爐溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、.過(guò)程控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)作者姓名：作者學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：學(xué)院名稱：專業(yè)名稱：...摘要溫度是工業(yè)控制中主要的被控參數(shù)之一，特別是在冶金、化工、建材、食品、機(jī)械、石油等工業(yè)中，具有舉足重輕的作用。溫度控制是控制系統(tǒng)中最為常見(jiàn)的控制類型之一。最為常見(jiàn)的就是工業(yè)上使用電阻爐（本課程設(shè)計(jì)中的電烤箱即為電阻爐）處理和生產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)品，最基本的要求是要保持爐內(nèi)溫度的恒定，并且在一定的擾動(dòng)下，爐內(nèi)的溫度經(jīng)過(guò)一定的調(diào)節(jié)時(shí)間能自動(dòng)恢復(fù)正常值，從而保證所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量。本設(shè)計(jì)基于單回路控制系統(tǒng)和PID控制器，使用計(jì)算機(jī)、鉑電阻Pt100、控制箱、加熱爐體和“組態(tài)王”軟件設(shè)計(jì)電烤箱的爐溫控制系統(tǒng)，使?fàn)t內(nèi)溫

2、度基本保持在80℃不變，完成了系統(tǒng)所用到的設(shè)備的選型和組裝接線，利用“組態(tài)王”軟件編制上位機(jī)監(jiān)控軟件對(duì)爐內(nèi)溫度的采集和顯示。文中首先介紹了設(shè)計(jì)的背景和要求，接著對(duì)單回路控制系統(tǒng)做了簡(jiǎn)單的介紹，大致描述了通過(guò)組態(tài)王編制采集并繪制溫度與時(shí)間曲線的步驟，并且介紹了整定PID控制器參數(shù)的步驟和結(jié)果，最終完成了利用單回路控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于電烤箱的爐溫控制系統(tǒng)，使其爐內(nèi)溫度經(jīng)過(guò)一定的過(guò)渡過(guò)程始終維持在80℃。關(guān)鍵詞：電烤箱，單回路控制系統(tǒng)，PID控制，“組態(tài)王”軟件，Pt100熱電阻，CD901智能控制儀表，交流固態(tài)繼電器...目錄摘要I目錄1第一章引言31.1設(shè)計(jì)目的31.2設(shè)計(jì)背景及意

3、義31.3設(shè)計(jì)任務(wù)及要求4第二章單回路控制系統(tǒng)52.1單回路控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介52.2單回路控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)52.2.1被控變量的選擇62.2.2操縱變量（控制參數(shù)）的選擇62.2.3測(cè)量變送問(wèn)題和執(zhí)行器的選擇7第三章硬件電路設(shè)計(jì)及原理83.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)83.1.1方案論述83.1.2系統(tǒng)原理圖及工作原理93.2智能控制儀表設(shè)計(jì)103.2.1規(guī)格型號(hào)說(shuō)明103.2.2技術(shù)數(shù)據(jù)說(shuō)明113.2.3工作原理113.3溫度測(cè)量電路設(shè)計(jì)123.3.1測(cè)溫原理123.3.2特點(diǎn)123.3.3接線方法133.3.4非線性補(bǔ)償方法143.4通訊部分硬件設(shè)計(jì)153.5交流固態(tài)繼電器硬件設(shè)計(jì)163.5.1

4、交流固態(tài)繼電器的原理16...3.5.2交流固態(tài)繼電器的分類173.5.3交流固態(tài)繼電器的特點(diǎn)173.5.4交流固態(tài)繼電器的應(yīng)用場(chǎng)合183.5.5交流固態(tài)繼電器的使用注意事項(xiàng)18第四章軟件設(shè)計(jì)204.1軟件設(shè)計(jì)目標(biāo)204.2人機(jī)界面設(shè)計(jì)204.2.1“組態(tài)王”軟件簡(jiǎn)介204.2.2人機(jī)界面基本設(shè)計(jì)步驟204.3PID控制算法254.3.1PID算法簡(jiǎn)介254.3.2PID各參數(shù)對(duì)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響26第五章參數(shù)整定275.1衰減曲線法275.1.1開(kāi)環(huán)曲線觀察275.1.2查閱衰減曲線法PPT275.2經(jīng)驗(yàn)湊試法29第六章結(jié)論33心得體會(huì)34參考文獻(xiàn)35...第一章引言1.

5、1設(shè)計(jì)目的通過(guò)過(guò)程控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)這一教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，使學(xué)生能在學(xué)完自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表、過(guò)程控制儀表、過(guò)程控制系統(tǒng)等課程以后，能夠靈活運(yùn)用相關(guān)基本知識(shí)和基本理論模擬設(shè)計(jì)一個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)，以期培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，掌握過(guò)程控制系統(tǒng)的組成和工作原理、基本概念和分析方法、并具備構(gòu)造、調(diào)試和工程設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的能力；了解閉環(huán)系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)特性分析方法及工作原理；掌握基于一階時(shí)延、二階典型系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)方法，掌握工作原理與工程設(shè)計(jì)方法，并熟悉掌握PID參數(shù)的整定方法和利用上位機(jī)監(jiān)控電烤箱的爐溫控制系統(tǒng)；培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神，科學(xué)的、實(shí)事求是的工作方法，提高查閱資料、語(yǔ)言表達(dá)

6、能力和理論聯(lián)系實(shí)際的技能。1.2設(shè)計(jì)背景及意義鍋爐在石油、化工、熱力、電力等工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，鍋爐溫度的控制效果在發(fā)電、供熱、煉油、煉鐵、煉鋼等工業(yè)及民用部門中是非常重要的技術(shù)指標(biāo)，鍋爐控制系統(tǒng)的工作質(zhì)量直接影響著鍋爐的正常生產(chǎn)，它決定了電廠等工業(yè)基地能否安全、經(jīng)濟(jì)、高效的進(jìn)行生產(chǎn)。隨著我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，企業(yè)對(duì)過(guò)程自動(dòng)化控制水平的要求也不斷提高。電熱鍋爐的應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，電熱鍋爐的性能優(yōu)劣決定了產(chǎn)品的質(zhì)量好壞。目前電熱鍋爐的控制系統(tǒng)大都采用以微處理器為核心的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，既提高設(shè)備的自動(dòng)化程度又提高設(shè)備的控制精度。鍋爐溫度控制的被控對(duì)象是一個(gè)具有大

7、延遲性、大慣性的非線性系統(tǒng)。但目前很多鍋爐仍靠人工加常規(guī)儀表，利用傳統(tǒng)PID控制方法對(duì)鍋爐溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行操作和實(shí)時(shí)監(jiān)控。鍋爐溫度被控對(duì)象滯后時(shí)間比較長(zhǎng)，滯后時(shí)間越長(zhǎng)控制就越難，且影響滯后時(shí)間的因素很多，這樣就造成了工人勞動(dòng)強(qiáng)度增大，生產(chǎn)效果欠佳，也很難保證生產(chǎn)安全。因此，鍋爐溫度控制系統(tǒng)一直是工業(yè)技術(shù)人員研究的重點(diǎn)及熱點(diǎn)。近年來(lái)大部分自動(dòng)化類專業(yè)學(xué)生在工廠、企業(yè)等的過(guò)程生產(chǎn)領(lǐng)域從事過(guò)程控制和自動(dòng)化儀表操作等方面的工作。因此，讓學(xué)生進(jìn)一步了解計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和智能控制理論及其具體應(yīng)用是至關(guān)重要的，這是自動(dòng)