【正文】 加，即主對(duì)象為正作用。從串級(jí)控制的結(jié)構(gòu)上看，主環(huán)是一個(gè)定值系統(tǒng)，副環(huán)是一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)。 表1 不同材質(zhì)熱電偶測(cè)量范圍對(duì)應(yīng)表類(lèi) 別材 質(zhì)分 度 號(hào)測(cè) 量 范 圍熱電偶鎳鉻康銅E01000℃范圍內(nèi)任選鎳鉻鎳硅K01300℃范圍內(nèi)任選鉑銠10鉑S01600℃范圍內(nèi)任選鉑銠30鉑銠6B01800℃范圍內(nèi)任選銅康銅T0400℃范圍內(nèi)任選鐵康銅J01200℃范圍內(nèi)任選整個(gè)溫度變送器的電路原理圖如圖所示，由熱電偶、輸入電路和 AD693 等組成。一體化溫度變送器，是指將變送器模塊安裝在測(cè)溫度元件接線(xiàn)盒或?qū)Ｓ媒泳€(xiàn)盒內(nèi)，變 送器模塊和測(cè)溫元件形成一個(gè)整體，可直接安裝在被測(cè)設(shè)備上，輸出為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，4mA～20mA。 調(diào)節(jié)閥開(kāi)關(guān)形式的選擇調(diào)節(jié)閥的氣開(kāi)、氣關(guān)形式需要考慮到以下幾種因素：① 生產(chǎn)安全角度：當(dāng)氣源供氣中斷，或調(diào)節(jié)閥出故障而無(wú)輸出等情況下，應(yīng)該確保生產(chǎn)工藝設(shè)備的安全，不至發(fā)生事故；② 保證產(chǎn)品質(zhì)量：當(dāng)發(fā)生控制閥處于無(wú)源狀態(tài)而恢復(fù)到初始位置時(shí)，產(chǎn)品的質(zhì)量不應(yīng)降低；③ 盡可能的降低原料、產(chǎn)品、動(dòng)力損耗；當(dāng)隔焰隧道窯發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)關(guān)閉調(diào)節(jié)閥停止燃料的送入，避免窯內(nèi)溫度過(guò)高及燃料不必要的浪費(fèi)。副變量的選擇應(yīng)遵循以下原則：① 應(yīng)使主要干擾和更多的干擾落入副回路；② 應(yīng)使主、副對(duì)象的時(shí)間常數(shù)匹配；③ 應(yīng)考慮工藝上的合理性、可能性和經(jīng)濟(jì)型另外考慮到燃料壓力變化的干擾對(duì)系統(tǒng)溫度影響較大，選擇燃燒室溫度作為副變量。綜上所述，本設(shè)計(jì)選擇串級(jí)控制系統(tǒng)。副回路具有先調(diào)、初調(diào)、快調(diào)的特點(diǎn)；主回路具有后調(diào)、細(xì)調(diào)、慢調(diào)的特點(diǎn)，對(duì)副回路沒(méi)有完全克服干擾的影響能徹底加以消除。簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)和串級(jí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如下圖所示?？墒沁@個(gè)調(diào)節(jié)作用同樣要經(jīng)歷燃燒室的燃燒、隔焰板的傳熱以及燒成帶溫度的變化這個(gè)時(shí)間滯后很長(zhǎng)的通道，當(dāng)調(diào)節(jié)過(guò)程起作用時(shí)，燒成帶的溫度已偏離設(shè)定值很遠(yuǎn)了?；鹧嬖谌紵抑腥紵?，熱量經(jīng)過(guò)隔焰板輻射加熱燒成帶。因此，我選用了隔焰式隧道窯，讓火焰只在燃燒室中燃燒，熱量經(jīng)過(guò)隔焰板輻射加熱燒成帶。第2章 系統(tǒng)總體方案 隧道窯的結(jié)構(gòu) 隧道窯的整個(gè)窯爐主要包括窯爐主體結(jié)構(gòu)、窯頭封閉氣幕及排煙系統(tǒng)、攪拌風(fēng)系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、窯尾冷卻系統(tǒng)、車(chē)下冷卻風(fēng)系統(tǒng)、余熱利用系統(tǒng)、窯車(chē)、自動(dòng)控制系統(tǒng)等。綜上所述，須設(shè)計(jì)一套以溫度為控制變量的控制系統(tǒng)。如果火焰直接在窯道燒成帶燃燒，燃燒氣體中的有害物質(zhì)將會(huì)影響產(chǎn)品的光澤和顏色，所以就出現(xiàn)了隔焰式隧道窯。