锅炉内胆水温与循环水流量串级控制系统
锅炉温度-流量串级控制方案设计
锅炉温度-流量串级控制方案设计下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢！本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注！Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!锅炉温度流量串级控制方案设计1. 简介在工业生产中，锅炉是一个至关重要的设备，控制锅炉的温度和流量对于保证生产的稳定运行和安全性至关重要。
毕业设计18锅炉温度串级控制系统
由于本次设计选用的是电阻丝加热炉，属于电加热形式， 应该选择温度控制器作为执行机构，选用对应的MJYD-JL20型单相交流模块。 PLC控制器输出的数字量经过D/A转换成温度控制器可识 别的模拟电压信号后，根据不同的电流值，MJYD-JL-20型 单相交流模块输出相应的电压值从而控制电阻丝两端的电 压值，达到调节温度的目的。
致谢
这次毕业设计是我在大学里过得最充实、 最有意义、最开心的一段经历，让我为大 学画出了一个圆满的句号。感谢老师，感 谢同学，感谢在设计过程中所有帮助过我 的人！
ＭＡＤＯ２接线图
输出接线图
CPM1A-MAD02-CH 屏 蔽 电 缆 + V+ 电 压 输 出 电压输入 屏蔽电缆
输入接线图
CPM1A-MAD02-CH V+ 250E I+
+
I+ 电 流 输 出
_ COM 10K 0V
COM
+
V+
0V
电流输入 _ FG
I+
COM
250E
FG
10K 0V
执行器的选择
系统硬件的设计
温度检测电路单元
PLC及其配套的MAD02
执行器的选择 系统电气原理图
温度检测电路单元
JCJ100G接线示意图
PLC及其配套的MAD02
在本次设计中选用的是日本OMRON（立石）公司推出的 CPM2A型可编程控制器，型号为CPM2A-40CDR-A 。
在本次设计中，需要进行温度信号的采集，但采集过来的 信号为模拟信号，而PLC所能存储并进行处理的信号为数 字信号，因此，需要对采集到的温度信号，进行相应的模 数转换，以便实现锅炉温度的串级控制。相应地，PLC输 出的为数字信号，必须进行D/A转换形成模拟量才能实现 对执行器的控制。由于本次设计选用PLC作为控制工具， 所以应选择转换模块或与所选用PLC相配套的器件。因此 本次设计选用CPM2A—MAD02作为本设计中的A/D、D/A 转换器件。
水温——循环水流量串级控制系统的研究与设计
中 ， 温 与 水 流 量 是 非 常 重 要 的 控 制 因 素 ， 温 度 因 滞 后 性 ２ ２ 智 能 仪 表 ＲＳ ８ 水 而 ． ４ ５通 信
比 较 强 ， 以控 制 起 来 比较 困难 。 所
智 能 仪 表 Ｒ ４ ５通 信 要 考 虑 到 （ ） 模 干 扰 问 题 ： Ｓ Ｓ８ １共 Ｒ－
级 系 统 进 行 控 翩 ， 用 ＭＣ 并 ＧＳ组 态 软 件 建 立 组 态 界 面 在 计 压 超 出此 范 围 时 就 会 影 响通 信 的 稳 定 可 靠 ， 至 损 坏 接 口 。 甚 算机 上运行实 现组态监控 。
（ ） ＭＩ ２ Ｅ 问题 ： 发送驱动器 输出信号 中 的共 模部 分需要 一个 返 回通路 ， 若没有一个低 阻的返 回通 道 （ 号地 ） 则 以辐 射 信 ，
本 文 是 以 实 验 室 的 ＴＨＳ 一 高 级 过 程 控 制 系 统 实 验 ４ ５接 口采 用 差 分 方 式 传 输 信 号 方 式 ， 统 只 需 检 测 两 线 之 Ａ １型 ８ 系 装置 为平 台 ， 以模 拟 锅 炉 内 胆 水 温 与 循 环 水 流 量 构 成 的 串 间 的电位差来 检 测 信 号 。但 收 发 器 有 一定 的共 模 电压 范
级控 制系统为 研究对象 。建立 一个 基本 的计 算机 控制 软硬 围 ， －８ ＲＳ４ ５收 发 器 共 模 电 压 范 围 为 一 ７ ＋ １ Ｖ， 有 满 足 ～ ２ 只
件 平 台 ， 用 智 能 仪 表 对 锅 炉 水 温 与 循 环 水 流 量 构 成 的 串 采
这 个 条 件 ， 个 网 络 才 能 正 常 工 作 。 当 网 络 线 路 中 共 模 电 整
表 。ＡＩ０ Ｐ智 能 调 节 器 具 有 模 糊 逻 辑 Ｐ Ｄ 调 节 及 参 数 自 ８８ Ｉ ２ ４ 仪 表 数 据 的读 写 ．
锅炉温度串级控制系统
过程控制仪表课程设计题目：锅炉温度串级控制系统学生姓名：安春雨薛龙朝常玉龙班级：生产过程0901指导老师：张娓娓2011年06月08日•电阻炉是现代工业生产的主要装备，在国民经济建设中具有举足轻重的作用。
本次设计是根据电阻炉温度控制技术的发展要求而设计的一种温度实时串级控制系统。
其控制原理、思想非常适用于自动化程度比较高的企业以及现场环境比较复杂的控制场所。
