项目—电加热温度控制系统调试

1、1 2 某小型热水锅炉，其工艺流程如图某小型热水锅炉，其工艺流程如图1 1所示，冷水从所示，冷水从上部加入，经加热后由下部出水管供给用户。工艺要求上部加入，经加热后由下部出水管供给用户。工艺要求供水温度应保持在供水温度应保持在808011的数值上，现采用电加热的数值上，现采用电加热方式，要求采用位式控制和方式，要求采用位式控制和 PID PID 定值控制两种方法，定值控制两种方法，实现对水温的自动控制。实现对水温的自动控制。3 （1 1）根据控制方案正确选用控制仪表，并组成合理的控制系统）根据控制方案正确选用控制仪表，并组成合理的控制系统（位式和定值）；（位式和定值）； （2 2）认真做好相关

2、仪表和系统的运行前准备工作，并根据控制）认真做好相关仪表和系统的运行前准备工作，并根据控制要求合理地设置好调节器的参数（位式和定值）；要求合理地设置好调节器的参数（位式和定值）； （3 3）根据控制系统的特点与工艺要求，科学地调试系统以达到）根据控制系统的特点与工艺要求，科学地调试系统以达到一定的品质指标（位式和定值）；一定的品质指标（位式和定值）； （4 4）运行计算机监控系统，及时记录下不同系统的输出响应曲）运行计算机监控系统，及时记录下不同系统的输出响应曲线及相关数据（位式和定值）；线及相关数据（位式和定值）； （5 5）认真总结实验过程，并做好实验数据的整理与加工工作以）认真总结实验过

3、程，并做好实验数据的整理与加工工作以完成实验报告。完成实验报告。 4 1 1、进一步熟悉单回路温度控制系统的组成与工作原理。、进一步熟悉单回路温度控制系统的组成与工作原理。 2 2、研究、研究P P、PIPI、PDPD和和PIDPID四种调节器分别对温度系统的四种调节器分别对温度系统的控制作用。控制作用。 3 3、掌握好、掌握好PIDPID参数自整定的方法。参数自整定的方法。 1 1、THJ-2THJ-2型高级过程控制系统实验装置型高级过程控制系统实验装置 2 2、计算机、上位机、计算机、上位机MCGSMCGS组态软件、组态软件、RS232-485RS232-485转换器转换器1 1只、串口线

4、只、串口线1 1根根 3 3、万用表、万用表 1 1只只 图图2 2为一个单回路锅炉内胆动态水温定值控制系统结构为一个单回路锅炉内胆动态水温定值控制系统结构示意图。示意图。5图图2 2 单回路锅炉内胆动态水温定值控制系统结构示意图。单回路锅炉内胆动态水温定值控制系统结构示意图。6 四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤 1 1、按图、按图2 2要求，完成实验系统的接线。要求，完成实验系统的接线。 2 2、接通总电源和相关仪表的电源。、接通总电源和相关仪表的电源。 3 3、打开阀、打开阀F1-1F1-1、 F1-2F1-2、 F1-5F1-5和和 F1-13F1-13，关闭其它与本实验无关的阀。，

5、关闭其它与本实验无关的阀。用变频器用变频器- -磁力泵支路给锅炉内胆打满水。待实验投入运行以后，变频器磁力泵支路给锅炉内胆打满水。待实验投入运行以后，变频器- -磁力泵再以固定的小流量使锅炉内胆的水处于循环状态。磁力泵再以固定的小流量使锅炉内胆的水处于循环状态。 7 4 4、手动操作调节器输出，用计算机记录锅炉内胆中水温、手动操作调节器输出，用计算机记录锅炉内胆中水温的响应曲线，并由该曲线求得的响应曲线，并由该曲线求得K K、T T和和值，据此查表确定值，据此查表确定PIPI调节器的参数调节器的参数和和TITI，并整定之。，并整定之。 5 5、设置好温度的给定值，先用手操作调节器的输出，通、设

