言，當(dāng)微分時(shí)間 TD=0 時(shí)，調(diào)節(jié)器呈 PI 調(diào)節(jié)特性。只要偏差存在，積分作用的輸出就會(huì)隨時(shí)間不斷變化，直到偏差消除，調(diào)節(jié)器的輸出才穩(wěn)定下來(lái)。這就是積分作用能消除余差的原因。TI越短，積分速度越快，積分作用就越強(qiáng)。由于積分輸出是隨時(shí)間積累而逐漸增大的，故積分動(dòng)作緩慢，這樣會(huì)造成調(diào)節(jié)不及時(shí)，使系統(tǒng)穩(wěn)定裕度下降。因此積分作用一般不單獨(dú)使用，而是與

15、比例作用組合起來(lái)構(gòu)成PI 調(diào)節(jié)器，用于控制系統(tǒng)中。微分作用是根據(jù)偏差變化速度進(jìn)展調(diào)節(jié)。即使偏差很小，只要出現(xiàn)變化趨勢(shì)，就有調(diào)節(jié)作用輸出，故有超前調(diào)節(jié)之稱。在溫度、成分等控制系統(tǒng)中，往往引入微分作用，以改善控制過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性，不過(guò)在偏差恒定不變時(shí)，微分作用輸出為零，故微分作用也不能單獨(dú)使用。比例調(diào)節(jié)作用及時(shí)迅速，積分的作用是為了消除靜態(tài)誤差和穩(wěn)定控制對(duì)象的作用，微分的作用是為了克制加熱爐的大慣性。那么溫度 PID 調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)表示如下： 1-41)(TSKSKKSGdip空氣和燃料流量 PID 調(diào)節(jié)器設(shè)為純比例，即Kp 。如果系統(tǒng)承受一個(gè)階躍信號(hào)，此時(shí)執(zhí)行器由一個(gè)開度變化成另一開度，那么中間

16、就有一個(gè)過(guò)渡過(guò)程，但過(guò)渡過(guò)程時(shí)間通常比擬短。所以，可以將其傳遞函數(shù)近似為一階慣性環(huán)節(jié)，如下： 1-5( )1KG STS因?yàn)闀r(shí)間常數(shù)比擬小，在要求不是很準(zhǔn)確的場(chǎng)合也可以近似為比例。. v檢測(cè)和變送裝置把輸入信號(hào)和輸出信號(hào)看成線性化，在此作為一個(gè)比例環(huán)節(jié)來(lái)對(duì)待。由于加熱爐一般都屬于一階對(duì)象和帶純滯后的一階對(duì)象，被控對(duì)象傳遞函數(shù)可表示為： 1-61fscfKGTse 式中 Kf被控對(duì)象的放大系數(shù); Tf被控對(duì)象的時(shí)間常數(shù);純滯后時(shí)間。考慮被控對(duì)象為加熱爐爐溫，因此取 Kf= 1: Tf =3 , =3 所以加熱爐的傳遞函數(shù)為：二二 儀表選型儀表選型2.12.1 單回路系統(tǒng)選擇原那么單回路系統(tǒng)選擇原

17、那么單回路控制系統(tǒng)選擇被控參數(shù)時(shí)要遵循以下原那么：在條件許可的情況下，首先應(yīng)盡量選擇能直接反響控制目的的參數(shù)為被控參數(shù)；其次要選擇與控制目的有某種單值對(duì)應(yīng)關(guān)系的間接單數(shù)作為被控參數(shù)；所選的被控參數(shù)必須有足夠的變化靈敏度。故在本系統(tǒng)中選擇物料的出口溫度 作為被控參數(shù)。工業(yè)過(guò)程的輸入變量有兩類：控制變量和擾動(dòng)變量。其中，干擾時(shí)客觀存在的，它是影響系統(tǒng)平穩(wěn)操作的因素，而操縱變量是克制干擾的影響，使控制系統(tǒng)重新穩(wěn)定運(yùn)行的因素。而控制參數(shù)選擇的根本原那么為： 選擇對(duì)所選定的被控變量影響較大的輸入變量作為控制參數(shù)； 在以上前提下，選擇變化 X 圍較大的輸入變量作為控制參數(shù)，以便易于控制； 在的根底上選擇對(duì)