本系统利用温度传感器、变送器、PLC及其配套的A/D转换器件MAD02、上位计算机等，完成了电阻炉温度可编程控制器串级控制系统的设计，以CX-Programmer、Windows为平台，通过上位机和下位机软件的设计，实现电阻炉温度的实时串级控制。
变送器选择的几个基本原则如下①尽可能选择测量误差小的测量元件。
②尽可能选择快速响应的测量元件与变送设备。
③正确采用微分超前补偿。
④合理选择测量点位置并正确安装。
⑤对测量信号作必要的处理。
锅炉温度串级控制系统框图锅炉温度串级控制系统工作原理•选取炉出口温度为主被控参数（简称主参数），选取炉膛温度为副被控参数（简称副参数），把炉出口温度调节器的输出作为炉膛温度调节器的给定值。
这样，扰动对出口温度的影响主要由炉膛温度调节器（称为副调节器）构成的控制回路（称副回路）来克服，扰动对炉出口温度的影响则由出口温度调节器（称为主调节器）构成的控制回路（称为主回路）来消除。
•用高精度的铂电阻传感器对电热锅炉的水温进行实时精确测量,用JCJ100G温度变送器把传感器的输出信号转换成0～5V标准电压信号,再送入8位的MAD02进行A/D转换,从而实现自动检测。
控制部分采用PID算法,经过PID运算产生的控制信号u(k)是数字信号，将其送入012通道实现D/A 转换，此时在MAD02的输出端就形成了模拟信号，将此模拟信号送入执行机构（温度控制器）。
实时更新PWM控制输出参数,控制可控硅,最终实现对炉温的高精度控制。
热电阻的温度特性系统检测部分采用铂电阻传感器测量输入信号，铂是目前最好的热电阻材料，它在国际使用温标中13.81K～630.74℃范围内作为基准器的复现温标。
温度和流量串级控制方案和原理
第三章控制系统的控制方案及原理3.1 控制方案的确定温度流量串级控制实验是以串级控制系统来控制换热器热水出口温度，以换热器冷水流量为副对象，流量变动的时间常数小，时延小，控制通路短，从而可加快提高响应速度，缩短过渡过程时间，符合副回路选择的超前，快速，反应灵敏等要求。
换热器热水出口温度为主对象，冷水流量的改变需要经过一定时间后通过换热器的热交换才能反映到换热器热水出口温度，时间常数比较大，时延大。
将主调节器的输出作为副调节器的给定，而副调节器的输出控制执行器。
反复调试，使第二支路的流量快速稳定在给定值上，这时给定值应与负反馈值相同。
若参数比较理想，且主回路扰动较小，经过副回路的及时控制校正，不影响换热器热水出口温度。
如果扰动比较大或参数并不理想，则经过副回路的校正，还将影响主回路的温度，此时再由主回路进一步调节，从而完成克服上述扰动，使换热器热水出口温度调节到给定值上。
例如当通过调节变频器改变左边水泵的频率时，即改动了热水的流量，将立即影响到换热器热水出口温度，如果没有副回路，主回路将产生校正作用，克服扰动对温度的影响。
但是由于副回路的存在，加快了校正作用，使扰动对主回路的温度影响较小。
串级控制系统方框图如图 3-1 所示，各个回路独立调整结束，使得主调节器输出与副调节器给定值相差不是太远。
副回路对FT102进行控制，这个反应比较快，副回路控制目的是很快把流量控制回给定值。
主回路对换热器热水出口温度TE103进行控制。
可以在换热器热水出口加入主回路干扰，要平衡这个干扰，则需要经过流量调整，通过 FT102来平衡这图3-1 换热器热水出口温度和冷水流量串级控制框图电磁流量计FT102AI0换热器热水出口温度TE103AI1调节阀FV101AO03.2 主、副调节器控制规律的选择在串级控制系统中，主、副调节器所起的作用是不同的。
主调节器起定值控制作用，副调节器起随动控制作用，这是选择控制规律的基本出发点。
仪表控制图例
图1.1 单回路控制系统方框图图1.2 双容液位定值控制系统(a)结构图 (b)方框图图1.3 三容液位定值控制系统(a)结构图 (b)方框图图1.4 锅炉夹套水温定值控制系统(a)结构图 (b)方框图图1.5 单闭环流量定值控制系统图1.6 锅炉内胆温度位式控制系统(a)结构图 (b)方框图图2.1 串级控制系统方框图R-主参数的给定值； C1-被控的主参数； C2-副参数；f1(t)-作用在主对象上的扰动； f2(t)-作用在副对象上的扰动。
图2.2 水箱液位串级控制系统(a)结构图 (b)方框图图2.3 三闭环液位控制系统(a)结构图 (b)方框图图2.4 锅炉夹套与内胆温度串级控制系统(a)结构图 (b)方框图图2.5 锅炉内胆水温与循环水流量串级控制系统(a)结构图 (b)方框图图2.6 盘管出口水温与锅炉内胆水温串级控制系统(a)结构图 (b)方框图图2.7 盘管出口水温与热水流量串级控制系统(a)结构图 (b)方框图图2.8 下水箱液位与进水流量串级控制系统(a)结构图 (b)方框图(a)(b)图3.1 （1）管式加热炉温度流量串级控制系统（燃油流量Q为副参数）(a)方框图 (b) 结构图D1:原料油流量,初始温度表，D2:燃油压力(流量)，D3:喷油蒸汽压力,配风,炉膛漏风,环境温度.燃油成分等（2）管式加热炉温度压力串级控制系统（燃料压力为副参数）（3）管式加热炉温度串级控制系统（炉膛温度T1为副参数）图3.2 加热炉三变量控制系统图3.3 脱硫加热器流量比值控制系统图3.4 换热器温度串级控制系统(a)出口温度-加热蒸汽流量串级控制(b) 出口温度-加热蒸汽压力串级控制图3.5 换热器温度前馈-比值控制系统图3.6 反应器温度串级控制系统。
