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1、课程设计报告课程设计报告( 2006-2007 年度 第二学期 )名 称： 过 程 控 制 题 目： 送风引风控制系统 院 系： 自动化系 班 级： 自动化 043 学 号： 200402020312 学生姓名： 蒋晓秋 指导教师： 设计周数： 1 周 成 绩： 日期：2007 年 6 月 28 日过程控制过程控制课程设计任务书课程设计任务书一、过程控制系统设计及其主要内容一、过程控制系统设计及其主要内容过程控制系统设计是为实现生产过程自动化，应用图纸资料和文字资料来表达设计 思想和工程实现方法。设计分为两个阶段：（一）设计前期工作（一）设计前期工作主要内容： 1 查阅资料，对被控对象动态特性
2、进行分析，确定控制系统的被调量和调 节量； 2 确定自动化水平，包括确定自动控制范围、控制质量指标、报警设限及 手自动切换水平； 3 提出仪表选型原则，包括测量、变送、调节及执行仪表的选型。（二）（二） 设计工作设计工作主要内容： 1 根据对被控对象进行的分析，确定系统自动控制结构，完成控制系统原理 图； 2 根据确定控制设备和测量取样点和调节机构，完成控制系统工艺流程图 （PID 图） ； 3 根据确定的自动化水平和系统功能，选择控制仪表，完成控制系统 SAMA 图（包括系统功能图和系统逻辑图） ； 4 对所设计的系统在控制系统试验柜搭接系统进行仿真试验或 MATLEB 搭接 系统进行仿真试
3、验，并进行调节器参数整定； 5 编写设计说明书： （1）提出控制系统的基本任务和要求； （2）被控对象动态特性分析； （3）选择控制系统控制结构，画控制原理图； （4）选择测点和调节机构画控制系统工艺流程图； （5）选择控制仪表，画 SAMA 图（标出调节器作用方向） ； （6）根据控制原理图，进行控制系统仿真实验，验证系统结构的合理 性，并进行控制器参数整定； （7）设计总结。二、参考题目二、参考题目1.锅炉主汽压力控制系统设计（根据主汽压力对象特性选择相应的控制系统结构独立设 计一套完整的控制系统 SAMA 图，并在实验台上验证系统设计的可行性。 ） 2.送吸风控制系统设计（根据送引风对象
4、特性选择相应的控制系统结构独立设计一套完 整的控制系统 SAMA 图，并在实验台上验证系统设计的可行性。 ） 3.汽温控制系统设计（根据主汽温对象特性选择相应的控制系统结构独立设计一套完整 的控制系统 SAMA 图，并在实验台上验证系统设计的可行性。 ）4.给水控制系统设计（根据给水对象特性选择相应的控制系统结构独立设计一套完整的 控制系统 SAMA 图，并在实验台上验证系统设计的可行性。） 5.根据自己感兴趣的其他对象进行控制系统设计（根据所选对象特性选择相应的控制系 统结构独立设计一套完整的控制系统 SAMA 图，并在实验台上验证系统设计的可行性。）三、三、 考核方式考核方式提交设计报告与
5、答辩。学生姓名：指导教师：年 月 日一、设计题目一、设计题目送吸风控制系统设计（根据送引风对象特性选择相应的控制系统结构独立设计一套 完整的控制系统 SAMA 图，并在实验台上验证系统设计的可行性。 ）二、设计正文二、设计正文（一）控制系统的基本任务和要求 （1）保证燃烧过程的经济性；送风控制 （2）维持炉膛压力稳定； 引风控制 为了使锅炉适应负荷的变化，必须同时改变送风量和燃料量。送风控制系统的最终任 务是达到最高的锅炉热效率。负压控制系统的任务在于调节烟道吸风机导叶开度以改变引 风量，维持炉膛负压一定。（二）被控对象动态特性分析 要了解燃烧过程的动态特性主要是弄清楚气压对象的动态特性。主蒸
6、汽压力 PT 受到 的扰动来源主要有二：其一是燃料量扰动，称为基本扰动或内部扰动。其二是汽轮机耗气 量的扰动，称为外部扰动。B BpdDpTgpdDPT内扰B B下气压的响应曲线 外扰下主气压PT的响应曲线（三）选择控制系统控制结构，画控制原理图；1. 送风控制系统采用串级控制系统。它可以首先在内环快速保证最佳空燃比，至于 给煤量的测量不准，则可以由烟气中氧量作为串级校正。PIO2Gp2(s)设定值Gp1(s)VPIf(x)KB送风控制系统原理图送风控制系统结构图2. 引风控制系统采用前馈-反馈单回路控制，如下：35 1+20sAFPIPFF(x)PF0引风控制系统原理图考虑到系统的被调量（炉
