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锅炉内胆静态水温定值控制系统

一、实验目的

1．了解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四种调节器分别对温度系统的控制作用。

3．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。

二、实验设备

THJ-2型高级过程控制系统实验装置、计算机一台、万用表一个、实验连接

线若干。

三、实验原理

本实验以锅炉内胆作为被控对象，内胆的水温为系统的被控制量。本实验要

求锅炉内胆的水温稳定至给定量，将铂电阻TT1检测到的锅炉内胆温度信号作

为反馈信号，在与给定量比较后的差值通过调节器控制三相调压模块的输出电压

（即三相电加热管的端电压），以达到控制锅炉内胆水温的目的。在锅炉内胆水

温的定值控制系统中，其参数的整定方法与其它单回路控制系统一样，但由于加

热过程容量时延较大，所以其控制过渡时间也较长，系统的调节器可选择PD或

PID控制。本实验系统结构图和方框图如图3-9所示。

图3-9锅炉内胆温度特性测试系统

(a)结构图(b)方框图

四、实验内容与步骤

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、F2-2、F1-12、F1-13全开，其余阀门关闭。给锅炉内胆和夹套

贮一定的水量（要求内胆至少高于液位指示玻璃管的红线位置，注意：内胆温度

先加热到一定程度时，再加冷却水）。然后关闭阀F1-12。

1．将SA-12挂件挂到屏上，并将挂件的通讯线插头插入THJ-2型高级过

程控制系统实验装置RS485通讯口上，将THJ-2型高级过程控制系统实验装置

右侧RS485通讯线通过RS485/232转换器连接到计算机串口1，并按照下面控制

屏接线说明连接实验系统。

文字部分强电单相Ⅰ和Ⅱ的L、N端对应接到智能调节仪1和2电源的L、N端

调节仪1的信号输出7、5端对应接到SA-13A移相调控信号输入+、-端，

弱电调节仪2的信号输出7、5端对应接到SA-13A变频器1控制信号输入，

温度传感器TT1的a、b、c端对应接到智能调节仪1的2、3、4输入端

●参考参数：

P=40；I=60-70；D=4；Sn=21；CF=0；ADDR=1；SV=40；diH=100;dil=0;

变频器频率：F=25Hz

2．接通总电源空气开关和钥匙开关，按下启动按钮，合上单相Ⅰ空气开关，

给智能仪表上电。

3．打开上位机MCGS组态环境，打开“智能仪表控制系统”工程，然后进

入MCGS运行环境，在主菜单中点击“实验五、锅炉内胆水温定值控制”，进入

实验五的监控界面。

4．将智能仪表设置为“手动”，并将输出值设置为一个合适的值，调节仪2

输出设置为45%（变频器以固定频率加冷却水），此操作可通过调节仪表实现。

5．合上电源控制柜的总开关，打开钥匙开关，按下启动按钮，打开三相电

源开关，三相电加热管通电加热，适当增加/减少智能仪表的输出量，使锅炉内

胆的水温平衡于设定值。

6．按经验法整定调节器参数，选择PID控制规律，并按整定后的PID参数

进行调节器参数设置。

步骤：δ：比例度，I：积分时间，D：微分时间

红线：给定值绿线：测量值

1）δ

=1

δ

由上图可以看出=1太小，过渡过程易振荡。

2）δ

=60

δ

由上图可以看出=60过大，输出很长的时间内无法跟踪输入，也就是说，过渡过程太

过平缓，稳态误差较大。

3）δ

=4010：27加上的阶跃信号

δδ

由上图可以看出=40时，过渡过程没有振荡，且稳态误差不大，所以