过程控制及DCS技术
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十、下次课任务布置
任务7.3：锅炉夹套水温PID整定，通过调研、资料查询、 小组讨论，；制作汇报文档
任务二 锅炉内胆水温PID整定操作
六、安全提示
1、实验前，锅炉内胆的水位必须高于热电阻的测 温点。 2、给定值必须要大于常温。 3、实验线路全部接好后，必须经指导老师检查认 可后，方可通电源开始实验。 4、在老师指导下将计算机接入系统，利用计算机 显示屏作记录仪使用，保存每次实验记录的数据 和曲线。
任务二 锅炉内胆水温PID整定操作
图4 “定周期过零调功型”触发方式的工作波形
任务二 锅炉内胆水温PID整定操作
图6 可控硅三种控制模式的工作波形
任务二 锅炉内胆水温PID整定操作
四、可控硅电力控制器的选用 1、选用知识一 ——单相“晶闸管调整器”的选 用 2、选用知识二 ——三相“晶闸管调整器”的选 用 3、产品知识——北京市朝阳自动化仪表厂单相晶 闸管调整器
知识目标 :1．温度检测方法。 2．温度控制原理。 3．PID整定方法。
素质目标 :培养自主学习能力，挖掘潜在创造力，激发设计才 能，培养团队意识、组织协调能力、创新思维能力，培养分析 和解决问题的能力。
任务二 锅炉内胆水温PID整定操作
一、课下完成任务情况检查
学生汇报温度控制系统的PID整定方法 选择一组学生进行操作
任务一 锅炉内胆温度二位式控制
任务二 锅炉内胆水温PID整定操作 任务三 锅炉夹套水温PID整定 任务四 锅炉夹套和内胆温度串级控制
任务二 锅炉内胆水温PID整定操作 Tuning the PID Parameter of the Inner
Boiler
能力目标 :1．能够正确整定水温PID参数。 2．能够实时检测和传输温度。
（2）“定周期过零调功型”触发方式
（3）“变周期过零调功型”触发方式
“变周期过零调功型”触发方式是从“定周期过零调功型”触发方式演变而 来的。即在满足“过零触发”和“输入信号和占空比的关系”两个前提条 件下，尽可能缩短控制周期，从而减小测量仪表的抖动，并提高控温的精 度，
（4）三种控制模式的性能对比及控制模式确定
任务二 锅炉内胆水温PID整定操作
可控硅电 力控制器
调节器
PID调节 给定值
温度 传感器
图1 温度控制系统原理图
任务二 锅炉内胆水温PID整定操作
（1）“调压型”触发方式
“调压型”触发方式，也称为“移相型”触发方式，即在交流电的半个周期 （正半周期或负半周期）内通过控制（移动）触发脉冲的相位，来调整“导 通时间”（又称导通角）和关断时间（又称控制角）的比例来达到改变输出 电压平均值的目的，输出的连续性比较好，被控参数比较稳定（见图3所 示）。
任务二 锅炉内胆水温PID整定操作
五、操作步骤
1、开通以丹麦泵、电动调节阀、电磁流量计以及锅炉内胆进水阀1、 阀4、阀11、阀15所组成的水路系统，关闭通往其他对象的切换阀。 2、将锅炉内胆的出水阀:阀14关闭。 3、检查电源开关是否关闭。 4、开启相关仪器和计算机软件，进入相应的实验六。 5、点击上位机界面上的“点击以下框体调出PID参数”按钮，设定好 给定值，并根据实验情况反复调整Ｐ、Ｉ、Ｄ三个参数，直到获得满 意的的测量值。 6、比例调节（P）控制 7、比例积分调节（PI）控制 8、比例微分调节器（PD）控制 9、比例积分微分（PID）调节器控制 10、用临界比例度法整定PID调节器的参数
三种控制模式各有优缺点，图6给出三种控制模式的波形，性能对比见表1 所示。从图6和表1可知，变周期过零调功方式，虽然只能用于各种纯阻性 负载，但其优点是十分明显的：对电网无干扰，能提高电网功率因数，节 能效果明显，所以越来越被广泛采用。