7、膛负压）反应了引风和送风之间的平衡关系，明显的改进措施是 辅以前馈控制，即在送风量改变的同时也改变引风量。引风控制系统结构图送风引风系统结构图：送风引风控制系统 SAMA 图：O2DBVKTRA/M T TRKTR-+F2(x)IIATIA/M T TR/2/IIATI56566自本页去本页自本页去本页自本页QCQCQCQCAIAIAIAI1234去本页去本页去本页 去本页1234自本页自本页自本页自本页OR5H/L5自本页OR去本页一切切手动5去本页（四）根据控制原理图，进行控制系统仿真实验，验证系统结构的合理性，并进行控制器 参数整定送风控制系统仿真送风控制系统仿真： 第一步：副调节器参数
8、整定 1P:控制整定，仿真框图如下：Transport Delay2120s+1Transfer Fcn3125s +10s+12Transfer Fcn2Step3Step2 Scope3Scope23Gain32Gain2PIDiscrete PI Controller2Add1Kp2=2 时，曲线如下：2 PI 整定，仿真框图如下：Transport Delay2120s+1Transfer Fcn3125s +10s+12Transfer Fcn2Step3Step2 Scope3Scope21 sIntegrator13Gain32Gain2-K-Gain1PIDiscrete PI
9、 Controller2Add3Add1整定结果为 Kp2=2，Ki2=0.04 ，Ti2=25s，其曲线如下第二步 主调节器参数整定 1.P 控制整定，仿真框图如下Transport Delay1120s+1Transfer Fcn4125s +10s+12Transfer Fcn1Step4Step1Scope6Scope5Scope41 sIntegrator41 sIntegrator30.8Gain93Gain82Gain7-K-Gain5-K-Gain10Add6Add5Add22.PI 控制整定，仿真框图如下TransportDelay2120s+1Transfer Fcn312
10、5s +10s+12Transfer Fcn2Step3Step2 Scope3Scope2Scope11sIntegrator21sIntegrator1-K-Gain60.8Gain43Gain32Gain2-K-Gain1Add4Add3Add1Kp1=0.8,Ki1=0.05,Ti1=20s 响应曲线如下：引风控制系统整定引风控制系统整定： 1. P 控制整定当 Kp=1.5 时，等幅振荡，曲线如下：58000s +1200s +60s+132Transfer Fcn67s+115s+5Transfer Fcn5Step5Step4Scope31 sIntegrator1-K-Gain
11、51.5Gain4Add1所以取 Kp=0.75,仿真曲线如下：2. PI 控制整定58000s +1200s +60s+132Transfer Fcn47s+115s+5Transfer Fcn3Step2Step1Scope11 sIntegrator-K-Gain3-K-Gain1Add当 Kp=0.50，Ki=0.005 时，Ti=200s 响应曲线如下：送风引风系统整定送风引风系统整定Transport Delay58000s +1200s +60s+132Transfer Fcn47s+115s+5Transfer Fcn3120s+1 Transfer Fcn1125s +10s
12、+112Transfer FcnStep2Step1StepScope4Scope3Scope2Scope1Scope1 sIntegrator21 sIntegrator11 sIntegrator0.005Gain60.50Gain50.05Gain40.8Gain30.04Gain22Gain13GainAdd3Add2 Add1Add仿真曲线如下：三、课程设计总结三、课程设计总结1 燃烧控制系统是由燃料量控制，送风控制和引风控制三个相互匹配，密切联系的 三个子系统组成。 2 其中燃料量控制回路使锅炉跟踪外界负荷，送风控制回路维持锅炉最高的热效率， 引风控制回路保持负压稳定，这三个控制子回路组成了不可分割的一个整体，统称为锅炉 燃烧系统，共同保证锅炉运行的机动性，经济性，安全性。 3 通过这次过程控制课程设计，练习了对实际工业过程对象控制方案的选择、控制 功能的设置、工程图纸的绘制等基础设计和设计说明的撰写，锻炼了基本控制系统工程设 计能力、创新意识， 是一次基本技能训练。 四、参考文献四、参考文献1 过程控制与 Simulink 应用王正林 郭阳宽 编著 电子工业出版社 2006.72 过程控制 金以慧 主编 清华大学出版社 1993 年 4 月第 1 版
