1、 湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院 某小型熱水鍋爐，其工藝流程如圖某小型熱水鍋爐，其工藝流程如圖1 1所示，冷水從所示，冷水從上部參與，經(jīng)加熱后由下部出水管供應(yīng)用戶。工藝要求上部參與，經(jīng)加熱后由下部出水管供應(yīng)用戶。工藝要求供水溫度應(yīng)堅(jiān)持在供水溫度應(yīng)堅(jiān)持在808011的數(shù)值上，現(xiàn)采用電加熱方的數(shù)值上，現(xiàn)采用電加熱方式，要求采用位式控制和式，要求采用位式控制和 PID PID 定值控制兩種方法，實(shí)定值控制兩種方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)水溫的自動(dòng)控制。現(xiàn)對(duì)水溫的自動(dòng)控制。 1 1根據(jù)控制方案正確選用控制儀表，并組成合理的控制系統(tǒng)根據(jù)控制方案正確選用控制儀表，并組成合理的控制系統(tǒng)位式和定值；

2、位式和定值； 2 2仔細(xì)做好相關(guān)儀表和系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)前預(yù)備任務(wù)，并根據(jù)控制仔細(xì)做好相關(guān)儀表和系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)前預(yù)備任務(wù)，并根據(jù)控制要求合理地設(shè)置好調(diào)理器的參數(shù)位式和定值；要求合理地設(shè)置好調(diào)理器的參數(shù)位式和定值； 3 3根據(jù)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)與工藝要求，科學(xué)地調(diào)試系統(tǒng)以到達(dá)根據(jù)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)與工藝要求，科學(xué)地調(diào)試系統(tǒng)以到達(dá)一定的質(zhì)量目的位式和定值；一定的質(zhì)量目的位式和定值； 4 4運(yùn)轉(zhuǎn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，及時(shí)記錄下不同系統(tǒng)的輸出呼應(yīng)曲運(yùn)轉(zhuǎn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，及時(shí)記錄下不同系統(tǒng)的輸出呼應(yīng)曲線及相關(guān)數(shù)據(jù)位式和定值；線及相關(guān)數(shù)據(jù)位式和定值； 5 5仔細(xì)總結(jié)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并做好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理與加工任務(wù)以仔細(xì)總結(jié)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并做好實(shí)

3、驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理與加工任務(wù)以完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?shí)驗(yàn)?zāi)康?1 1、進(jìn)一步熟習(xí)單回路溫度控制系統(tǒng)的組成與、進(jìn)一步熟習(xí)單回路溫度控制系統(tǒng)的組成與任務(wù)原理。任務(wù)原理。 2 2、研討、研討P P、PIPI、PDPD和和PIDPID四種調(diào)理器分別對(duì)溫四種調(diào)理器分別對(duì)溫度系統(tǒng)的控制造用。度系統(tǒng)的控制造用。 3 3、掌握好、掌握好PIDPID參數(shù)自整定的方法。參數(shù)自整定的方法。 二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 1 1、THJ-2THJ-2型高級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)安裝型高級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)安裝 2 2、計(jì)算機(jī)、上位機(jī)、計(jì)算機(jī)、上位機(jī)MCGSMCGS組態(tài)軟件、組態(tài)軟件、RS232-RS232-48

4、5485轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器1 1只、串口線只、串口線1 1根根 3 3、萬(wàn)用表、萬(wàn)用表 1 1只只 三、實(shí)驗(yàn)原理三、實(shí)驗(yàn)原理 圖圖2 2為一個(gè)單回路鍋爐內(nèi)膽動(dòng)態(tài)水溫定值控制為一個(gè)單回路鍋爐內(nèi)膽動(dòng)態(tài)水溫定值控制系統(tǒng)構(gòu)造表示圖。系統(tǒng)構(gòu)造表示圖。圖圖2 2 單回路鍋爐內(nèi)膽動(dòng)態(tài)水溫定值控制系統(tǒng)構(gòu)造表示圖。單回路鍋爐內(nèi)膽動(dòng)態(tài)水溫定值控制系統(tǒng)構(gòu)造表示圖。 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 1 1、按圖、按圖2 2要求，完成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的接線。要求，完成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的接線。 2 2、接通總電源和相關(guān)儀表的電源。、接通總電源和相關(guān)儀表的電源。 3 3、翻開(kāi)閥、翻開(kāi)閥F1-1F1-1、 F1-2F1-2、 F1-5F1-