水温——循环水流量串级控制系统的研究与设计
水温——循环水流量串级控制系统的研究与设计论述了模拟锅炉内胆水温与循环水流量构成的串级控制系统的研究过程。
本次设计以THSA-1型过程综合自动化控制系统实验台及其实验装置为平台，采用AI808P智能仪表对温度——流量串级控制系统进行控制，并通过MCGS组态软件进行上位机监控，说明了主副调节器参数改变对系统性能的影响、阶跃扰动作用于副对象和主对象时对系统的影响。
标签：水温；循环水流量；串级控制；智能仪表控制；MCGS在一些工业过程控制如冶炼、钢铁、化工等工业生产中，水温与水流量是非常重要的控制因素，而温度因滞后性比较强，所以控制起来比较困难。
本文是以实验室的THSA-1型高级过程控制系统实验装置为平台，以模拟锅炉内胆水温与循环水流量构成的串级控制系统为研究对象。
建立一个基本的计算机控制软硬件平台，采用智能仪表对锅炉水温与循环水流量构成的串级系统进行控制，并用MCGS组态软件建立组态界面在计算机上运行实现组态监控。
1 系统组成采用PLC为控制器，在进行A/D、D/A转换和LED显示时存在较多难题，内部编程较为复杂，价格昂贵等；采用智能仪表控制则不同，AI808P智能仪表作为控制器它包括报警，显示及控制功能，使用较方便，价格适中，可根据现场情况实时改变内部参数对系统进行控制。
采用智能仪表对锅炉内胆水温与循环水流量串级控制系统进行控制。
2 系统硬件设计2.1 智能仪表机AI808P智能调节器对系统所需的硬件进行选择要根据系统控制框图结合THSA综合自动化过程控制平台提供的硬件模块来进行。
智能仪表选择THSA-1型实验平台提供的AI808P智能仪表。
AI808P智能调节器具有模糊逻辑PID调节及参数自整定功能的先进控制算法。
在误差大时，运用模糊法进行调节，以消除PID饱和积分现象；当误差减小时，采用改进后的PID算法进行调节，并能在调节中自动学习和记忆被控对象的部分特征以使效果最优化。
其具有无超调、高精度、参数确定简单，对复杂对象也能获得较好控制效果等特点。
锅炉温度串级控制系统
过程控制仪表课程设计题目：锅炉温度串级控制系统学生姓名：班级：学号：指导老师：2011年06月08日目录摘要 (2)1系统简介 (2)1.1 控制方式的确定 (3)1.2 检测元件和执行机构的选择 (4)1.2.1 检测元件的选择 (4)1.2.2 执行机构的选择 (4)1.2.3 微型计算机的选择 (4)1.2.4 输入输出通道及外围设备的选择 (6)2设计方案及仪表选型2.1系统控制硬件的设计2.1.1系统的原理框图.2.1.2 温度检测电路单元 (7)2.1.3 执行器的选择 (14)2.1.4 控制系统仪表配接图及说明2.1.5 仪表型号清单2.2 系统控制的软件设计3系统仿真的实现4设计总结参考文献 (20)摘要电阻炉是现代工业生产的主要装备，在国民经济建设中具有举足轻重的作用。
本次设计是根据电阻炉温度控制技术的发展要求而设计的一种温度实时串级控制系统。
其控制原理、思想非常适用于自动化程度比较高的企业以及现场环境比较复杂的控制场所。
本系统利用温度传感器、变送器、PLC及其配套的A/D转换器件MAD02、上位计算机等，完成了电阻炉温度可编程控制器串级控制系统的设计，以CX-Programmer、Windows为平台，通过上位机和下位机软件的设计，实现电阻炉温度的实时串级控制。
1、系统简述随着我国国民经济的快速发展，锅炉的使用范围越来越广泛。
而锅炉温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制,有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量和产量。
现代锅炉的生产过程可以实现高度的机械化，这就为锅炉的自动化提供了有利条件。
锅炉自动化是提高锅炉安全性和经济性的重要措施。
目前，锅炉的自动化主要包括自动检测、自动调节、程序控制、自动保护和控制计算五个方面。
实现锅炉自动化能够提高锅炉运行的安全性、经济性和劳动生产率，改善劳动条件，减少运行人员。
锅炉是工业企业重要的动力设备，其任务是供给合格稳定的蒸汽或热水，以满足负荷的需要。
基于MATLAB的锅炉水温与流量串级控制系统的设计
