锅炉自动控制实验系列指导书

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1、锅炉自动控制实验系列实验一锅炉内胆动态水温定值控制系统一、实验目的1、进一步熟悉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四种调节器分別对温度系统的控制作用。3、掌握好PID参数自整定的方法。二、实验设备1、THJ-2型高级过程控制系统实验装置2、计算机、上位机MCGS组态软件、RS232-485转换器1只、申口线1根3、力用表1只三、实验原理图2为一个单回路锅炉内胆动态水温定值控制系统结构示意图。F1-5F1-13—F1-2电动调节阀F1-1内胆益Q模拟锯炉央F2-12贮水箱图2锅炉

2、内胆动态水温控制系统的结构示意图其中锅炉内胆•为动态循环水，变频器、磁力泵与锅炉内胆•组成循环水系统。而被控的参数为锅炉内胆•水温，即要求锅炉内胆水温等于给定值。实验前先通过变频器、磁力泵支路给锅炉内胆打满水，然肩关闭锅炉内胆的进水阀门Fl・13。待系统投入运行以厉，变频器■磁力泵再以凶定的小流量使锅炉内胆的水处于循环状态。在内胆水为静态时，由于没冇循环水加以快速热交换，而三相电加热管功率为4.5KW,使内弭水温上升相对快速，散热过程乂相对比较缓慢，而且调节的效來受对象特性和环境的限制，导致系统的动态性能较差

3、，即超调大，调节时间长。但当改变为循环水系统后，便于热交换及加速了散热能力，相比于静态温度控制实验，在控制的动态精度，快速性方而有了很人地提高。系统采用的调节器为工业上常用AI智能调节仪。图3锅炉内胆动态水温控制系统的方框图四、实验内容与步龙1、按图2要求，完成实验系统的接线。2、接通总电源利相关仪表的电源。3、打开阀Fl-1>Fl・2、Fl・5和F1-13,关闭其它与本实验无关的阀。用变频器•磁力泵支路给锅炉内胆打满水。待实验投入运行以后，变频器■磁力泵再以固泄的小流量使锅炉内胆的水处于循环状态。4、手动操

4、作调节器输出，用计算机记录锅炉内胆屮水温的响应Illi线，并由该Illi线求得K、T和t值，据此查表确定PI调节器的参数8和Ti，并整定5、设置好温度的给定值，先用手操作调节器的输出，通过三相移相调压模块给锅炉内胆加热，等锅炉水温趋于给定值H不变后，把调节器由手动切换为自动，使系统进入自动运行状态。6、打开计算机，运行MCGS组态软件，并进行如下的实验：当系统稳定运行后，突加阶跃扰动（将给定量增加5%〜15%）,观察并记录系统的输出响应曲线。7、通过反复多次调节PI的参数，使系统具有较满意的动态性能指标。用计

5、算机记录此时系统的动态响应曲线。五、实验报告1、川实验方法整定P1调节器的参数。2、作岀比例P控制时，不同&值下的阶跃响应曲线，并记下它们的余差ess。3、比例积分调节器（PI）控制1）在比例调节控制实验的基础上，加上积分作用“I”，即把“I”（积分）设置为一参数,根据不同的情况，设置不同的人小。观察被控制量能否冋到原设定值的位置，以验证系统在PI调节器控制下，系统的阶跃扰动无余差产生。2）固定比例P值（中等大小），然后改变调节器的积分时间常数T［值，观察加入阶跃扰动厉被调量的输出波形和响应时间的快慢。3）I

6、古I定T

7、于某一中等人小的值，然厉改变比例度§的人小，观察加阶跃扰动厉被调量的动态波形和响应时间的快慢。4、分析§和T

8、值改变时，各给系统动态性能产生什么影响。六、思考题1、消除系统的余差为什么采用PI调节器，而不采用纯积分器？2、在温度控制系统中，为什么用PD和P1D控制，系统的性能并不比用PI控制时有明显地改善？3、内胆动态水的温度控制会比静态水时的温度控制更容易稳定、性能更好？能否通过实验验证一下？实验二锅炉内胆水温位式控制系统一、实验目的1、了解位式温度控制系统的结构与组成。2、掌握位式控制系统的工作

9、原理及其调试方法。二、实验设备1、THJ-2型高级过程控制系统实验装直2、计算机、上位机MCGS组态软件、RS232-485转换器1只、串口线1根3、万用表1只三、实验原理F1-5温度测量通常采用热电卩I［元件（感温元件）。它是利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性來迹行温度测量的，在本实验中采用的热电阻为PtlOO馆电阻。钳电阻元件是采用特殊的工艺和材料制造，它具有很高的稳定性和耐震动等特点，还具有较强的抗污染能力0本实验的被控対彖是锅炉内胆的电热丝，被控制量是内胆的水温T,温度变送器把被控制量T转变为

10、反馈电压Vi,它与二位调节器设定的上限输入Vmax和下限输入Vmin比较,从而决定二位调节器输岀继电器闭合与断开，即控制位式接触器接通与断开。图5为位式控制器的匸作原理图。图5位式控制器的输入-输出特性图中：Vo——位式控制器的输出Vr--位式控制器的输入WnaL…位式控制器的上限输入Vmin■■…位式控制器的下限输入山图5可见，V。与Vi的关系不仅有死区存在，而且述有回环，因而图5所示的系统实质上