锅炉温度控制系统过程控制 2文档格式.docx

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调节阀2控制输出的热水量。

电压调节电路实现对电加热管的控制，以此来调节水的温度。

通过温度变送传感器，将水温实时温度传到控制中心，从而形成闭环控制来调节锅炉内水的温度。

图1锅炉温度控制系统工艺设备

本系统所要保持的恒定参数是锅炉内胆温度给定值，即控制的任务是控制锅炉内胆温度等于给定值。

控制框图如图2所示。

图2锅炉内胆温度控制系统框图

本系统被控对象是1KW电加热管，被控制量是锅炉内胆的水温T，通过温度检测与变送器将检测的水温信号转化为电流信号，再通过3路热电阻输入模块ICP-7033信号转换为数字信号后，通过串行总线将信号输入计算机，在MCGS组态环境下，根据控制要求，将信号经过PID整定后，输出4~20mA的电流信号控制单相SCR调压装置输出电压，达到对加热管电压大小调节，从而达到控制锅炉内胆水温的作用。

第三章硬件介绍

在工控领域内，智能采集模块有着相当重要的地位，它可以通过串口通讯协议（RS232、RS485等）或其他通讯协议与PC机相连，并与外界现场信号直接相连或与由传感器转换过的外界信号相连，来实现对现场模拟信号的采集。

由PC机中的程序控制并处理采集到的现场信号，输出模拟控制信号，还可对开关量输入输出信号进行处理功能。

因此，智能采集模块在工业控制领域内有着极其广泛的应用。

本装置所使用的MCGS工控组态软件为了实现监控、记录现场的情况，将每种智能采集模块作为一个设备构件，挂在MCGS的设备窗口中，用来采集和处理现场信号和输出控制信号。

本实验装置采用了台湾威达公司的鸿格智能采集模块。

（一）、模块的功能介绍

鸿格ICP系列智能采集模块通过RS485等串行口通讯协议与PC相连，由PC中的程序控制并实现数据采集模块对现场的模拟量、开关量信号的输入和输出、脉冲信号的计数和测量脉冲频率等功能。

1、ICP7024模块:

4路电压型模拟输出，4路电流型模拟量输出。

电流输出范围：

0—20MA，4—20MA

电压输出范围：

-10V—10V，0—10V，-5—5V，0—5V

图3ICP-7024面板

接线方式：

电压型输入接线方式：

图4

电流型输出接线方式：

图5

2、ICP7033模块：

3路热电阻输入。

输入类型：

热电阻或镍电阻

2线制、3线制、4线制。

Pt100输入范围：

-100—100C，0—100C，0—200C，0—600C。

Pt1000输入范围：

-200—600C。

Ni输入范围：

-80—100C，0—100C。

图3ICP-7033面板

图6

（三线制）

图7

（二）、单相SCR调压模块

如图5所示的单相SCR调压模块，它是通过4~20mA电流控制信号控制单相220V交流电源在0~220V之间根据控制电流的大小实现连续变化。

本系统通过计算机中的组态软件MCGS进行PID整定后输出控制信号通过远程数据输出模块加到单相SCR调压装置的输入端，以此来控制加热管电流的大小。

图8单相SCR调压模块

第四章控制系统的连线

将三相电源的输出端U、V、W对应接到SCR移相调压器的输入端U、V、W，三相SCR移相调压器的输出端U0、V0、

W0接到三相电加热管输入端U0、V0、W0，变频器输出端A、B、C对应接到三相磁力泵（～220V）的A、B、C端。

内胆温度TT1铂电阻的1a、1b、1c端对应接到7033输入模块的第一通道的E1、S1、C1端，7024模块第一输出通道A/O的正端接到24V开关电源的正端，将7024模块第一输出通道A/O的负端接到三相电加热管4~20mA输入正端，三相电加热管4~20mA输入负端接到24V开关电源的负端。