基于MATLAB的锅炉水温与流量串级控制系统的设计目录摘要 (2)Abstract (3)1 概述 (4)1.1过程控制 (4)1.2串级控制系统 (6)1.3 MA TLAB软件 (7)1.4 MCGS组态软件 (8)2 PID控制器原理 (10)2.1 PID控制器简介 (10)2.2 PID控制系统 (11)2.3 PID控制参数的整定及方法 (12)2.3.1 PID控制参数的整定简介 (12)2.3.2 PID控制参数整定方法 (12)3 建立被控对象模型 (15)3.1 被控对象建模 (15)3.2 测量被控对象阶跃响应曲线 (16)3.3求取被控对象传递函数 (17)4 控制方案的设计及仿真 (22)4.1 设计控制系统框图 (22)4.2 Simulink控制系统仿真 (23)4.3仿真结果分析 (24)4.4 串级控制与单回路控制系统抗干扰性能仿真 (26)5 结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录：英语资料及译文 (32)摘要本设计针对锅炉温度控制问题，综合应用过程控制理论以及近年来兴起的仿真技术、计算机远程控制、组态软件，设计了锅炉温度流量串级控制系统。
首先，通过实验法建立锅炉的数学模型，得到锅炉温度与进水流量之间的传递函数，通过对理论设计的控制方案进行仿真，得到较好的响应曲线，为实际控制系统的实现提供先决条件。
其次，使用智能仪表作为控制器，组建现场仪表过程控制系统，通过参数整定，得到较好现场控制效果。
再次，实现积分分离的PID控制算法。
关键词：水温流量串级控制系统 PID控制仪表过程控制系统计算机过程控制系统AbstractThe purpose of this thesis is to design the liquid level's concatenation control system of the double capacity water tank. This design makes full use of the automatic indicator technique ﹑the computer technique﹑the communication technique and the automatic control technique in order to realize concatenation control of water tank's liquid. First, I carry out the analysis of the controlled objects' model, and use the experimental method to calculate the transfer function of the model .Next, I Design the concatenation control system and use the dynamic simulation technique to analyze the capability of control system. Afterwards, I design and set up the indicator process control system, realize PID control of the liquid level with intelligence indicator. Finally, I design and set up the long distance computer control system in virtue of the data collection module ﹑MCGS soft and digital PID controller，accomplish control system experiment and analyze the outcome.1 概述1.1过程控制1．工业过程控制的发展概况自本世纪30年代以来，伴随着自动控制理论的日趋成熟，自动化技术不断地发展并获得了惊人的成就，在工业生产和科学发展中起着关键性的作用。
水温与循环水流量串级控制系统的建模与控制
在诸如冶炼、钢铁、化工等由过程控 制系统组成的现代工业生产中， 水温与 水流量是非常重要的控制因素， 其中温 度因滞后性比较强， 所以控制起来比较 复 杂 。 本 文 以 实 验 室 的 THSA-1 型 高 级 过程控制系统实验装置为平台， 采用智 能 仪 表 、MCGS 组 态 软 件 对 锅 炉 水 温 与 循环水流量构成的串级系统进行控制与 监控。结合串级控制系统的结构与规律， 较好地完成水温与循环水流量串级控制 系统的建模与控制。
数，一般很小可忽略。 调节阀的流量特
I
I
f
四、 锅炉内胆水温与循环水流量串
级控制系统的数学模型
系统水温度是主控制量，水流量为
辅助变量控制系统温度，则系统的数学
模型为温度特性模型与流量特性模型
相乘。
w0（s）＝
K01 （T01s+ 1 ）
e-τs
k02 （T02s+ 1 ）
=5
e-45s
23
e-3s
333.7s+1 （8.25s+1）
