温度串级控制系统的集成与的安装调试.pptx

温度串级控制系统的集成与安装调试;电力电容器生产的一个环节真空干燥与浸渍，工艺要求真空干燥的加热不能直接用电热管对真空状态下的电容器直接加热，而是通过电热管对导热油加热，然后再通过导热油对真空室内的电容器加热，其系统结构图如图6-1所示。这种加热机构温度容量滞后及时间常数比较大。为保证产品的质量，在在真空干燥与浸渍中，电容器的温度控制精度要求比较高(温度偏差不超过1℃），某某系统电加热功率为90kw，导热油循环泵电机功率11kw，电容器温度在30~90℃间可调。请设计电容器温度控制系统。;串级控制系统典型框图;;扰动作用于主过程;扰动作用于副回路;此时两者对主-副作用的影响又可分为同向和异向两种情况。 （1）一-二次扰动同向作用时，即扰动作用均使得主-副变量同时增大或同时减小，则主-副控制器对控制阀的控制方向是一致的，即大幅度关小或开大阀门，加强控制作用，使得炉膛温度很快回到设定值上。 （2）一-二次扰动反向作用时，即一个增大而另一个减小。此时主-副控制器对控制阀的控制方向是相反的，控制阀的开度只需做较小的调整即可满足控制要求。 ;串级控制的特点 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;在串级控制系统中，主、副调节器所起的作用不同。主调节器起定值控制作用，副调节器起随动控制作用，这是选择调节器规律的基本出发点。在加热炉温度串级控制系统中，我们选择原料油出口温度为主要被控参数，原料油温度影响产品生产质量，工艺要求严格，又因为加热炉串级控制系统有较大容量滞后，所以，选择PID调节作为住调节器的调节规律。? 控制副参数是为了保证和提高主参数的控制质量，对副参数的要求一般不严格，可以在一定范围内变化，允许有残差，所以我们的负调节器调节规律选择P控制 ;??由生产工艺安全考虑，燃料调节阀应选气开方式，这样保证系统出现故障时调节阀处于全关状态，防止燃料进入加热炉，确保设备安全，调节阀的Kv﹥0。主调节器作用方式确定：炉膛温度升高，物料出口温度也升高，主被控过程Ko1﹥0。为保证主回路为负反馈，各环节放大系数成绩必须为正，所以负调节器的放大系数K1﹥0，主调节器作用方式为反作用。又为保证副回路是负反馈，各环节放大系数乘积必须为正，所以负调节器大于0，负调节器作用方式为反作用方式。;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。这里主要解决串级控制系统中两个回路的协调工作问题。主要包括如何选取副被控参数、确定主、副回路的原则等问题。 ;1) 主、副回路中包含的扰动数量、时间常数的匹配 设计中考虑使二次回路中应尽可能包含较多的扰动，同时也要注意主、副回路扰动数量的匹配问题。副回路中如果包括的扰动越多，其通道就越长，时间常数就越大，副回路控制作用就不明显了，其快速控制的效果就会降低。如果所有的扰动都包括在副回路中，主调节器也就失去了控制作用。原则上，在设计中要保证主、副回路扰动数量、时间常数之比值在3～10之间。比值过高，即副回路的时间常数较主回路的时间常数小得太多，副回路反应灵敏，控制作用快，但副回路中包含的扰动数量过少，对于改善系统的控制性能不利；比值过低，副回路的时间常数接近主回路的时间常数，甚至大于主回路的时间常数，副回路虽然对改善被控过程的动态特性有益，但是副回路的控制作用缺乏快速性，不能及时有效地克服扰动对被控量的影响。严重时会出现主、副回路“共振”现象，系统不能正常工作。 2) 主、副调节器的控制规律的匹配、选择 在串级控制系统中，主、副调节器的作用是不同的。主调节器是定值控制，副调节器是随动控制。系统对二个回路的要求有所不同。主回路一般要求无差，主调节器的控制规律应选取PI或PID控制规律；副回路要求起控制的快速性，可以有余差，一般情况选取P控制规律而不引入 I 或 D 控制。如果引入 I 控制，会延长控制过程，减弱副回路的快速控制作用；也没有必要引入 D控制，因为副回路采用 P控制已经起到了快速控制作用，引入D控制会使调节阀的动作过大，不利于整个系统的控制。 3) 主、副调节器正反作用方式的确定 一个过程控制系统正常工作必须保证采用的反馈是负反馈。串级控制系统有两个回路，主、副调节器作用方式的确定原则是要保证两个回路均为负反馈。确定过程是首先判定为保证内环是负反馈副调节器应选用那种作用方式，然后再确定主调节器的作用方式。 ;主调节器作用方式的确定： 炉膛温度升高，物料出口温度也升高，主被控过程 Ko1 0。为保证主回路为负反馈，各环节放大系数乘积必须为正，所以主调节器的放大系数 K 1 0，主调节器作用方式为反作用方式。;电加热棒;水泵的选