任务二 锅炉内胆水温PID整定操作
图3 “调压型”触发方式的工作波形
二、团体讨论、评价
分小组进行讨论，对刚刚的操作进行评价 选择一组学生进行操作
任务二 锅炉内胆水温PID整定操作
三、任务分析
控制原理
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。根据控制框图，采用DCS控制系统。
可控硅电力控制器
位式控制是一种间断式控制方式，由于热供给量与热需求量不能保持平衡，温 度必然存在一定的波动，对于控制质量要求高的场合，显然难于满足需要。必 须改进控制方式，使得热供给量能始终与热需求量相匹配，提高控制精度。随 着电力电子技术发展，研制成功了基于可控硅的大电流连续控制器——可控硅 电力控制器，由于其独特的优越性，目前在工业中已被广泛应用于各种电力设 备中，诸如窑炉、热处理炉、电气高温炉、合成电炉、变换脱硫加热炉、热处 理炉、热水炉、蒸汽锅炉、导热油炉、高周波机械、电镀设备、印染设备、涂 装设备、射出机、押出机等。
任务二 锅炉内胆水温PID整定操作
九、小结wenku.baidu.com学生课后自学布置
1、在阶跃扰动作用下，用PD调节器控制时，系统有没有 余差存在？为什么？ 2、在温度控制系统中，为什么用PD和PID控制，系统的 性能并不比用PI控制有明显地改善？ 3、连续温控与断续温控有何区别？为什么？
任务二 锅炉内胆水温PID整定操作
任务二 锅炉内胆水温PID整定操作
七、技能提高 ——操作
分小组操作 小组汇报
八、总结
1、用临界比例度法整定三种调节器的参数，并分别作出系统在这三 种调节器控制下的阶跃响应曲线。 2、作出比例调节器控制时，不同P值时的阶跃响应曲线，得到的结论 是什么？ 3、分析PI调节器控制时，不同P和I值对系统性能的影响？ 4、绘制用PD调节器控制时系统的动态波形。 5、绘制用PID调节器控制时系统的动态波形。
任务7.3：锅炉夹套水温PID整定，通过调研、资料查询、 小组讨论，；制作汇报文档
任务二 锅炉内胆水温PID整定操作
六、安全提示
1、实验前，锅炉内胆的水位必须高于热电阻的测 温点。 2、给定值必须要大于常温。 3、实验线路全部接好后，必须经指导老师检查认 可后，方可通电源开始实验。 4、在老师指导下将计算机接入系统，利用计算机 显示屏作记录仪使用，保存每次实验记录的数据 和曲线。
任务二 锅炉内胆水温PID整定操作
图4 “定周期过零调功型”触发方式的工作波形
任务二 锅炉内胆水温PID整定操作
图6 可控硅三种控制模式的工作波形
任务二 锅炉内胆水温PID整定操作
四、可控硅电力控制器的选用 1、选用知识一 ——单相“晶闸管调整器”的选 用 2、选用知识二 ——三相“晶闸管调整器”的选 用 3、产品知识——北京市朝阳自动化仪表厂单相晶 闸管调整器
知识目标 :1．温度检测方法。 2．温度控制原理。 3．PID整定方法。
素质目标 :培养自主学习能力，挖掘潜在创造力，激发设计才 能，培养团队意识、组织协调能力、创新思维能力，培养分析 和解决问题的能力。
任务二 锅炉内胆水温PID整定操作
一、课下完成任务情况检查
学生汇报温度控制系统的PID整定方法 选择一组学生进行操作
任务一 锅炉内胆温度二位式控制
任务二 锅炉内胆水温PID整定操作 任务三 锅炉夹套水温PID整定 任务四 锅炉夹套和内胆温度串级控制
任务二 锅炉内胆水温PID整定操作 Tuning the PID Parameter of the Inner
Boiler
能力目标 :1．能够正确整定水温PID参数。 2．能够实时检测和传输温度。
（2）“定周期过零调功型”触发方式
（3）“变周期过零调功型”触发方式