幾十年來(lái)，工業(yè)過(guò)程控制取得了驚人的發(fā)展，無(wú)論是在大規(guī)模的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，還是在傳統(tǒng)工業(yè)過(guò)程改造中，過(guò)程控制技術(shù)對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量以及節(jié)省能源等均起著十分重要的作用。在現(xiàn)代工業(yè)控制中, 過(guò)程控制技術(shù)是一歷史較為久遠(yuǎn)的分支。g02(s)=1/((10s+1)(s+1)^2)。主控制器采用比例積分控制，副控制器采用比例控制。在本世紀(jì)30 年代就已有應(yīng)用。目前，過(guò)程控制正朝高級(jí)階段發(fā)展，不論是從過(guò)程控制的歷史和現(xiàn)狀看，還是從過(guò)程控制發(fā)展的必要性、可能性來(lái)看，過(guò)程控制是朝綜合化、智能化方向發(fā)展，即計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)：以智能控制理論為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)為主要手段，對(duì)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)、計(jì)劃、調(diào)度、管理和控制全面綜合，實(shí)現(xiàn)從原料進(jìn)庫(kù)到產(chǎn)品出廠(chǎng)的自動(dòng)化、整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)信息管理的最優(yōu)化?；鹧嬖谌紵抑腥紵?，熱量經(jīng)過(guò)隔焰板輻射加熱燒成帶。該控制系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝要求：⑴可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)隧道窯的工藝流程的控制。 制品在窯道的燒成帶內(nèi)按工藝規(guī)定的溫度進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度一般為1300℃，偏差不得超過(guò)5C。 方案比較 制品在窯道的燒成帶內(nèi)按工藝規(guī)定的溫度進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度一般為1300℃，偏差不得超過(guò)5C。若采用隔焰隧道窯溫度簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，由于從控制閥到窯道燒成帶滯后時(shí)間太大，如果燃料的壓力發(fā)生波動(dòng)，盡管控制閥門(mén)開(kāi)度沒(méi)變，但燃料流量將發(fā)生變化，必將引起燃燒室溫度的波動(dòng)，再經(jīng)過(guò)隔焰板的傳熱、輻射，引起燒成帶溫度的變化。也就是說(shuō)，即使發(fā)現(xiàn)了偏差，也得不到及時(shí)調(diào)節(jié)，造成超調(diào)量增大，穩(wěn)定性下降。 單回路控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 串級(jí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 方案選擇 方案一的簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)有干擾時(shí)，TC輸出信號(hào)改變閥門(mén)開(kāi)度，進(jìn)而改變?nèi)剂狭髁?，在爐膛中燃燒后，爐膛溫度改變，改過(guò)程時(shí)間常數(shù)大，可達(dá)到15min。由于主副回路相互配合，使控制質(zhì)量顯著提高。 第3章 系統(tǒng)控制參數(shù)的選擇 主變量的選擇串級(jí)控制系統(tǒng)選擇主變量時(shí)要遵循以下原則：在條件許可的情況下，首先應(yīng)盡量選擇能直接反應(yīng)控制目的的參數(shù)為主變量；其次要選擇與控制目的有某種單值對(duì)應(yīng)關(guān)系的間接單數(shù)作為主變量；所選的主變量必須有足夠的變化靈敏度。 操縱變量的選擇工業(yè)過(guò)程的輸入變量有兩類(lèi)：控制變量和擾動(dòng)變量。