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1、九江学院电子工程学院电子工程学院课外学分设计报告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姓 名：名： 曾志成 黄家平 龙建平 学学 号：号： 25、32、 29 专专 业：业： 自动化 实实 验验 室：室： 开放实验室 班班 级：级： A1031 设计时间：设计时间： 2012 年年 9 月月 10 日日 2012 年年 12 月月 30 日日评定成绩：评定成绩： 审阅教师：审阅教师： - 1 -目目 录录1 1专业综合设计任务专业综合设计任务112 2方案设计与论证方案设计与论证113 3 硬软件设计硬软件设计 114 4实现与测试实现与测试665 5分析与总
2、结分析与总结66- 2 -1.1. 专业综合设计任务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
3、中的的接线图连接。2.2. 方案设计与论证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
4、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3.3. 硬软件设计硬软件设计- 3 -图 5-22 智能仪表控制温度-流量串级控制实验接线图- 4 -图 5-23 远程数据采集控制温度-流量串级控制实验接线图- 5 -图 5-24 DCS 分布式控制温度-流量串级控制实验接线图- 6 -图 5-25 S7-200PLC 控制温度-流量串级控制实验接线图- 7 -图 5-26 S7-
5、300PLC 控制温度-流量串级控制实验接线图4.4. 实现与测试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
6、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。- 8 -参考文献参考文献：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，19731-3. 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