六、结论 本文的串级控制系统采用串级控 制 方 式 ， 流 量 控 制 选 用 PI 控 制 的 目 的 是引入积分作用增强控制作用， 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 作用于副回路时， 通过副回路的调节 作用可以快速的消除扰动的影响。 串 级控制回路系统增加了副回路， 能迅 速克服进入副回路扰动的影响。 当扰 动进入副回路后， 副被控变量检测到 扰动的影响， 并通过副回路的定值作 用及时调节操纵变量， 使副被控变量 回复到副设定值， 从而使扰动对主被 控变量的影响减少。 副环回路对扰动 进行粗调，主环回路对扰动进行细调。 副调节器具有粗调的作用， 主调节器 具有细调的作用。 因此，串级控制系统 能够迅速克服进入副环扰动的影响， 并使系统余差大大减小。 参考文献： 1、邵裕森,戴 先 中.过 程 控 制 工 程[M]. 机 械 工 业 出 版 社 ,2005. 2、邵 裕 森.过 程 控 制 及 仪 表[M].上 海 交 通 大 学 出 版 社 ,1995. 3、吴 勤 勤.电 动 控 制 仪 表 及 装 置 [M]. 化 学 工 业 出 版 社 ,1990. 4、陈润泰,许琨.检测技术与智能仪表 [M].中 南 工 业 大 学 出 版 社 ,1990. 5、刘 宝 坤.计 算 机 过 程 控 制 系 统 [M]. 机 械 工 业 出 版 社 ,2005. （作者单位：陕西理工学院）
锅炉夹套和内胆温度串级控制实验相关知识
（二零一二年三月化工学院 科研训练报告 学生姓名：岳超系 别：过程装备与控制工程系专 业：过程装备与控制工程班 级：过控08--1班实习地点：薛家湾热电厂指导教师：白竞平学校代码： 10128学 号： 200820506086锅炉夹套和内胆温度串级控制实验相关知识一串级控制系统：串级控制系统-----两只调节器串联起来工作，其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系统。
1.基本概念即组成结构2.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。
3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。
2.串级控制系统的工作过程3.当扰动发生时，破坏了稳定状态，调节器进行工作。
根据扰动施加点的位置不同，分种情况进行分析：1）扰动作用于副回路2）扰动作用于主过程3）扰动同时作用于副回路和主过程4.分析可以看到：在串级控制系统中，由于引入了一个副回路，不仅能及早克服进入副回路的扰动，而且又能改善过程特性。
副调节器具有“粗调”的作用，主调节器具有“细调”的作用，从而使其控制品质得到进一步提高。
5.系统特点及分析1*改善了过程的动态特性，提高了系统控制质量。
2* 能迅速克服进入副回路的二次扰动。
3* 提高了系统的工作频率。
4* 对负荷变化的适应性较强二串级控制系统的设计1. 主回路的设计串级控制系统的主回路是定值控制，其设计单回路控制系统的设计类似，设计过程可以按照简单控制系统设计原则进行。
管式加热炉温度-流量串级控制系统的设计
过程控制系统课程设计题目:管式加热炉温度-流量串级控制系统的设计摘要当今世界，随着人们物质生活水平的提高以及市场竞争的日益激烈，产品的质量和功能也向更高的档次发展，制造产品的工艺过程变得越来越复杂，为满足优质、高产、低消耗，以及安全生产、保护环境等要求，做为工业自动化重要分支的过程控制的任务也愈来愈繁重，无论是在大规模的结构复杂的工业生产过程中，还是在传统工业过程改造中，过程控制技术对于提高产品质量以及节省能源等均起着十分重要的作用。
为了能将课程中所学理论知识初步尝试应用于实践，本次设计将采用过程控制系统原理来实现工业生产控制问题的解决，通过设计一个温度-流量串级控制系统来实现对管式炉加热原料油的温度控制。
管式加热炉是石油工业中重要的设备之一，它的任务是把原油加热到一定的温度，以保证下一道工序的顺利进行。
加热炉的工艺过程为：燃料油经雾化后在炉膛中燃烧，被加热油料流过炉膛四周的排管后，就被加热到出口温度。
本此设计内容包括总体方案设计，系统原理阐述，系统框图与结构的搭建，变量检测环节，变量变送环节，控制器，调节阀，联锁保护等环节的具体选择与设计，最终形成一个可行可靠的完整串级过程控制系统方案，力图通过具体应用获得理论知识的进一步提升，并为工业生产提出可行性建议。
