锅炉温度串级控制课程设计.doc

过程控制仪表课程设计报告 题目：锅炉汽包水位控制系统的设计 指导老师：高飞燕老师 学院：电气工程学院 班级：自动化062班 学号：20064460218 姓名：蒋泞骏 学年：09-10学年第一学期 时间：2010年12月5号--12月19号 目录 系统简介 设计方案及仪表选型 控制系统仪表配接图及说明 仪表型号清单 参考文献 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。 锅炉是重要的动力设备，其任务是供给合格稳定的蒸汽，以满足负荷的需要。锅炉设备是一个复杂的控制对象，主要输入变量负荷、给水、燃料量、送风和引风量等，主要调节变量包括水位、温度及压力、烟气氧量和炉膛负压等主要输入变量负荷、锅炉给水等，主要调节变量包括水位温度等。锅炉生产过程的各个主要参数都必须严格控制。”。控制系统的这种串级形式对于复杂对象的控制往往比单回路控制的效果更好。串级控制对克服被控系统的时滞之所以能收到好的效果，是因为当用两个控制器进行串级控制时,每个控制器克服时滞的负担相对减小,这就使得整个控制系统克服时滞的能力得到加强。 在锅炉自动控制系统中，除了应用基于反馈控制原理而设计的各种调节器系统以外，计算机技术的应用也越来越普及。由于PLC具有高可靠性、易于实现等优点，在工业控制领域中得到了广泛的应用。进入21世纪以来，PLC已经由原来的逻辑控制器发展成具有较强的数据处理能力、通讯能力的标准工控设备，用其进行各种算法的实现是工控领域的发展趋势[4] 。 本设计以电加热锅炉为被控对象，以锅炉出口水温为主被控参数，以炉膛内水温为副被控参数，以加热炉电压为控制参数，以PLC为控制器，构成锅炉温度串级控制系统，实现锅炉水温的定值控制。 1.2 控制方式的确定 自动控制方式一般有两种：即开环控制和闭环控制。 开环控制是指控制装置与被控对象之间只有按顺序工作，没有反向联系的控制过程,按这种方式组成的系统称为开环控制系统,其特点是系统的输出量不会对系统的控制作用发生影响，没有自动修正或补偿的能力。开环控制没有反馈环节，系统的稳定性不高,响应时间相对来说很长,精确度不高,使用于对系统稳定性精确度要求不高的简单的系统.人工控制一般是开环控制。比如人工转换电扇档位实现转速的控制。闭环控制有反馈环节，从输出量变化取出控制信号作为比较量反馈给输入端控制输入量，一般这个取出量和输入量相位相反，所以叫负反馈控制通过反馈系统系统的精确度提高,响应时间缩短,适合于对系统的响应时间,稳定性要求高的系统自动控制通常是闭环控制。比如家用空调温度的控制.3.1 检测元件的选择 检测与变送设备主要根据被检测参数的性质与系统设计的总体考虑来决定。被检测参数性质的不同，准确度要求、响应速度要求的不同以及对控制性能要求的不同都影响检测、变送器的选择，要从工艺的合理性、经济性加以综合考虑。检测、变送器选择的几个基本原则如下 [6] ： 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。 本系统需要两个温度传感器，一个安装在炉膛内；另一个安装在出口处。根据测量精度和测量范围等要求，选用铂热电阻pt100为温度传感器，选择JCJ100G为温度变送器由专业大公司精心设计的硬件和软件系统，功能强大、可靠性好。编程方法简单易学，即使是不熟悉电脑的工程师也可以用它开发复杂的控制系统。抗干扰能力强，适用于环境恶劣的工业控制场合。有丰富的扩展模块和联网能力，可以做成大型复杂的工业控制系统。JCJ100G铂电阻温度变送器→MAD02→CPM2A-40CDR-A 输出通道：CPM2A-40CDR→MAD02→MJYD-JL-20型单相交流模块 1.6 系统的原理框图 系统原理框图如图2-1所示，工作原理如下：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。 本系统是以