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1、精选优质文档-倾情为你奉上锅炉内胆静态水温定值控制系统一、实验目的1了解单回路温度控制系统的组成与工作原理。2研究P、PI、PD和PID四种调节器分别对温度系统的控制作用。3了解PID参数自整定的方法及其参数整定在整个系统中的重要性。二、实验设备THJ-2型高级过程控制系统实验装置、计算机一台、万用表一个、实验连接线若干。三、实验原理本实验以锅炉内胆作为被控对象，内胆的水温为系统的被控制量。本实验要求锅炉内胆的水温稳定至给定量，将铂电阻TT1检测到的锅炉内胆温度信号作为反馈信号，在与给定量比较后的差值通过调节器控制三相调压模块的输出电压（即三相电加热管的端电压），以达到控制锅炉内胆水温的目的。
2、在锅炉内胆水温的定值控制系统中，其参数的整定方法与其它单回路控制系统一样，但由于加热过程容量时延较大，所以其控制过渡时间也较长，系统的调节器可选择PD或PID控制。本实验系统结构图和方框图如图3-9所示。图3-9 锅炉内胆温度特性测试系统(a)结构图 (b)方框图四、实验内容与步骤本实验选择锅炉内胆水温作为被控对象，实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F2-1、F2-2、F1-12、F1-13全开，其余阀门关闭。给锅炉内胆和夹套贮一定的水量（要求内胆至少高于液位指示玻璃管的红线位置，注意：内胆温度先加热到一定程度时，再加冷却水）。然后关闭阀F1-12。 1将SA-12挂件挂到屏上，并将挂件
3、的通讯线插头插入THJ-2型高级过程控制系统实验装置RS485通讯口上，将THJ-2型高级过程控制系统实验装置右侧RS485通讯线通过RS485/232转换器连接到计算机串口1，并按照下面控制屏接线说明连接实验系统。文字部分强电单相和的L、N端对应接到智能调节仪1和2电源的L、N端弱电调节仪1的信号输出7、5端对应接到SA-13A移相调控信号输入+、-端，调节仪2的信号输出7、5端对应接到SA-13A变频器1控制信号输入，温度传感器TT1的a、b、c端对应接到智能调节仪1的2、3、4输入端 参考参数：P=40；I=60-70；D=4；Sn=21；CF=0；ADDR=1； SV=40 ；diH=
4、100;dil=0;变频器频率：F=25Hz2接通总电源空气开关和钥匙开关，按下启动按钮，合上单相空气开关，给智能仪表上电。3打开上位机MCGS组态环境，打开“智能仪表控制系统”工程，然后进入MCGS运行环境，在主菜单中点击“实验五、锅炉内胆水温定值控制”，进入实验五的监控界面。4将智能仪表设置为“手动”，并将输出值设置为一个合适的值，调节仪2输出设置为45%（变频器以固定频率加冷却水），此操作可通过调节仪表实现。5合上电源控制柜的总开关，打开钥匙开关，按下启动按钮，打开三相电源开关，三相电加热管通电加热，适当增加/减少智能仪表的输出量，使锅炉内胆的水温平衡于设定值。6按经验法整定调节器参数，
5、选择PID控制规律，并按整定后的PID参数进行调节器参数设置。步骤：比例度，I：积分时间，D：微分时间红线：给定值 绿线：测量值1）=1由上图可以看出=1太小，过渡过程易振荡。2）=60由上图可以看出=60过大，输出很长的时间内无法跟踪输入，也就是说，过渡过程太过平缓，稳态误差较大。3）=40 10：27加上的阶跃信号由上图可以看出=40时，过渡过程没有振荡，且稳态误差不大，所以=40时最适合。比例系数调好后，试着加入积分时间。（10：27加上的阶跃信号）4）=40， I=80s由上图可以看出=40， I=80s时，积分时间过大，此时的积分作用太弱，过渡过程平缓，消除稳态误差过慢。（11：00
6、加上的阶跃信号）5）=40, I=10s由上图可以看出=40， I=10s时，积分时间过小，此时的积分作用太强，过渡过程振荡剧烈，消除稳态误差很快。（10：34加上的阶跃信号）6）=40， I=60s由上图可以看出=40， I=60s时，积分时间适合，此时的积分作用适中，过渡过程振荡不剧烈，消除稳态误差很快（11：14加上的阶跃信号）。在此基础上，再加上微分作用。7）=40，I=60s ，D=10s由上图可以看出=40， I=60s，D=10s时，微分时间过大，增加了过渡过程的波动程度（15：10加上的阶跃信号）。8）=40， I=60s ，D=2s由上图可以看出=40， I=60s，D=2s
7、时，微分时间过小，此时的过渡过程不稳定，最大偏差有点大（15：18加上的阶跃信号）。9）=40， I=60s ，D=4s由上图可以看出=40， I=60s，D=4s时，微分时间适合，此时的过渡过程稳定，最大偏差也不大（15：38加上的阶跃信号）。由此可以看出=40， I=60s，D=4s时，水温趋于稳定。7待锅炉内胆水温稳定于给定值时，将调节器切换到“自动”状态，待水温平衡后，突增（或突减）仪表设定值的大小，使其有一个正（或负）阶跃增量的变化（即阶跃干扰，此增量不宜过大，一般为设定值的515%为宜），于是锅炉内胆的水温便离开原平衡状态，经过一段调节时间后，水温稳定至新的设定值，记录此时智能仪表
8、的设定值、输出值和仪表参数，内胆水温的响应过程曲线将如图3-10所示。图3-10 锅炉内胆水温阶跃响应曲线8适量改变调节仪的PID参数，重复步骤7，用计算机记录不同参数时系统的响应曲线。9分别采用P、PI、PD控制规律重复实验，观察在不同的PID参数值下，系统的阶跃响应曲线。五、实验结果分析 1在温度控制系统中，用PD和PID控制，系统的性能并不比用PI控制时有明显地改善是因为加热过程容量时延较大，所以其控制过渡时间也较长。2锅炉内胆静态水温定值控制系统结构较简单，控制起来比较方便，能准确的锅炉内胆静态水温。其中，参数整定采用的是经验法，通过不同参数的设置 ，再看响应曲线的变化，从而找到了最佳参数，比例度越小，越快达到稳定。比例调节能快速抵消干扰的影响，同时利用积分调节消除残差，故当比例度小些，最后稳态误差较小。专心-专注-专业