锅炉内胆水温控制定稿 2DOCWord格式.docx
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三锅炉水温控制系统简介8
四调试过程9
五心得体会10
电气与信息工程系课程设计评分表11
一过程控制系统概述
随着工业技术的更新，特别是半导体技术、微电子技术、计算机技术和网络技术的发展，自动化仪表已经进入了计算机控制装置时代。
在石油、化工、制药、热工、材料和轻工等行业领域中，以温度、流量、物位、压力和成分为主要被控变量的控制系统都称为“过程控制”系统。
过程控制不仅在传统工业改造中，起到了提高质量，节约原材料和能源，减少环境污染等十分重要的作用，而且已成为新建的规模大、结构复杂的工业生产过程中不可缺少的组成部分。
随着计算机控制装置在控制仪表基础上的发展，自动化控制手段也越来越丰富。
其中有在工业领域有着广泛应用的智能数字仪表控制系统、智能仪表加计算机组态软件控制系统、计算机DDC控制系统、PLC控制系统、DCS分布式集散控制系统、FCS现场总线控制系统等。
在现代化工业生产中，过程控制技术正为实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产效率、改善劳动条件、保护生态环境等起到越来越大的作用。
二工程实训内容
我们本次工程实训的任务就是通过锅炉内胆水温控制系统调试，来熟悉THJ-2型高级过程控制实验装置。
通过本次工程实践，来熟悉工业过程控制的工作流程以及其控制原理。
一、系统组成
“THJ-2型高级过程控制系统实验装置”由过程控制实验对象系统、智能仪表控制台及上位监控PC机三部分组成。
1．过程控制实验对象系统
实验对象系统包含有：
不锈钢储水箱；
上、中、下三个串接有机玻璃圆筒型水箱；
三相4.5KW电加热锅炉（由不锈钢锅炉内胆加温筒和封闭式外循环不锈钢冷却锅炉夹套构成）和铝塑盘管组成。
系统动力系统有两套：
一套由三相（380V交流）不锈钢磁力驱动泵、电动调节阀、直流电磁阀、涡轮流量计等组成;
另一套由日本三菱变频器、三相不锈钢磁力驱动泵（220V变频）、涡轮流量计等组成。
2．对象系统中的各类检测变送及执行装置
（1）
扩散硅压力变送器三只：
分别检测上水箱、中水箱、下水箱液位；
（2）
涡轮流量计三只：
分别检测两条动力支路及盘管出水口的流量；
（3）Pt100热电阻温度传感器六只：
分别用来检测锅炉内胆、锅炉夹套、盘管（三只）及上水箱出水口水温；
（4）控制模块：
包含三相可控硅移相调压装置、电磁阀、电动调节阀、三菱变频器各一个；
（5）接触器位式控制装置、三相380V不锈钢磁力驱动泵、三相220V不锈钢磁力驱动泵。
3.直接数字控制系统
自动化技术是当今举世瞩目的高技术之一，也是今后实现工业高度自动化重点要发展的一个高科技领域。
现代科学技术领域中，计算机技术和自动化技术被认为是发展最为迅速的两个分支，计算机控制技术是这两个分支相结合的产物，是工业自动化的重要支柱。
计算机控制可分为集中控制、分布式控制和直接数字控制等。
直接数字控制（DDC）系统是用一台工业计算机配以适当的输入输出设备，从生产过程中经输入通道获取信息，按照预先规定的控制算法（如PID、内回流等）计算出控制量，并通过输出通道，直接作用在执行机构上，实现对整个生产、实验过程的闭环控制，通常它有几十个控制回路。
实验过程中的各种物理量（如温度、压力、流量、液位等），由一次仪表（如温度变送器、压力变送器等）测量放大，统一变换为4~20mA（或1-5V）信号，通过ICP7017模数转换，作为DDC的输入，计算机按照预定的控制程序，对被测量进行必要的处理、分析和比较，并按一定的规律（如PID控制规律）进行运算，从而得出控制量的改变值，输出到ICP7024数模转换直接控制执行机构。
ICP7017是带通讯功能的AD采集卡，ICP7024是带通讯功能的DA输出卡。
作为工控机AD采集卡的延伸产品在工控领域得到了广泛的应用。
4.ICP7017模块的功能介绍
ICP7017模块：
8通道模拟量输入模块。
工作电源：
直流24V
输入类型：
电压、电流。
输入范围：
150~150mv,-500~500mv,-1~1v,-5~5v,-10~10v,-2~20mA
通讯方式：
485通讯
任一通道接线图：
ICP7017模块外部接线图：
图1-2ICP7017某一通道接线图
图1-3ICP7017接线图
ICP7024模块：
4路电压型模拟量输出，4路电流型模拟量输出。
电流输出范围：
0~20mA,4~20mA
电压输出范围：
-10v~10v,0~10v,-5~5v,0~5v
ICP7024模块外部接线图：
任一通道接线方式：
图1-4ICP7024接线图
图1-5ICP7024接线图
