控制仪表课程设计说明书

控制仪表课程设计

说明书

摘要

煤气炉是工业生产中常见的加热设备，广泛应用于冶金、机械、建材、化工等行业，其温度控制系统常见的控制技术有PID 控制、模糊控制技术等，但由于煤气炉是一个时变的、大滞后的被控对象，且升温具有单向性，很难建立精确的数学模型。而PID 控制因其成熟、容易实现、并具有可消除稳态误差的优点，基本能够满足系统性能要求。

KMM可编程程序调节器是一种多输入/输出、多功能、多用途的数学式控制仪表。它与模拟式调节器相比，具有与模拟仪表兼容，运算，控制及通信功能丰富、通用性强、可靠性高，使用维护方便等优点，用KMM进行系统设计，只要根据控制流程图进行组态即可，经过各种运算模块的不同组态能够实现多种控制功能，如平、PID控制、前馈控制等，非常简便。用它进行控制，P、I、D参数调整方便，数字显示直观，适合于小规模生产装置的控制、显示和操作，也能够经过通信接口挂到数据通道同集散控制系统连接起来，实现中、大规模的分散控制、集中监视、操作和管理。

一总体方案设计

煤气炉是工业生产的重要装置之一，它的任务是经过煤气的燃烧，产生一个理想的温度，以供生产、生活之用。在产品的工艺加工过程中，温度对产品质量的影响很大，温度检测和控制很

重要。基于常见的单回路控制系统结构简单但控制精度较低的实际，本设计提出了基于KMM可编程控制器的串级控制系统。1、串级控制系统

1.1 串级控制系统的基本概念

串级控制系统采用两套检测变送器和两个调节器，前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定，后一个调节器的输出送往调节阀。

前一个调节器称为主调节器，它所检测和控制的变量称主变量（主被控参数），即工艺控制指标；后一个调节器称为副调节器，它所检测和控制的变量称副变量（副被控参数），是为了稳定主变量而引入的辅助变量。

整个系统包括两个控制回路，主回路和副回路。副回路由副变量检测变送、副调节器、调节阀和副过程构成；主回路由主变量检测变送、主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程构成。

一次扰动：作用在主被控过程上的，而不包括在副回路范围内的扰动。二次扰动：作用在副被控过程上的，即包括在副回路范围内的扰动。

主参数（主变量）：串级控制系统中起主导作用的那个被调节参数称为主参数。

副参数（副变量）：其给定值随主调节器的输出而变化，能提前反应主信号数字变化的中间参数称为副参数。

主对象（惰性区）：主参数所处的那一部分工艺设备，它的输入信号是副变量，输出信号是主变量。

副对象（导前区）：副参数所处的那一部分工艺设备，它的输入信号是调节量输出信号，其输出信号是副参数。

主调节器：根据主参数与调节器给定值的偏差而动作，其输出作为调节器的给定值的那个调节器称之为主调节器。

副调节器：其给定值由主调节器的输出决定，并根据副参数对给定值的偏差动作的那个调节器称为副调节器。

主回路：断开副调节器的反馈回路后的整个外回路。

副回路：由副参数、副调节器及其所包括的一部分对象等环节所组成的闭合回路，副回路有时还称作随动回路。

1.2 串级控制系统的基本原理

串级控制系统的原理图如下1-1所示

根据图1-1能够得出串级控制系统的原理方框图的一般形式，如下图1-2所示