温度双位调节实验系统的设计.doc

温度双位调节实验系统目的：研究了温度双位调节系统的实现方法，并提出注意问题，目的是使学生了解双位调节过程，并掌握双位调节系统的组成及工作原理。关键是：被控参数、被控对象、传感器、调节器、温度双位调节。双位控制规律是较常用的位式控制，其作用是不连续的，调节机构只有开和关两个位置，对象中的物料量或能量总是处于不平衡状态，被控变量始终不能真正稳定在设定值上一般双位控制规律可用下面的数学式表示：用图形表示：图1 理想双位控制特性曲线 图2 实际双位控制特性曲线双位控制只有两个输出值，相应执行器的调节机构也只有开和关两个极限位置，而且从一个位置变换到另一个位置的时间是很快的，由于执行器的动作非常频繁，这样使系统中的运动部件因频繁动作而损坏。实际的双位调节器都存在中间区(呆滞区)，当被调参数对给定值的偏差不超过这个区间时，调节器的输出将保持不变，实际双位调节器的特性曲线可用图2表示。 被控变量在中间区内时，调节器输出状态不变化，调节机构不动作，当偏差上升到高于设定值某一数值后，调节器的输出状态才变化，调节机构才开，当偏差下降至低于设定值的某一数值后，调节器的输出状态又变化，调节机构才关，这样调节机构开关的频繁程度大为降低，减少了器件的损坏。1 温度双位调节系统的实验原理 温度双位调节系统的方框图如下： 图3 温度双位调节系统方框图该系统组成一个温度双位调节单回路反馈控制系统，Tg为设定温度，Tz为测量值，Ta为对象温度.。当系统开始工作时，温度计检测出的信号送入调节器的比较机构，与设定值进行比较得出偏差e=TgTz。调节器根据e的大小来驱动接触器工作，当测量值小于设定值（TzTg）时，调节器驱动接触器接通电源，被控对象加热温度升高，当测量值大于设定值（TzTg）时，调节器输出信号使接触器断电，被控对象停止加热由于接触器只工作在通和断两个状态，因此该系统可以实现被控参数的双位自动控制。2 控制系统的构成 1）XMT102数字显示调节仪1台；2）Pt100铂电阻1只； 3）C10-10交流接触器1个； 4）SC2020干燥箱1台； XMT一102数字显示仪的使用方法： 1）接线：仪表的后端面接线如下图： 图42）设定：将前面板STPVHS开关拨至左档位，调整设定值电位器ST，使之达到所需的给定值，然后再将STPVHS开关拨至中间档位，以显示被调参数的实际温度值。3 控制系统的工作过程及特性曲线温度双位调节系统电气原理图如下：1调节器（XMT一102） 2执行器（CA1010） 3被控对象（SC2020干燥箱） 4温度传感器（Pt100温度计）图5 温度双位调节系统电气原理图当系统开始工作时，干燥箱内的温度低于给定值，此时，调节器后面板的“总”和“低”接通，接触器得电吸合，干燥箱开始加热，箱内温度逐渐升高，偏差e=TgTz逐渐减小，当e=0时，调节器“总”和“低”断开，接触器断电，干燥箱停止加热。但由于热惯性作用，箱内温度仍在继续上升T，当上升到Tmax时，箱内温度开始下降，当下降至低于给定值时，调节器“总”和“低”重新接通，干燥箱重新被加热，但其温度继续下降T，当下降到Tmin。时，箱内温度才重新上升。其特性曲线如下图所示： 图6 温度双位调节系统特性曲线特性指标： 1）被调量振荡幅度（温度波动范围）TadTmaxTmin； Tmax温度波动最大值；Tmin温度波动最小值； 2）T：被调量振荡周期； 3）被调量上下偏差的平均值：TA（TmaxTmin）24 注意事项：实验时应认真的记下温度变化值和相应的时间，特别是当温度上升到给定值呆滞区时，接触器断开的时间t0及温度；温度开始下降时的温度Tmax和时间t1，温度下降到给定值呆滞区时接触器重新接通的时间t2和温度Tg、以及温度下降到某一点开始上升时的时间t3和温度Tmin。实验时还应该注意干燥箱门不能关得太死，以免散热不好，也不能开得太大，以免散热太快加热时间变长。本实验温度设定值为100，调节器有10的呆滞区。另外，若双位控制应用在工业生产上，并且被控变量允许在一个较宽的范围内波动，调节器呆滞区就可以放宽些，这样振荡周期变长，使可动部件动作的次数减小，于是减少了磨损，也就减小了维修工作量，因此只要被控变量波动的上下限在允许范围内，周期长些也可以。虽然双位调节的被调参数处于等幅振荡的过程，但当仪表的灵敏度较高，且被调对象的干扰量变化不大时，振幅可以限制在工艺要求的范围内，故仍得到广泛的应用。但当对象的干扰量变化