关键字：流量温度串级控制目录1.管式加热炉温度控制系统的设计意义 (1)1.1管式加热炉简介 (1)1.2温度控制系统设计意义 (1)2.管式加热炉温度控制系统工艺流程及控制要求 (2)3.总体方案设计 (3)3.1传统简单控制系统 (3)3.2串级控制系统 (4)3.3管式加热炉温度-流量串级控制系统控制原理及调节过程 (5)4.系统的设计与参数整定 (7)4.1主回路设计 (7)4.2副回路设计 (7)4.3主副调节器调节规律的选择 (7)4.4主副调节器正反作用方式的确定 (8)4.5控制系统的参数整定 (8)5.所需检测元件、执行元件及调节仪表技术参数 (9)5.1温度变送器 (9)5.2温度检测元件 (10)5.3流量检测及变送 (10)5.4调节阀 (11)5.5联锁保护 (11)6.组态软件设计 (12)6.1 新建工程 (12)6.2 连接设备及设备测试 (13)6.3 数据词典 (13)6.4 建立画面 (14)6.5 调试执行...................................................................................................... 错误！未定义书签。
09.锅炉内胆水温与循环水流量串级控制
锅炉内胆水温与循环水流量串级控制一、强电连线三相电源输出端U、V、W对应连接三相SCR移相调压装置的三相电源输入端U、V、W；三相SCR移相调压装置的三相调压输出端U0、V0、W0接三相电加热管输入端U0、V0、W0；三相电源输出端U、V、W对应连接三相磁力泵（～380V）的输入端U、V、W；电动调节阀～220V输入L、N端接单相电源Ⅲ的3L、3N；二、实验结构图三、实验步骤1. 按上述要求连接实验系统，打开对象相应的水路（打开阀F1-1、F1-2、F1-5、F1-13，其余阀门均关闭）。
2. 用电缆线将对象和DCS控制台连接起来。
3. 手动控制电动阀支路将锅炉内胆和夹套打满水。
4. 合上DCS控制屏电源，启动服务器和主控单元。
5. 在工程师站的组态中选择“DCSsystem”工程进行编译下装。
6. 启动操作员站，选择运行界面中的实验15，进入实验十五流程图。
7. 启动对象总电源，并合上相关电源开关（三相电源、24V电源、变频器），开始实验（如果是控制柜，打开三相电源总开关、三相电源、单相开关，并同时打开三相调压模块和三相磁力泵电源开关、电动调节阀电源开关、控制站电源开关）。
8. 手动调节SCR调压输出，使锅炉内胆恒温加热至设定值并保持平衡。
9. 在流程图的各测量值上点击左键，弹出主控和副控PID窗口，按经验数据预先设置好副调节器的比例度。
10.用反应曲线法整定主调节器的PI参数（具体见THJ-2高级过程控制系统实验指导书相关部分）。
11. 手动操作主调节器的输出，控制电动阀的开度来改变流入内胆水的流量Q的大小，当内胆的水温趋于给定值并稳定不变时，把主调节器由手动切换为自动。
12. 当系统稳定运行后，给温度设定值加一个适当阶跃扰动，观察系统的输出响应曲线。
13. 通过反复对主、副调节器参数的调节，使系统具有较满意的动、静态性能。
14. 在实验中可点击窗口中的“趋势”下拉菜单中的“综合趋势”，可查看相应的实验曲线。
锅炉水温与流量串级控制系统设计 ppt课件
三、控制系统建立及仿真
1、设计系统框图
• 本设计采用串级控制，考虑流量变化快，时 间惯性小，应较快得到抑制，选择流量作为 副被控参数，副环是随动控制，追求快速性， 因而采用 P 调节，P 调节器输出信号控制阀 的开度改变流量，流量传感器将检测信号送 回 P 调节器并形成负反馈，此闭环作为内环。
• 温度变化相对缓慢，时间惯性大，作为主被 控参数，主环是定值控制，追求准确性，采 用 PID 调节
锅炉水温与流量串级控制系统设计
锅炉水温与流量串级控制系统设计
12015002298 12015002288
一、背景
• 本系统以锅炉水温为主要 控制对象，以进水流量为 辅助控制对象。目的是在 一定加热功率下，控制水 温的恒定。
二、建模过程
1、系统框图及工作原理
• 1、由温度传感器（主检测变 送器）将温度信号转变为电信 号与温度给定值相比较后送至 主控制器；一步法整定串级回路参数
整定副回路P调节器参数
• 即先将主回路反馈断开，主回路调至纯比例调节，调节系 数为1，将系统当成单回路来整定副回路P调节器的参数， 随后将副回路调节器参数确定下来不再变动，在此条件下 进行主回路PID调节器的参数，此方法适用于副回路精度 要求不高的情况。
• 通过上述方法调节副回路调节器参数，最终确定P调节器 参数Kp为20
30.91 30.90 30.58 30.32 30.33 30.25 30.25 30.24 30.48 30.10 30.16 29.85 30.31 30.09 • 当给出阶跃信号后，温度响应曲线逐渐下降至稳定，为符合一般习惯，方便处理，将数据以第一次采
样值为标准，转换为逐渐上升至稳定的曲线。转换方法y=33.71-x。式中 y 为处理后数据，x 为处理前 数据。 • 得到如下数据序列： • 0 0.37 0.84 0.81 1.59 1.70 1.95 2.15 1.91 2.39 2.02 2.18 2.55 2.51 2.73 2.62 3.14 2.80 2.81 3.10 3.39 3.38 3.46 3.46 3.47 3.43 3.61 3.55 3.86 3.40 3.62 • 另外由试验测得给定阀的开度分别为 12.5、25、40、80 时对应传感器测得流量值为 6.5、10.2、14.6、26.2