18、被控變量作用效應(yīng)較快的輸入變量作為控制參數(shù)，使控制系統(tǒng)響應(yīng)較快； 故本系統(tǒng)選擇燃料的流量 Qg 量作為控制參數(shù)。對(duì)溫度的控制算法, 采用技術(shù)成熟的PID 算法, 對(duì)于時(shí)間常數(shù)比擬大的系統(tǒng)來(lái)說(shuō), 其近似于連續(xù)變化, 因此用數(shù)字PID 完全可以得到比擬好的控制效果。簡(jiǎn)單的比例調(diào)節(jié)器能夠反響很快, 但不能完全消除靜差, 控制不準(zhǔn)確, 為了消除比例調(diào)節(jié)器中殘存的靜差, 在比例調(diào)節(jié)器的根底上參加積分調(diào)節(jié)器, 積分器的輸出值大小取決于對(duì)誤差的累積結(jié)果, 在差不變的情況下, 積分器還在輸出直到誤差為零, 因此參加積分調(diào)節(jié)器相當(dāng)于能自動(dòng)調(diào)節(jié)控制常量, 消除靜差, 使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。積分器雖然能消除靜差, 但使系

19、統(tǒng)響應(yīng)速度變慢。 進(jìn)一步改良調(diào)節(jié)器的方法是通過(guò)檢測(cè)信號(hào)的變化率來(lái)預(yù)報(bào)誤差, 并對(duì)誤差的變化作出響應(yīng), 于是在PI調(diào)節(jié)器的根底上再加上微分調(diào)節(jié)器, 組成比例、積分、微分( PID)調(diào)節(jié)器, 微分調(diào)節(jié)器的參加將有助于減小超調(diào), 克制振蕩, 使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定，同時(shí)加快了系統(tǒng)的穩(wěn)定速度,縮短調(diào)整時(shí)間, 從而改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能, . v其控制規(guī)律的微分方程為: (1-7)1(YPdtdXTXdtTXKDI傳遞函數(shù)為： (1-8)11 ()(GsTsTKsDIP用 PID 控制算法實(shí)現(xiàn)加熱爐溫度控制是這樣一個(gè)反響過(guò)程: 比擬實(shí)際物料出口溫度和設(shè)定溫度得到偏差, 通過(guò)對(duì)偏差的處理獲得控制信號(hào), 再去調(diào)節(jié)加熱

20、爐的燃料流量, 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)爐溫的控制。圖 2-1 電動(dòng) III 型調(diào)節(jié)器構(gòu)成方框圖2.22.2 調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器 實(shí)現(xiàn) PID 算法的控制儀表的主要類型大致分為電動(dòng)或氣動(dòng)，電動(dòng) I 型、II 型、III 型，單元組合儀表或是基地是儀表等。常用的控制儀表有電動(dòng) II 型、III 型。在串級(jí)控制系統(tǒng)中，選用的儀表不同，具體的實(shí)施方案也不同。電動(dòng) III 型和電動(dòng) II 型儀表就其功能來(lái)說(shuō)根本一樣，但是其控制信號(hào)不一樣，控制 II 型典型信號(hào)為，而電動(dòng) III 型儀表的典型信號(hào)為，此外。III 型儀mADC100mADC204表較 II 型儀表操作、維護(hù)更為方便、簡(jiǎn)捷，同時(shí) III 型儀表還具有完善的跟

