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1、過程控制儀表課程設計報告題目：鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)的設計指導老師：高飛燕老師學院：電氣工程學院班級：自動化062班學號：20064460218姓名：蔣濘駿學年：09-10學年第一學期時間：2010年12月5號--12月19號目錄1系統(tǒng)簡介2設計方案及儀表選型3控制系統(tǒng)儀表配接圖及說明4儀表型號清單5參考文獻1系統(tǒng)簡述隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，鍋爐的使用范圍越來越廣泛。而鍋爐溫度控制是工業(yè)生產過程中經(jīng)常遇到的過程控制,有些工藝過程對其溫度的控制效果直接影響著產品的質量和產量?，F(xiàn)代鍋爐的生產過程可以實現(xiàn)高度的機械化，這就為鍋爐的自動化提供了有利條件。鍋爐自動化是提高鍋爐安全性和經(jīng)濟性的重
2、要措施。目前，鍋爐的自動化主要包括自動檢測、自動調節(jié)、程序控制、自動保護和控制計算五個方面。實現(xiàn)鍋爐自動化能夠提高鍋爐運行的安全性、經(jīng)濟性和勞動生產率，改善勞動條件，減少運行人員。鍋爐是工業(yè)企業(yè)重要的動力設備，其任務是供給合格穩(wěn)定的蒸汽或熱水，以滿足負荷的需要。鍋爐設備是一個復雜的控制對象，燃氣燃油鍋爐主要輸入變量包括負荷、給水、燃料量、送風和引風量等，主要調節(jié)變量包括水位、溫度及壓力、煙氣氧量和爐膛負壓等；電加熱鍋爐主要輸入變量包括負荷、鍋爐給水和電阻絲電壓等，主要調節(jié)變量包括水位和溫度等。鍋爐生產過程的各個主要參數(shù)都必須嚴格控制。鍋爐系統(tǒng)是一個具有時變和時滯的比較復雜的系統(tǒng)，因此，
3、對鍋爐溫度進行控制是工業(yè)過程控制中一個重要而且困難的問題[3]。在生產過程控制中，一些復雜環(huán)節(jié)，往往需要進行串級控制。即把兩個控制器串聯(lián)起來，第一個控制器的設定值是控制目標，它的輸出傳給第二個控制器，作為它的設定值，第二個控制器的輸出作為串級控制系統(tǒng)的輸出，送到被控系統(tǒng)，作為它的控制“動作”?？刂葡到y(tǒng)的這種串級形式對于復雜對象的控制往往比單回路控制的效果更好。串級控制對克服被控系統(tǒng)的時滯之所以能收到好的效果，是因為當用兩個控制器進行串級控制時,每個控制器克服時滯的負擔相對減小,這就使得整個控制系統(tǒng)克服時滯的能力得到加強。在鍋爐自動控制系統(tǒng)中，除了應用基于反饋控制原理而設計的各種調節(jié)器系
4、統(tǒng)以外，計算機技術的應用也越來越普及。由于PLC具有高可靠性、易于實現(xiàn)等優(yōu)點，在工業(yè)控制領域中得到了廣泛的應用。進入21世紀以來，PLC已經(jīng)由原來的邏輯控制器發(fā)展成具有較強的數(shù)據(jù)處理能力、通訊能力的標準工控設備，用其進行各種算法的實現(xiàn)是工控領域的發(fā)展趨勢[4]。本設計以電加熱鍋爐為被控對象，以鍋爐出口水溫為主被控參數(shù)，以爐膛內水溫為副被控參數(shù)，以加熱爐電壓為控制參數(shù)，以PLC為控制器，構成鍋爐溫度串級控制系統(tǒng)，實現(xiàn)鍋爐水溫的定值控制。1.2控制方式的確定自動控制方式一般有兩種：即開環(huán)控制和閉環(huán)控制。開環(huán)控制是指控制裝置與被控對象之間只有按順序工作，沒有反向聯(lián)系的控制過程,按這種方式組成
5、的系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng),其特點是系統(tǒng)的輸出量不會對系統(tǒng)的控制作用發(fā)生影響，沒有自動修正或補償?shù)哪芰?。開環(huán)控制沒有反饋環(huán)節(jié)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性不高,響應時間相對來說很長,精確度不高,使用于對系統(tǒng)穩(wěn)定性精確度要求不高的簡單的系統(tǒng).。人工控制一般是開環(huán)控制。比如人工轉換電扇檔位實現(xiàn)轉速的控制。閉環(huán)控制有反饋環(huán)節(jié)，從輸出量變化取出控制信號作為比較量反饋給輸入端控制輸入量，一般這個取出量和輸入量相位相反，所以叫負反饋控制。通過反饋系統(tǒng)使系統(tǒng)的精確度提高,響應時間縮短,適合于對系統(tǒng)的響應時間,穩(wěn)定性要求高的系統(tǒng)。自動控制通常是閉環(huán)控制。比如家用空調溫度的控制。而閉環(huán)控制又包含有單回路控制和串級控制等。串
6、級控制系統(tǒng)與單回路控制系統(tǒng)相比有一個顯著的區(qū)別，即其在結構上多了一個副回路，形成了兩個閉環(huán)----雙閉環(huán)或稱雙環(huán)。串級控制系統(tǒng)在結構上與電力傳動自動控制系統(tǒng)中的雙環(huán)系統(tǒng)相同，就其主回路（外環(huán)）來看是一個定值控制系統(tǒng)，而副回路（內環(huán)）則為一個隨動系統(tǒng)。以加熱爐串級控制系統(tǒng)為例，在控制過程中，副回路起著對爐出口溫度的“粗調”作用，而主回路則完成對爐出口溫度的“細調”任務。與單回路控制系統(tǒng)相比，串級控制系統(tǒng)多用了一個測量變送器與一個控制器（調節(jié)器），增加的投資并不多（對計算機控制系統(tǒng)來說，僅增加了一個測量變送器），但控制效果卻有顯著的提高。其原因是在串級控制系統(tǒng)中增加了一個包含二次擾動的副回
7、路，使系統(tǒng)①改善了被控過程的動態(tài)特性，提高了系統(tǒng)的工作頻率；②對二次擾動有很強的克服能力；③提高了對一次擾動的克服能力和對回路參數(shù)變化的自適應能力[5]。綜上所述，根據(jù)系統(tǒng)工藝要求，決定在系統(tǒng)設計中采用閉環(huán)串級控制方式。1.3檢測元件和執(zhí)行機構的選擇1.3.1檢測元件的選擇檢測與變送設備主要根據(jù)被檢測參數(shù)的性質與系統(tǒng)設計的總體考慮來決定。被檢測參數(shù)性質的不同，準確度要求、響應速度要求的不同以及對控制性能要求的不同都影響檢測、變送器的選擇，要從工
