锅炉内胆水温与循环水流量串级控制系统

九江学院电子工程学院

电子工程学院课外学分设计报告

题目：锅炉内胆水温与循环水流量串级控制系统

姓名：曾志成黄家平龙建平学号：25、32、29 专业：自动化实验室：开放实验室班级：A1031

设计时间：2012年9月10日——2012年12月30 日

评定成绩：审阅教师：

目录

1．专业综合设计任务 (1)

2．方案设计与论证 (1)

3．硬软件设计 (1)

4．实现与测试 (6)

5．分析与总结 (6)

1.专业综合设计任务

本实验选择锅炉内胆和循环水组成串级控制系统。实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F2-1、F2-6、F1-12、F1-13全开，将锅炉出水阀门F2-11、F2-12关闭，其余阀门也关闭。将变频器A、B、C三端连接到三相磁力驱动泵（220V），打开变频器电源并手动调节变频器频率，给锅炉内胆和夹套贮满水。然后关闭变频器、关闭阀F1-12，打开阀F1-13，为给锅炉内胆供循环冷水作好准备。

具体实验内容与步骤可根据本实验的目的与原理参照本章第二节水箱液位串级控制中相应方案进行，实验的接线可按照下面电路图中的的接线图连接。

2. 方案设计与论证

本实验系统的主控量为锅炉内胆的水温T，副控量为锅炉内胆循环水流量Q，它是一个辅助的控制变量。内胆内的电热管持续恒压加热，执行元件为电动调节阀，它控制管道中流过的冷水的流量大小，以改变内胆中的水温。副回路是一个随动系统，要求副回路的输出能正确、快速地复现主调节器输出的变化规律，以达到对主控制量T的控制目的，因而副调节器可采用P控制。但选择流量作副控参数时，为了保持系统稳定，比例度必须选得较大，这样比例控制作用偏弱，为此需引入积分作用，即采用PI控制规律。引入积分作用的目的不是消除静差，而是增强控制作用。显然，由于副对象管道的时间常数远小于主对象锅炉内胆的时间常数，因而当主扰动（二次扰动）作用于副回路时，通过副回路的调节作用可快速消除扰动的影响。本实验系统结构图和方框图如图5-21所示。

图5-21 锅炉内胆水温与循环水流量串级控制系统

(a)结构图(b)方框图

3. 硬软件设计

图5-22 智能仪表控制温度-流量串级控制实验接线图

图5-23 远程数据采集控制温度-流量串级控制实验接线图

图5-24 DCS分布式控制温度-流量串级控制实验接线图

图5-25 S7-200PLC控制温度-流量串级控制实验接线图

图5-26 S7-300PLC控制温度-流量串级控制实验接线图

4. 实现与测试

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、F2-6、F1-13全开，将锅炉出水阀门F2-12关闭，其余阀门也关闭。将变频器输出A、B、C三端连接到三相磁力驱动泵（220V），打开变频器电源并手动调节其频率，给锅炉内胆贮一定的水量（要求至少高于液位指示玻璃管的红线位置），然后关闭阀F1-13，打开阀F1-12，为给锅炉夹套供冷水做好准备。

同时也研究好串级控制，控制好相应的阀门。

5. 分析与总结

首先了解单回路温度控制系统的组成与工作原理。其次研究P、PI、PD和PID四种调节器分别对温度系统的控制作用。再则了解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。最重要的是分析锅炉内胆动态水温与静态水温在控制效果上有何不同之处。同时要学会处理串级控制。

实验过程中遇到不少问题，但是都认真完成，在老师同学的帮助下完成。

参考文献：

［1］廖常初，s7-200 PLC编程及应用．机械工业出版社2007-8

［2］任彦硕，自动控制原理．机械工业出版社 2007-2

［3］高景德，王祥珩．交流电机的多回路理论[J]．清华大学学报，1987，27(1)：1-8 ［4］竺可桢．物理学[M]．北京：科学出版社，1973．1-3.

［5］郭琦.数据库系统开发技术.人民邮电出版社2003

［6］郝成.基于PC的DCS研究与应用.微计算机信息.2005.5

［7］范逸之，陈立元.Visual Basic 与RS-232串行通信控制.清华大学出版社.2002