21、蹤、保持電路，使得手動(dòng)切換非常方便，隨時(shí)都可以進(jìn)展切換，且保證無(wú)擾動(dòng)。 作用方式選擇：對(duì)于單回路控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)器正、反作用的選擇要根據(jù)控制系統(tǒng)所包括的各個(gè)環(huán)節(jié)的情況來(lái)確定，這樣只要根據(jù)被控參數(shù)與變送器放大倍數(shù)的符號(hào)及整個(gè)控制回路開環(huán)放大倍數(shù)的符號(hào)為“負(fù)的要求，就可以確定調(diào)節(jié)器的正、反作用。在本系統(tǒng)中，被控參數(shù)的放大倍數(shù)為的符號(hào)為“正，所以調(diào)節(jié)器應(yīng)選“負(fù)作用即反作用。本系統(tǒng)采用的 DDZ-III 型 PID 調(diào)節(jié)器 TDM-400。其主要技術(shù)參數(shù)見下表：表 2-1 DDZ-III 型 PID 調(diào)節(jié)器性能指標(biāo)名稱性能. vDDZ-III 型調(diào)節(jié)器接線端子如下列圖所示：圖 2-2 DDZ-III 型

22、調(diào)節(jié)器 TDM-400 接線端子圖2.32.3 執(zhí)行器執(zhí)行器執(zhí)行器在控制系統(tǒng)中的作用是承受來(lái)自控制器的控制信號(hào)，通過(guò)其本身開度的變化，從而到達(dá)控制流量的目的。執(zhí)行器在構(gòu)造上分為執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。其中執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括氣動(dòng)、電動(dòng)和液動(dòng)三大類，而液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用甚少，同時(shí)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中使用最廣泛的是氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因此執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇主要是指對(duì)氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇，由于氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作溫度 X 圍較大，防爆性能較好，故本系統(tǒng)選擇氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)并配上電/氣閥門定位器。調(diào)節(jié)閥的開、關(guān)形式需要考慮到以下幾種因素： 生產(chǎn)平安角度：當(dāng)氣源供氣中斷，或調(diào)節(jié)閥出故障而無(wú)輸出等情況下，應(yīng)該確保生產(chǎn)

23、工藝設(shè)備的平安，不至發(fā)生事故； 保證產(chǎn)品質(zhì)量：當(dāng)發(fā)生控制閥處于無(wú)源狀態(tài)而恢復(fù)到初始位置時(shí)，產(chǎn)品的質(zhì)量不應(yīng)降低； 盡可能的降低原料、產(chǎn)品、動(dòng)力損耗； 從介質(zhì)的特點(diǎn)考慮。輸入信號(hào)1-5V 直流電壓外給定信號(hào)4-20mA 直流電流輸入電阻 250輸出信號(hào)4-20mA 直流電流負(fù)載電阻250-750輸入與給定指示0-100%，指示誤差為1.0%輸出信號(hào)指示0-100%，指示誤差為2.5%整定參數(shù)F=1 情況下比例帶 Xp=2-500%連續(xù)可調(diào)，最大值刻度誤差2.5%；積分時(shí)間 Ti 有兩檔 0.01-2.5 分與 0.1-25 分。分別連續(xù)可調(diào)，最大值與最小值刻度誤差為%；2550微分時(shí)間 Td=0.

24、04-10 分，連續(xù)可調(diào)，最大刻度誤差為%2550干擾系數(shù) FIT/T1FD積分增益 KdKd10閉環(huán)跟蹤誤差%5 . 0. v綜合以上各種因素，在加熱爐溫度控制系統(tǒng)中，執(zhí)行器的調(diào)節(jié)閥選擇氣開閥：執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用正作用方式，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)正裝以實(shí)現(xiàn)氣開的氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)蝶閥。圖 2-3 電/氣閥門定位器和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥組成的系統(tǒng)框圖 調(diào)節(jié)閥的流量特性：調(diào)節(jié)閥的流量特性的選擇，在實(shí)際生產(chǎn)中常用的調(diào)節(jié)閥有線性特性、對(duì)數(shù)特性、拋物線特性和快開特性四種，在本系統(tǒng)中執(zhí)行器的調(diào)節(jié)閥的流量特性選擇等百分比特性。調(diào)節(jié)閥的口徑：調(diào)節(jié)閥的口徑的大小，直接決定著控制介質(zhì)流過(guò)它的能力。為了保證系統(tǒng)有較好的流通能力，需要使控制閥兩端的壓