用通信电缆连接到7033、7024的485通讯接口，再通过485/232转换器连接到计算机的COM2口上。

整个系统的结构见附录。

第五章调试与故障分析

按图2所示方块图的要求接成实验系统；

打开调节阀1、调节阀，关闭调节阀2，启动丹麦泵往锅炉进水，约经1-2分钟后，关闭丹麦泵（保证锅炉内胆里有水）；

打开单相Ⅰ、单相Ⅱ空气开关、电动调节阀、24VDC电源开关；

运行MCGS组态软件，进入锅炉内胆温度控制系统，把温度设定于某给定值（如：

将水温控制在80。

C），设置各项参数。

（一）、P调节使调节器工作在比例（P）调节器状态，此时系统处于开环状态。

实时曲线如图6：

图9P调节曲线

（二）、PI调节在比例调节器控制实验的基础上，待被调量平稳后，加入积分（“I”）作用，观察被控制量能否回到原设定值的位置；

固定比例P值（中等大小），然后改变积分时间常数I值，观察加入扰动后被调量的动态曲线；

固定I于某一中间值，然后改变比例P的大小，观察加扰动后被调量的动态曲线如图7。

图10PI调节曲线

（三）、PID调节在比例调节器控制实验的基础上，待被调量平稳后，引入积分（“I”）作用，使被调量回复到原设定值。

减小P，并同时增大I，观察加扰动信号后的被调量的动态曲线，验证在PI调节器作用下，系统的余差为零。

在PI控制的基础上加上适量的微分作用“D”，然后再对系统加扰动（扰动幅值与前面的实验相同），比较所得的动态曲线与用PI控制时的不同处。

选择合适的P、I和D，调节后的曲线如图8所示。

一般言之，用比例（P）调节器的系统是一个有差系统，比例度δ的大小不仅会影响到余差的大小，而且也与系统的动态性能密切相关。

比例积分（PI）调节器，由于积分的作用，不仅能实现系统无余差，而且只要参数δ，Ti调节合理，也能使系统具有良好的动态性能。

比例积分微分（PID）调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D的作用，从而使系统既无余差存在，又能改善系统的动态性能（快速性、稳定性等）。

图11PID调节曲线

第六章总结与体会

本次工程实践就是利用THJ-2型过程控制实验装置为硬件基础做锅炉内胆水温控制系统实验分析，采用MCGS组态软件在上位机实现显示和控制。

通过本次工程实践，来熟悉工业过程控制的控制流程以及其控制原理。

和以前做过的课程设计一样，经过两周的课程设计和学习巩固过程，我充分认识到理论联系实际能力的重要性。

另外还让我知道设计过程中应自始至终持有严谨的科学态度，不能存有一丝的侥幸心理。

首先设计中发现自己的理论知识掌握的不牢固。

其次就是在设计过程中出现了很多问题，但是自己不会具体情况具体分析。

开始，我从老师以及网络上找了很多资料，经过自己的慢慢研究，渐渐的知道了设计应该如何下手。

通过一段时间的参考和设计，脑子里有了一个大概的方案。

但是将方案具体落实到每一个环节的时候又出现了很多问题，经过老师的指导，才算基本完成任务。

这让我知道不管什么事都需要自己认真的去对待，仔细的去探讨，直到达到自己满意的效果。

总体来说，这次设计让我受益匪浅。

比如对于MCGS软件，之前是根本不懂的，经过唐老师的耐心指导，我已经基本能够运用行这个软件了，对其基本的编程也有了一些了解。

这次课程设计培养了我的设计思维，扩充了自己的理论知识。

我想对沈老师的指导表达我衷心的谢意。

在他耐心的指导下，使这次课程设计圆满完成任务。

感谢学校为我们提供实验装置和场所。

希望我们通过对实验该装置的了解和使用，进入企业后能够很快适应企业环境进入角色。

这次设计过程中还得到了其他老师和同学的指导和帮助，在此一并表示衷心的感谢。