串级控制锅炉水位系统
串级控制锅炉水位系统
2.2.1 给水扰动
在给水量 W 的阶跃扰动作用下，水位 H 的相应曲线如图 3-2(a)所示。从物质平衡的观 点来看， 水位的响应曲线应该如图中的直线 H 1 呈直线上升。 但当给水温度低于汽包内的饱 和水温度时， 当它进入汽包后吸收了原有的饱和水中的部分热量， 使锅炉的蒸汽产量下降， 水面以下的气泡总体积减少，导致水位下降。Vs 对水位的影响可以用图中的曲线 H 2 表示。 水位 H 的实际响应曲线是 H 1 、 H 2 的总和。给水扰动下的传递函数可以近似表示为
图 3-4 串级回路控制系统的传递函数框图
3.2.1 副回路控制分析
如图所示系统中，作用于副回路的扰动 F2 称为二次扰动，串级由于副回路存在，对 于进入副回路的干扰具有较强的抗干扰能力根据串级调节系统的方块图， 在干扰作用下 F2 与 Y2 的等效传递函数为：
G* p 2 s G02 ( s ) Y2 ( s ) F2 ( s ) 1 Gc 2 ( s )Gv ( s )G02 ( s )Gm 2 ( s )
G02 ( s ) K 02 ；则上式可变为： T02 s 1
K C 2 K V K 02 K 02 1 K C 2 K V K 02 K m 2 ( s) = G02 T02 s 1 T02 S 1 1 K C 2 K V K 02 K m 2
' ' 式中， K 02 和 T02 分别为等效过程的放大系数和时间常数。
6
串级控制锅炉水位系统
为单回路控制系统余差的 K c 2 (1 K c 2 K v K 02 K m2 ) 倍。因此，串级控制系统能迅速克服进入 副回路扰动的影响，并使系统余差大大减小。 比较分析单回路控制系统和串级控制系统的结构框图可以发现，串级控制系统中的副 回路代替了单回路系统中的一部分过程，使系统抗干扰能力大大增强。若把整个副回路等 效为一个被控过程，它的等效传递函数用 G p 2 ( s ) 表示，则可得
锅炉内胆水温与循环水流量串级控制系统
第五节锅炉内胆水温与循环水流量串级控制系统一、实验目的1．熟悉温度-流量串级控制系统的结构与组成。
2．掌握温度-流量串级控制系统的参数整定与投运方法。
3．研究阶跃扰动分别作用于副对象和主对象时对系统主控制量的影响。
4．主、副调节器参数的改变对系统性能的影响。
二、实验设备（同前）三、实验原理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)方框图四、实验内容与步骤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的接线图连接。
智能仪表1常用参数设置如下，其他参数按照默认设置：HIAL=9999，LoAL=-1999,dHAL=9999, dLAL =9999, dF=0, CtrL=1,Sn=21, dIP =1, dIL =0, dIH =100, oP1=4, oPL=0, oPH=100,CF=0,Addr=1,bAud=9600。
锅炉水温与流量串级控制系统设计 ppt课件
标，
Байду номын сангаас
,由图知最大偏差约为 0.6，超调量为 3%。
• 过渡过程时间 Ts： 是指系统从受扰动作用时起，到被控参数进入新的稳定 值±5%的范围内所经历的时间，是衡量控制快速性的指标。由图知， s t ≈220s时对应值 20.6，即进入稳定值±5%的范围内，可认为过渡完成。
• 衰减率Ψ ：是衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指标。可定义
锅炉水温与流量串级控制系统设计
锅炉水温与流量串级控制系统设计
12015002298 12015002288
一、背景
• 本系统以锅炉水温为主要 控制对象，以进水流量为 辅助控制对象。目的是在 一定加热功率下，控制水 温的恒定。
二、建模过程
1、系统框图及工作原理
• 1、由温度传感器（主检测变 送器）将温度信号转变为电信 号与温度给定值相比较后送至 主控制器；
（2）对响应曲线进行拟合
• 由于实验测定数据可能存在误 差，所以在MATLAB 中运用 polyfit函数对实验数据进行拟 合处理。
（3）求取被控对象传递函数
• 其中，t的一次项的系数为 0.024429，即函数在零点处(t=0)的切 线斜率为 k =0.024429。再利用切线法，算出传递函数参数:
• K0为传递函数的放大系数，y 为稳定值，y(0)为初值， x0为阶 跃的扰动值，大小为 3.7，k 为零点处的斜率。
（4）拟合并计算控制阀的增益
• 由试验测得给定阀的开度分别 为 12.5、25、40、80 时对应 传感器测得流量 值为 6.5、 10.2、14.6、26.2，综合仿真效 果选用 1 次函数拟合阀的流量 特性
• 从而可得电动调节阀增益 K1=0.3，其增益特性曲线可用 y=0.3x+2.9来表示
锅炉过热串级控制系统设计.