25、降在整個(gè)管線的總壓降中占有較大的比例。1.本系統(tǒng)選用電/氣閥門定位器 ZPD-01 和薄膜氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥 ZMBS-16K。其主要技術(shù)參數(shù)見下表：表 2-3 ZPD-01 參數(shù)表名稱性能輸入信號(hào)4-20mADC輸出信號(hào)0-0.14MPa2.42.4 變送器變送器變送器在自動(dòng)檢測(cè)和控制系統(tǒng)中的作用，是對(duì)各種工藝參數(shù)，如溫度、壓力、流量、液位、成分等物理量進(jìn)展檢測(cè)，以供顯示、記錄或控制之用。無(wú)論是由模擬儀表構(gòu)成的系統(tǒng)，還是由計(jì)算機(jī)控制裝置構(gòu)成的系統(tǒng)，變送器都是不可缺少的環(huán)節(jié)，獲取準(zhǔn)確和可靠的過(guò)程參數(shù)值是進(jìn)展控制的根底。 本系統(tǒng)中的變送器用于溫度信號(hào)變送，應(yīng)選擇溫度變送器。其中較為常用的有模擬式溫度變送

26、器、一體化溫度變送器和智能式溫度變送器三種，本系統(tǒng)采用典型模擬式溫度變送器中的 DDZ-III 型熱電偶溫度變送器，屬平安火花型防暴儀表，還可以與作為檢測(cè)元件的熱電偶相配合，將溫度信號(hào)線性的轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。 DDZ-類儀表相對(duì)于 DDZ-類儀表的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是電流 X 圍不是從零開場(chǎng)，這樣就防止了把儀表不能正常工作誤認(rèn)為是輸出為零，所以應(yīng)選擇 DDZ-型 K 型熱電偶溫度變送器。本系統(tǒng)選擇型號(hào)為 HR-WP-20-1TC20K-W 的單輸入單輸出熱電偶溫度變送器。. v主要特點(diǎn)有：全智能、數(shù)字化、可編程；環(huán)境溫度、零點(diǎn)、滿幅自動(dòng)補(bǔ)償；符合國(guó)際電工委員會(huì) IEC61000 相關(guān)抗電磁干擾標(biāo)準(zhǔn)。其

27、主要技術(shù)參數(shù)見下表：表 2-4 熱電偶溫度變送器參數(shù)表2.52.5 檢測(cè)元件檢測(cè)元件溫度的測(cè)量方式有接觸式測(cè)溫和非接觸式測(cè)溫兩大類。本系統(tǒng)選擇接觸式測(cè)溫元件。其中較為常用的有熱電偶、熱電阻和集成溫度傳感器三種，由于系統(tǒng)對(duì)溫度的要求不是很高，一般的測(cè)溫元件即可滿足要求，應(yīng)選擇 K 型熱電偶作為測(cè)溫元件，其電路原理圖如下列圖所示：、圖 2-5 熱電偶電路原理圖三控制系統(tǒng)儀表配接圖及說(shuō)明控制系統(tǒng)儀表配接圖及說(shuō)明3.13.1 控制系統(tǒng)儀表配接說(shuō)明控制系統(tǒng)儀表配接說(shuō)明 接線圖主要由接線板 W、溫度變送器 KHR-WP-20-1TC20K-W 、電動(dòng) III型調(diào)節(jié)器 TTDM-400 、電/氣閥門定位器 ZZPD-01和氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥SZMBS-16K五個(gè)局部組成。K 型熱電偶的輸出接入溫度變送器 HR-WP-20-1TC20K-W 的輸入信號(hào)端 K1(- ，K2(+)；變送器輸出信號(hào)由 K9(+)，K10(-)端子接至電動(dòng) III 型調(diào)節(jié)器 TDM-400 的輸入信號(hào)端 T1(+)，T2(-)；調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)由 T13(+)，T14(-)端子接至電/氣閥門定位器 ZPD-01 的輸入信號(hào)端子 Z1(+)，Z2(-)；閥門定位器