5、5和和 F1-13F1-13，封鎖其它與本實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的閥。，封鎖其它與本實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的閥。用變頻器用變頻器- -磁力泵支路給鍋爐內(nèi)膽打滿水。待實(shí)驗(yàn)投入運(yùn)轉(zhuǎn)以后，變頻器磁力泵支路給鍋爐內(nèi)膽打滿水。待實(shí)驗(yàn)投入運(yùn)轉(zhuǎn)以后，變頻器- -磁力泵再以固定的小流量使鍋爐內(nèi)膽的水處于循環(huán)形狀。磁力泵再以固定的小流量使鍋爐內(nèi)膽的水處于循環(huán)形狀。 4 4、手動(dòng)操作調(diào)理器輸出，用計(jì)算機(jī)記錄鍋爐內(nèi)膽中水溫、手動(dòng)操作調(diào)理器輸出，用計(jì)算機(jī)記錄鍋爐內(nèi)膽中水溫的呼應(yīng)曲線，并由該曲線求得的呼應(yīng)曲線，并由該曲線求得K K、T T和和值，據(jù)此查表確定值，據(jù)此查表確定PIPI調(diào)理器的參數(shù)調(diào)理器的參數(shù)和和TITI，并整定之。，并整定之。 5

6、5、設(shè)置好溫度的給定值，先用手操作調(diào)理器的輸出，經(jīng)、設(shè)置好溫度的給定值，先用手操作調(diào)理器的輸出，經(jīng)過(guò)三相移相調(diào)壓模塊給鍋爐內(nèi)膽加熱過(guò)三相移相調(diào)壓模塊給鍋爐內(nèi)膽加熱, ,等鍋爐水溫趨于給定值等鍋爐水溫趨于給定值且不變后，把調(diào)理器由手動(dòng)切換為自動(dòng)，使系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)且不變后，把調(diào)理器由手動(dòng)切換為自動(dòng)，使系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)形狀。轉(zhuǎn)形狀。 6 6、翻開(kāi)計(jì)算機(jī)，運(yùn)轉(zhuǎn)、翻開(kāi)計(jì)算機(jī)，運(yùn)轉(zhuǎn)MCGSMCGS組態(tài)軟件，并進(jìn)展如下的實(shí)驗(yàn)：組態(tài)軟件，并進(jìn)展如下的實(shí)驗(yàn)： 當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)后，突加階躍擾動(dòng)將給定量添加當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)后，突加階躍擾動(dòng)將給定量添加5%5%15%15%，察看并記錄系統(tǒng)的輸出呼應(yīng)曲線。，察看并記錄系統(tǒng)的

7、輸出呼應(yīng)曲線。 7 7、經(jīng)過(guò)反復(fù)多次調(diào)理、經(jīng)過(guò)反復(fù)多次調(diào)理PIPI的參數(shù)，使系統(tǒng)具有較稱心的動(dòng)的參數(shù)，使系統(tǒng)具有較稱心的動(dòng)態(tài)性能目的。用計(jì)算機(jī)記錄此時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)呼應(yīng)曲線。態(tài)性能目的。用計(jì)算機(jī)記錄此時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)呼應(yīng)曲線。 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1 1、用實(shí)驗(yàn)方法整定、用實(shí)驗(yàn)方法整定PIPI調(diào)理器的參數(shù)。調(diào)理器的參數(shù)。 2 2、作出比例、作出比例P P控制時(shí)，不同控制時(shí)，不同值下的階躍呼應(yīng)曲值下的階躍呼應(yīng)曲線，并記下它們的余差線，并記下它們的余差essess。 3 3、比例積分調(diào)理器、比例積分調(diào)理器PIPI控制控制 1) 1) 在比例調(diào)理控制實(shí)驗(yàn)的根底上，加上積分作在比例調(diào)理控制實(shí)驗(yàn)的根底上，

