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毕业设计
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锅炉温度串级控制系统,毕业设计
- 内容简介：
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锅炉温度串级控制系统的设计 指导教师： 设计人： nts锅炉温度控制问题的提出 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。锅炉系统是一个具有时变和时滞的比较复杂的系统。因此，对锅炉温度进行控制是工业过程控制中一个重要而且困难的问题。 由于串级控制具有有效改善过程的动态特性、提高工作频率、减小等效过程时间常数和加快响应速度等特点，所以在克服被控系统的时滞方面能够取得较好的效果 。 nts本次设计的主要内容 控制系统的总体方案 控制算法的选择和参数的设置 系统硬件的设计 软件程序的编制 控制系统的调试与实验 nts系统总体方案的确定 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。 管式电阻炉 V 锅炉串级控制系统框图 编程 nts控制算法的选择和参数的设置 在温度自动控制中，比较常见的几种算法有 PID控制、模糊控制、纯之后补偿、智能控制等。我所采用的是 PID控制。 在工程实践中，串级控制系统常用的整定方法有两步整定法、逐步逼近法、衰减曲线法、临界比例度法、经验法、反应曲线法等。下面就此作一些介绍。 以上几种方法有的繁琐 ,有的对过程影响较大 ,有的理论性较强 ,均影响了它们的应用。而在现场应用广泛的则是经验法 ,操作起来最为安全、可靠。根据本次系统设计的特点，比较几种整定方法的优缺点后，本次参数计算选择经验法。 根据选定的控制度 ,查表求得 T、 Kp 、 TI 的值。设控制度为 1. 05 ,根据经验取临界比例度 k = 20 % ,临界振荡周期 Tk = 60 s ,得参数整定初始值 :T = 0.0140 Tk = 0.84 s , Kp = 0. 63k = 0.126 , T1 = 0.49 Tk = 29.4 s , KI = KP 0.0036 。 nts系统硬件的设计 温度检测电路单元 PLC及其配套的 MAD02 执行器的选择 系统电气原理图 nts温度检测电路单元 JCJ100G接线示意图 ntsPLC及其配套的 MAD02 在本次设计中选用的是日本 OMRON（立石）公司推出的CPM2A型可编程控制器，型号为 CPM2A-40CDR-A 。 在本次设计中，需要进行温度信号的采集，但采集过来的信号为模拟信号，而 PLC所能存储并进行处理的信号为数字信号，因此，需要对采集到的温度信号，进行相应的模数转换，以便实现锅炉温度的串级控制。相应地， PLC输出的为数字信号，必须进行 D/A转换形成模拟量才能实现对执行器的控制。由于本次设计选用 PLC作为控制工具，所以应选择转换模块或与所选用 PLC相配套的器件。因此本次设计选用 CPM2AMAD02作为本设计中的 A/D、 D/A转换器件。 nts 接线图 输出接线图 输入接线图 CPM1A-MAD02-CH V+ COM I+ 屏蔽电缆 电压输出 电流输出 + - 0V FG _ + + _ CPM1A-MAD02-CH 250E 10K 0V V+ 电压输入 I+ COM 250E 10K 0V V+ 电流输入 I+ COM FG 屏蔽电缆 nts执行器的选择 由于本次设计选用的是电阻丝加热炉，属于电加热形式，应该选择温度控制器作为执行机构，选用对应的 MJYD-JL-20型单相交流模块。 PLC控制器输出的数字量经过 D/A转换成温度控制器可识别的模拟电压信号后，根据不同的电流值， MJYD-JL-20型单相交流模块输出相应的电压值从而控制电阻丝两端的电压值，达到调节温度的目的。 nts MJYD-JL-20型单相交流模块 nts电阻丝 QS 220V SB +12V +12V 系统电气原理图 JCJ100G JCJ100G MAD02 V+ V+ COM COM V+ COM1 V+ COM3 I+ COM2 RS232C适配器 计算机 COM2 + - 24V 00000 MJYD-JL-20型单相交流模块 COM I+ nts 主程序流程图 主程序流程图 nts、子程序流程图 Y Y Y Y N N 主回路 PI控制流程图 副回路 P控制流程图 nts转换程序图 主回路转换流程图 副回路转换流程图 nts控制系统的调试与实验 单元电路调试 : 数据采集的调试和转换电路的调试 程序调试 :按顺序分别对 A/D转换、串级 PI-P控制、 D/A转换等程序进行运行调试。直到调试结果满足系统设计目标要求。 系统调试 :连接各单元电路组成完整的一个系统后，对整个系统进行调试，直到满足系统设计要求为止。 从运行结果来看，调试是基本成功的。 nts设计总结 本次设计的结果 实现了对锅炉运行过程的自动检测、自动控制等多项功能，保证锅炉的安全、稳定、经济运行，运用到工程中实践中可以大大地减轻操作人员的劳动强度。 在稳定 、 可靠 、 精度 、 快速性等方面基本满足了系统的要求。 关于这次设计的改进措施：我认为当精度要求更高时，如果对系统所选用的传感器的测量精度及 A/D转换器的精度做相应的调整，就会满足更高的测量要求。也可以选用针对某一温度值测量精度更高的温度敏感元件等，均可达到更高的测量精度，当然平时的实践经验也很重要，在以后的工作时
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