5.控制系统的连线
将三相电源的输出端U、V、W对应接到SCR移相调压器的输入端U、V、W，三相SCR移相调压器的输出端U0、V0、W0接到三相电加热管输入端U0、V0、W0，变频器输出端A、B、C对应接到三相磁力泵（～220V）的A、B、C端。
内胆温度TT1铂电阻的1a、1b、1c端对应接到7033输入模块的第一通道的E1、S1、C1端，7024模块第一输出通道A/O的正端接到24V开关电源的正端，将7024模块第一输出通道A/O的负端接到三相电加热管4~20mA输入正端，三相电加热管4~20mA输入负端接到24V开关电源的负端。
用通信电缆连接到7033、7024的485通讯接口，再通过485/232转换器连接到计算机的COM2口上。
二、上位机工控组态软件介绍
本装置既可配置MCGS工控组态软件。
MCGS组态软件是一套基于Windows平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，可运行于MicrosoftWindows95/98/NT/2000等操作系统。
组态软件为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。
三、系统主要特点
1.被调参数囊括了流量、压力、液位、温度四大热工参数
2.执行器中既有电动调节阀仪表类执行机构，又有变频器、晶闸管移相调控等电力拖动类执行器
3.系统除了改变调节器的设定值作阶跃扰动外，还可在对象中通过电磁阀和手操作阀制造各种扰动
4.一个被调参数可用不同动力源、不同的执行器、不同的工艺线路下可演变成多种调节回路，以利于讨论、比较各种调节方案的优劣
5.能进行多变量控制系统及特定过程控制系统实验
6.各种控制算法和调节规律在开放的实验软件平台上都可以控制
7.实验数据及图表在MCGS软件系统中很容易存储及调用，以便实验者进行实验后的比较和分析
三锅炉水温控制系统简介
本次工程实训我们重点了解了THJ-2型过程控制装置。
本系统采用铂电阻Pt100做为温度传感器。
铂电阻Pt100在温度为0cI=时输出的阻值为100fl，温度为100cI=时输出的阻值为138．50fl。
在0—100cI=之间线性变化时输出的阻值也在100—138．50Q之间几乎线性变化，能够很好地满足系统的要求。
由铂电阻Ptl00测量到的电阻信号在输入A／D口之前，必须经过信号调理电路转换成标准电压信号，信号调理电路如图2所示。
温度检测元件P．100输出的信号经调理之后产生0～5V的电压信号，需要转换成计算机能处理的数字量，采用ADC0809将模拟信号转换成数字信号。
ADC0809是8位A／D转换芯片，它是采用逐次逼近的方法完成A／D转换的。
ADC0809由单一+5V电源供电；
片内带有锁存功能的8路模拟多路开关，可对8路0～5V的输入模拟电压信号分时进行转换，完成一次转换约需100／~s，分辨率为0．4％，可以满足温度控制系统的精度要求。
本系统被控对象是为锅炉加热的1KW电加热管，被控制量是锅炉内胆的水温T，通过温度检测与变送器将检测的水温信号转化为电流信号，再A/D转换将模拟信号转换为数字信号后，通过串行总线将信号输入计算机，在MCGS组态环境下，根据控制要求，将信号经过PID整定后，通过D/A转换将计算机的数字信号转换为4~20mA的电流模拟信号控制三相SCR调压装置输出电压，达到对加热管电压大小调节，从而达到控制锅炉内胆水温的作用。
锅炉内胆温度控制系统的任务是控制锅炉内胆温度等于给定值。
控制框图如图所示。
锅炉内胆温度控制系统框图
四调试过程
锅炉内胆水温控制系统使用水泵给锅炉加水，通过对调节阀1的控制，调节进水量。
为了防止锅炉水满溢出，有一个自然出水口1。
调节阀2控制输出的热水量。
电压调节电路实现对电加热管的控制，以此来调节水的温度。
通过温度变送传感器，将水温实时温度传到控制中心，从而形成闭环控制来调节锅炉内水的温度。
然后进入MCGS单容水箱液位控制系统操作界面，打开水阀检查通路连通，开启控制面板电源打开电动阀电源，这时就有水进入水箱。
将输出值设定为50℃。
调整P、I、D值，观察曲线走向绿色曲线无限接近红色曲线说明系统稳定。
控制曲线如下图：
图5锅炉内胆温度控制曲线
五心得体会
工程实践训练时间虽然很短，但在这周的工程实训中，我学到了许多，它让我受益匪浅，增强了我的理论知识联系实践的能力，同时也增强了我的实际操作和动手能力。
感谢指导老师沈老师在实践过程中的认真指导。
电气与信息工程系课程设计评分表
项目
评价
硬件测试或软件调试情况
完成任务情况
独立工作能力
组织纪律性（出勤率）
报告质量
综合评分
指导教师签名：
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