6、置好温度的给定值，先用手操作调节器的输出，通过三相移相调压模块给锅炉内胆加热过三相移相调压模块给锅炉内胆加热, ,等锅炉水温趋于给定值等锅炉水温趋于给定值且不变后，把调节器由手动切换为自动，使系统进入自动运且不变后，把调节器由手动切换为自动，使系统进入自动运行状态。行状态。 6 6、打开计算机，运行、打开计算机，运行MCGSMCGS组态软件，并进行如下的实验：组态软件，并进行如下的实验： 当系统稳定运行后，突加阶跃扰动（将给定量增加当系统稳定运行后，突加阶跃扰动（将给定量增加5%5%15%15%），观察并记录系统的输出响应曲线。），观察并记录系统的输出响应曲线。 7 7、通过反复多次调节、通过

7、反复多次调节PIPI的参数，使系统具有较满意的动的参数，使系统具有较满意的动态性能指标。用计算机记录此时系统的动态响应曲线。态性能指标。用计算机记录此时系统的动态响应曲线。 8 五、实验报告五、实验报告 1 1、用实验方法整定、用实验方法整定PIPI调节器的参数。调节器的参数。 2 2、作出比例、作出比例P P控制时，不同控制时，不同值下的阶跃响应曲线，并记下它们的余差值下的阶跃响应曲线，并记下它们的余差essess。 3 3、比例积分调节器（、比例积分调节器（PIPI）控制）控制 1) 1) 在比例调节控制实验的基础上，加上积分作用在比例调节控制实验的基础上，加上积分作用“I”I”，即把，即

8、把“I”I”（积分）（积分）设置为一参数，根据不同的情况，设置不同的大小。观察被控制量能否回到原设设置为一参数，根据不同的情况，设置不同的大小。观察被控制量能否回到原设定值的位置，以验证系统在定值的位置，以验证系统在PIPI调节器控制下，系统的阶跃扰动无余差产生。调节器控制下，系统的阶跃扰动无余差产生。 2) 2) 固定比例固定比例P P值（中等大小），然后改变调节器的积分时间常数值（中等大小），然后改变调节器的积分时间常数TITI值，观察值，观察加入阶跃扰动后被调量的输出波形和响应时间的快慢。加入阶跃扰动后被调量的输出波形和响应时间的快慢。 3) 3) 固定固定TITI于某一中等大小的值，然

9、后改变比例度于某一中等大小的值，然后改变比例度的大小，观察加阶跃扰动的大小，观察加阶跃扰动后被调量的动态波形和响应时间的快慢。后被调量的动态波形和响应时间的快慢。 4 4、分析、分析和和TITI值改变时，各给系统动态性能产生什么影响。值改变时，各给系统动态性能产生什么影响。 9 六、思考题六、思考题 1 1、消除系统的余差为什么采用、消除系统的余差为什么采用PIPI调节器，调节器，而不采用纯积分器？而不采用纯积分器？ 2 2、在温度控制系统中，为什么用、在温度控制系统中，为什么用PDPD和和PIDPID控制，系统的性能并不比用控制，系统的性能并不比用PIPI控制时有明显地控制时有明显地改善？改

10、善？ 3 3、内胆动态水的温度控制会比静态水时的、内胆动态水的温度控制会比静态水时的温度控制更容易稳定、性能更好？能否通过实温度控制更容易稳定、性能更好？能否通过实验验证一下？验验证一下？ 10 一、实验目的一、实验目的 1 1、了解位式温度控制系统的结构与组成。、了解位式温度控制系统的结构与组成。 2 2、掌握位式控制系统的工作原理及其调试方法。、掌握位式控制系统的工作原理及其调试方法。 二、实验设备二、实验设备 1 1、THJ-2THJ-2型高级过程控制系统实验装置型高级过程控制系统实验装置 2 2、计算机、上位机、计算机、上位机MCGSMCGS组态软件、组态软件、RS232-485RS232-485转换器转换器1 1只、只、串口线串口线1 1根根 3 3万用表万用表 1 1只只 11 1 1、按图、按图5 5要求，完成实要求，完成实验系统的接线。验系统的接线。 2 2、接通总电源和相关、接通总电源和相关仪表的电源