8、加上積分作用用“I I，即把，即把“I I積分設(shè)置為一參數(shù)，根據(jù)不同積分設(shè)置為一參數(shù)，根據(jù)不同的情況，設(shè)置不同的大小。察看被控制量能否回到原的情況，設(shè)置不同的大小。察看被控制量能否回到原設(shè)定值的位置，以驗(yàn)證系統(tǒng)在設(shè)定值的位置，以驗(yàn)證系統(tǒng)在PIPI調(diào)理器控制下，系統(tǒng)調(diào)理器控制下，系統(tǒng)的階躍擾動(dòng)無(wú)余差產(chǎn)生。的階躍擾動(dòng)無(wú)余差產(chǎn)生。 2) 2) 固定比例固定比例P P值中等大小，然后改動(dòng)調(diào)理器值中等大小，然后改動(dòng)調(diào)理器的積分時(shí)間常數(shù)的積分時(shí)間常數(shù)TITI值，察看參與階躍擾動(dòng)后被調(diào)量的值，察看參與階躍擾動(dòng)后被調(diào)量的輸出波形和呼應(yīng)時(shí)間的快慢。輸出波形和呼應(yīng)時(shí)間的快慢。 3) 3) 固定固定TITI于某一中

9、等大小的值，然后改動(dòng)比例于某一中等大小的值，然后改動(dòng)比例度度的大小，察看加階躍擾動(dòng)后被調(diào)量的動(dòng)態(tài)波形和的大小，察看加階躍擾動(dòng)后被調(diào)量的動(dòng)態(tài)波形和呼應(yīng)時(shí)間的快慢。呼應(yīng)時(shí)間的快慢。 4 4、分析、分析和和TITI值改動(dòng)時(shí)，各給系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能產(chǎn)值改動(dòng)時(shí)，各給系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能產(chǎn)生什么影響。生什么影響。 六、思索題六、思索題 1 1、消除系統(tǒng)的余差為什么采用、消除系統(tǒng)的余差為什么采用PIPI調(diào)理器，調(diào)理器，而不采用純積分器？而不采用純積分器？ 2 2、在溫度控制系統(tǒng)中，為什么用、在溫度控制系統(tǒng)中，為什么用PDPD和和PIDPID控制，系統(tǒng)的性能并不比用控制，系統(tǒng)的性能并不比用PIPI控制時(shí)有明顯地控制時(shí)有明顯

10、地改善？改善？ 3 3、內(nèi)膽動(dòng)態(tài)水的溫度控制會(huì)比靜態(tài)水時(shí)的、內(nèi)膽動(dòng)態(tài)水的溫度控制會(huì)比靜態(tài)水時(shí)的溫度控制更容易穩(wěn)定、性能更好？能否經(jīng)過(guò)實(shí)溫度控制更容易穩(wěn)定、性能更好？能否經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一下？驗(yàn)驗(yàn)證一下？ 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?shí)驗(yàn)?zāi)康?1 1、了解位式溫度控制系統(tǒng)的構(gòu)造與組成。、了解位式溫度控制系統(tǒng)的構(gòu)造與組成。 2 2、掌握位式控制系統(tǒng)的任務(wù)原理及其調(diào)試方法。、掌握位式控制系統(tǒng)的任務(wù)原理及其調(diào)試方法。 二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 1 1、THJ-2THJ-2型高級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)安裝型高級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)安裝 2 2、計(jì)算機(jī)、上位機(jī)、計(jì)算機(jī)、上位機(jī)MCGSMCGS組態(tài)軟件、組態(tài)軟件、RS232-485RS232-485轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器1 1只、只、串口線串口線1 1根根 3 3萬(wàn)用表萬(wàn)用表 1 1只只 1 1、按圖、按圖5 5要求，完成實(shí)要求，完成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的接線。驗(yàn)系統(tǒng)的接線。 2 2、接通總電源和相關(guān)、接通總電源和相關(guān)