“变周期过零调功型”触发方式是从“定周期过零调功型”触发方式演变而 来的。即在满足“过零触发”和“输入信号和占空比的关系”两个前提条 件下，尽可能缩短控制周期，从而减小测量仪表的抖动，并提高控温的精 度，
（4）三种控制模式的性能对比及控制模式确定
任务二 锅炉内胆水温PID整定操作
可控硅电 力控制器
调节器
PID调节 给定值
温度 传感器
图1 温度控制系统原理图
任务二 锅炉内胆水温PID整定操作
（1）“调压型”触发方式
“调压型”触发方式，也称为“移相型”触发方式，即在交流电的半个周期 （正半周期或负半周期）内通过控制（移动）触发脉冲的相位，来调整“导 通时间”（又称导通角）和关断时间（又称控制角）的比例来达到改变输出 电压平均值的目的，输出的连续性比较好，被控参数比较稳定（见图3所 示）。
任务二 锅炉内胆水温PID整定操作
五、操作步骤
1、开通以丹麦泵、电动调节阀、电磁流量计以及锅炉内胆进水阀1、 阀4、阀11、阀15所组成的水路系统，关闭通往其他对象的切换阀。 2、将锅炉内胆的出水阀:阀14关闭。 3、检查电源开关是否关闭。 4、开启相关仪器和计算机软件，进入相应的实验六。 5、点击上位机界面上的“点击以下框体调出PID参数”按钮，设定好 给定值，并根据实验情况反复调整Ｐ、Ｉ、Ｄ三个参数，直到获得满 意的的测量值。 6、比例调节（P）控制 7、比例积分调节（PI）控制 8、比例微分调节器（PD）控制 9、比例积分微分（PID）调节器控制 10、用临界比例度法整定PID调节器的参数
三种控制模式各有优缺点，图6给出三种控制模式的波形，性能对比见表1 所示。从图6和表1可知，变周期过零调功方式，虽然只能用于各种纯阻性 负载，但其优点是十分明显的：对电网无干扰，能提高电网功率因数，节 能效果明显，所以越来越被广泛采用。
任务二 锅炉内胆水温PID整定操作
图3 “调压型”触发方式的工作波形
二、团体讨论、评价
分小组进行讨论，对刚刚的操作进行评价 选择一组学生进行操作
任务二 锅炉内胆水温PID整定操作
三、任务分析
控制原理
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。根据控制框图，采用DCS控制系统。
可控硅电力控制器
位式控制是一种间断式控制方式，由于热供给量与热需求量不能保持平衡，温 度必然存在一定的波动，对于控制质量要求高的场合，显然难于满足需要。必 须改进控制方式，使得热供给量能始终与热需求量相匹配，提高控制精度。随 着电力电子技术发展，研制成功了基于可控硅的大电流连续控制器——可控硅 电力控制器，由于其独特的优越性，目前在工业中已被广泛应用于各种电力设 备中，诸如窑炉、热处理炉、电气高温炉、合成电炉、变换脱硫加热炉、热处 理炉、热水炉、蒸汽锅炉、导热油炉、高周波机械、电镀设备、印染设备、涂 装设备、射出机、押出机等。
任务二 锅炉内胆水温PID整定操作
九、小结wenku.baidu.com学生课后自学布置
1、在阶跃扰动作用下，用PD调节器控制时，系统有没有 余差存在？为什么？ 2、在温度控制系统中，为什么用PD和PID控制，系统的 性能并不比用PI控制有明显地改善？ 3、连续温控与断续温控有何区别？为什么？
任务二 锅炉内胆水温PID整定操作
任务二 锅炉内胆水温PID整定操作
七、技能提高 ——操作
分小组操作 小组汇报
八、总结
1、用临界比例度法整定三种调节器的参数，并分别作出系统在这三 种调节器控制下的阶跃响应曲线。 2、作出比例调节器控制时，不同P值时的阶跃响应曲线，得到的结论 是什么？ 3、分析PI调节器控制时，不同P和I值对系统性能的影响？ 4、绘制用PD调节器控制时系统的动态波形。 5、绘制用PID调节器控制时系统的动态波形。