第1章绪论在现代火力发电厂的热工过程控制系统中，锅炉过热器出口温度（主汽温）对整个电厂的效率和安全具有十分重要的作用，是锅炉的主要参数之一，对电厂的安全经济运行有重大影响。
主汽温偏高，会使过热器和汽轮机高压缸承受过高的热应力而损坏，从而威胁机组的安全运行；主汽温偏低，则会降低机组的热效率，影响机组运行的经济性。
同时，主汽温偏低会使蒸汽的含水量增加，从而缩短汽轮机叶片的使用寿命。
因此，必须将主蒸汽温度严格控制在给定值附近。
若温度过高，过热器和高压锅炉会被损坏，若温度过低，电厂的效率会被降低。
过热器内部温度变化也要很好的抑制，否则，剧烈的温度变化会引起较大的机械压力，可能会引起锅炉破裂，从而会减少加热系统单元的生命并且增加维护费用。
因此合理控制主汽温对保证电厂的安全经济运行有重大影响。
在实际中，由于过热汽温系统具有大迟滞，大惯性，对象具有明显的滞后性线性，时变性等特点，并且具有温度波动允许范围小，模型失配，参数不确定等素，控制主汽温并不是一件容易的工作。
国内电厂在这方面还有很多工作要做，例如我国刚开始刚引进的300MW，600MW的大型机组时，主蒸汽只有一级喷水减温器作为调温手段，由于我国热控自动化应用水平有限，导致主汽温经常失控，甚至超温。
到目前为止，锅炉生产厂家往往都采用至少两级喷水减温，降低控制难度来调节主汽温。
单回路调节系统(只有被调量一个反馈回路)虽然是一种最基本的最广泛的调节系统，但由于现场实际对象多半属于大迟延大惯性，用单回路调节系统性能指标很差，若调节质量要求较严时就无能为力了，采用传统的单回路控制难以达到控制要求。
因此，需要改进调节结构、增加辅助回路或添加其他环节，组成串级调节系统。
过热气温串级调节系统是火电厂最典型的调节系统，所以一般采用串级系统对生产流程加以控制。
串级控制系统是生产过程监视、控制技术发展和计算机与网络技术应用的产物，但它更是在过程工业发展对新型控制系统的强烈需要下产生的。
锅炉温度串级控制系统的仿真与设计
串级控制系统仿真与设计
一、锅炉温度串级控制系统的仿真与设计
如图所示为锅炉夹套水温同锅炉内胆水温串级控制系统。
锅炉夹套水温为主变量，锅炉内胆水为副变量。
1、锅炉温度串级控制系统的仿真
1）确定主、副对象的传递函数；
2）试分别采用单回路控制和串级控制设计主、副PID控制器的参数，并给出整定后系统的阶跃响应特性曲线和阶跃扰动的响应曲线，并说明不同控制方
案对系统的影响。
2、锅炉温度串级MCGS系统的设计
根据要求采用MCGS监控组态软件设计监控制界面。
3、课程设计论文应完成的工作
摘要，要求100字内的论文摘要，中英文均要求。
关键词（3—5个），中英文关键词。
前言、方案论证及方案选择、仿真系统的设计或MCGS系统的设计、调试及结论、致谢、参考文献
二、上下水箱液位串级控制系统的仿真与设计
如图所示为上下水箱液位串级控制系统。
下水箱液位为主变量，上水箱液位为副变
量。
1、上下水箱液位串级控制系统的仿真
1）确定主、副对象的传递函数；
2）试分别采用单回路控制和串级控制设计主、副PID控制器的参数，并给出整定后系统的阶跃响应特性曲线和阶跃扰动的响应曲线，并说明不同控制方案对系统的影响。
2、锅炉温度串级MCGS系统的设计
根据要求采用MCGS监控组态软件设计监控制界面。
3、课程设计论文应完成的工作
摘要，要求100字内的论文摘要，中英文均要求。
关键词（3—5个），中英文关键词。
前言、方案论证及方案选择、仿真系统的设计或MCGS系统的设计、调试及结论、致谢、参考文献。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第五节锅炉内胆水温与循环水流量串级控制系统
一、实验目的
1．熟悉温度-流量串级控制系统的结构与组成。
2．掌握温度-流量串级控制系统的参数整定与投运方法。
3．研究阶跃扰动分别作用于副对象和主对象时对系统主控制量的影响。
4．主、副调节器参数的改变对系统性能的影响。
二、实验设备（同前）
三、实验原理
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
四、实验内容与步骤
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的接线图连接。
智能仪表1常用参数设置如下，其他参数按照默认设置：
HIAL=9999，LoAL=-1999,dHAL=9999, dLAL =9999, dF=0, CtrL=1,Sn=21, dIP =1, dIL =0, dIH =100, oP1=4, oPL=0, oPH=100,CF=0,Addr=1,bAud=9600。
智能仪表2（主控）常用参数设置如下，其他参数按照默认设置：
HIAL=9999，LoAL=-1999,dHAL=9999, dLAL =9999, dF=0, CtrL=1,Sn=21, dIP =1, dIL =0, dIH =100, oP1=4, oPL=0, oPH=100,CF=0,Addr=2,bAud=9600。
智能仪表3（副控）常用参数设置如下，其他参数按照默认设置：
HIAL=9999，LoAL=-1999,dHAL=9999, dLAL =9999, dF=0, CtrL=1,Sn=32, dIP =1, dIL
=0, dIH =100, oP1=4, oPL=0, oPH=100,CF=9,Addr=3,bAud=9600。
图5-22 智能仪表控制温度-流量串级控制实验接线图。