本次课标题：智能PID调节器的使用.docVIP

本次课标题：模块四 ——电加热温度控制系统的调试 授课班级 上课 时间 周 月 日 第 节 上课 地点 过程控制实验室 周 月 日 第 节 教 学 目 的 能正确集成电加热控制系统，并实施合理地调试。 教学 目标 能力（技能）目标 知识目标 1、能用常用仪表组成合理的温度位式控制系统，并根据工艺要求调试好系统。 2、能用控制仪表组成温度定值控制系统，并用相关的参数整定方法调试好系统，使系统的品质指标最佳。 1、熟悉位式控制规律和系统结构。 2、掌握可控硅电力控制器的工作原理与使用方法。 3、熟悉温度控制系统的调试技术。 重点 难点 及 解决方法 重点：温度定值控制系统的调试。 难点：温度定值控制系统的调试。 解决办法：温度控制系统因时间常数大而使调试时间较长，也使实验结果显得麻烦些。应让学生在实践中认真体会，通过自我分析问题、处理问题的过程，逐渐提高能力。 参考资料 [1] 高志宏主编，《过程控制与自动化仪表》，浙江大学出版社，2006年 [2] 厉玉鸣主编，《化工仪表及自动化》，化学工业出版社，2004年. [3] 王森等主编，《仪表工试题集》，化学工业出版社，2003年第二版. [4] 解怀仁、杨彬彦主编，《石油化工仪表控制系统选用手册》，北京，中国石化出版，2004年 [5] 吴勤勤主编，《控制仪表及装置》，化学工业出版社，2002年第二版. 课前准备：多媒体课件制作、以4人/小组进行分组。 模块四：电加热温度控制系统的调试 本次课我们将对电加热水温控制系统进行集成与调试。为了对电加热水温控制有一正确地理解、巩固所学知识，要求采用两种控制方法——位式控制和定值控制来实现对水温的自动控制。这是因为位式控制由于简单、方便和易实现的突出优点而在工业实际中广泛应用，因此，掌握好该项技术的应用是十分必要的；同时，通过两种控制方法的对比，有助于加深对温度控制技术的正确理解，从而提高技术应用能力。 一、实验要求 为了进一步锻炼大家处理问题的能力、团队合作的能力，并为接下来的综合实践打下一定的基础，本次课将以小组的形式在明确实验任务的基础上，根据实训指导书的所述方法与步骤，小组独立完成整个实验过程。时间是4课时。 希望大家做好小组的任务分工，明确各个成员职责，合作完成实验。实验中应积极思考、科学安排，切忌在未搞清实验任务与原理的情况下仓促动手以造成人为事故的发生。同时，又要大胆实践，以对温度控制技术及单回路控制技术的应用，达到熟练的程度。 二、任务提出 某小型热水锅炉，其工艺流程如图1所示，冷水从上部加入，经加热后由下部出水管供给用户。工艺要求供水温度应保持在80℃±1℃的数值上，现采用电加热方式，要求采用位式控制和PID定值控制两种方法， 图1 电加热锅炉工艺流程图 三、实验内容 （1）根据控制方案正确选用控制仪表，并组成合理的控制系统（位式和定值）； （2）认真做好相关仪表和系统的运行前准备工作，并根据控制要求合理地设置好调节器的参数（位式和定值）； （3）根据控制系统的特点与工艺要求，科学地调试系统以达到一定的品质指标（位式和定值）； （4）运行计算机监控系统，及时记录下不同系统的输出响应曲线及相关数据（位式和定值）； （5）认真总结实验过程，并做好实验数据的整理与加工工作以完成实验报告。 三、课后作业 完成实验指导书中的相应实验报告内容，积极尝试思考题。 注：后附本次实验的实验指导书。 附实验指导书 实验一 锅炉内胆动态水温定值控制系统 一、实验目的 1、进一步熟悉单回路温度控制系统的组成与工作原理。 2、研究P、PI、PD和PID四种调节器分别对温度系统的控制作用。 3、掌握好PID参数自整定的方法。 二、实验设备 1、THJ-2型高级过程控制系统实验装置 2、计算机、上位机MCGS组态软件、RS232-485转换器1只、串口线1根 3、万用表 1只 三、实验原理 图2为一个单回路锅炉内胆动态水温定值控制系统结构示意图。 图2 锅炉内胆动态水温控制系统的结构示意图 其中锅炉内胆为动态循环水，变频器、磁力泵与锅炉内胆组成循环水系统。而被控的参数为锅炉内胆水温，即要求锅炉内胆水温等于给定值。实验前先通过变频器、磁力泵支路给锅炉内胆打满水，然后关闭锅炉内胆的进水阀门F1-13。待系统投入运行以后，变频器-磁力泵再以固定的小流量使锅炉内胆的水处于循环状态。在内胆水为静态时，由于没有循环水加以快速热交换，而三相电加热管功率为4.5KW，使内胆水温上升相对快速，散热过程又相对比较缓慢，而且调节的效果受对象特性和环境的限制，导致系统的动态性能较差，即超调大，调节时间长。但当改变为循环水系统后，便于热交换及加速了散热能力，相比于静态温度控制实验，在控制的动态精度，