所以調(diào)節(jié)閥選擇氣開(kāi)閥。這種變送器具有體積小、質(zhì)量輕、現(xiàn)場(chǎng)安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，因而在工業(yè)生產(chǎn)中 得到廣泛應(yīng)用。輸入電路是一個(gè)冷端補(bǔ)償電橋，為銅補(bǔ)償電阻，通過(guò)改變電位器的阻值可以調(diào)整變送器的零點(diǎn)。對(duì)于本系統(tǒng)由于溫度變化緩慢造成的滯后較大，為克服較大滯后，選用PID控制器作為主控制器。調(diào)節(jié)閥為氣開(kāi)式為正作用。DDZIII型儀表采用了集成電路和安全火花型防爆結(jié)構(gòu)，提高了儀表精度、儀表可靠性和安全性，適應(yīng)了大型化工廠(chǎng)、煉油廠(chǎng)的防爆要求。主要由輸入電路、給定電路、PID運(yùn)算電路、手動(dòng)與自動(dòng)切換電路、輸出電路和指示電路組成。 綜上所述，串級(jí)控制在結(jié)構(gòu)上形成的兩個(gè)閉環(huán)，一個(gè)在閉環(huán)里面，成為內(nèi)環(huán)、副環(huán)或副控回路，其控制器為副控制器，在控制中起“粗調(diào)”的作用；一個(gè)閉環(huán)在外面，成為外環(huán)、主環(huán)或主控回路，其控制器稱(chēng)為主控制器，在控制中起“細(xì)調(diào)”作用，最終被控量滿(mǎn)足控制要求。 隔焰隧道窯溫度串級(jí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖 第4章 系統(tǒng)調(diào)試本次系統(tǒng)仿真采用目前比較流行的控制系統(tǒng)仿真軟件MATLAB，使用MATLAB對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真的主要方法有兩種，一是以控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，使用MATLAB的Simulink工具箱對(duì)其進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真研究。兩步整定法雖然比逐步近法簡(jiǎn)化了調(diào)試過(guò)程，但還是要做兩次4：1衰減曲線(xiàn)法的實(shí)測(cè)。本次課程設(shè)計(jì)中的串級(jí)控制系統(tǒng)中主、副對(duì)象的傳遞函數(shù)分別為： G01(s)=1/(30s+1)(3s+1)。當(dāng)衰減比為4：1時(shí)，比例度為98，最后按已求得的P1S、T1S和P2s、T2s值，結(jié)合已選定的調(diào)節(jié)規(guī)律，按衰減曲線(xiàn)法整定參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式，進(jìn)行主、副調(diào)節(jié)器的參數(shù)的整定。 單回路控制系統(tǒng)仿真圖 串級(jí)控制系統(tǒng)仿真圖 單回路控制系統(tǒng)和串級(jí)控制系統(tǒng)的主、副調(diào)節(jié)器參數(shù)整定好以后系統(tǒng)在不加擾動(dòng)時(shí)的仿真輸出圖如下圖所示。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，從拿到題目，系統(tǒng)方案的選擇到方案的確定，主副回路的設(shè)計(jì)，調(diào)節(jié)器的正反作用的確定，被控參數(shù)的選擇，都經(jīng)過(guò)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃伎迹瓜到y(tǒng)能夠達(dá)到設(shè)計(jì)目的。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我對(duì)過(guò)程控制系統(tǒng)在工業(yè)中的運(yùn)用有了深入的認(rèn)識(shí)，對(duì)過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟、思路有一定的了解與認(rèn)識(shí)。與此同時(shí)，在團(tuán)隊(duì)的協(xié)作中使我們?cè)谂c人共事之中學(xué)會(huì)交流學(xué)會(huì)合作。不過(guò)我看得更多的還是教材，萬(wàn)變不離其宗，對(duì)任何一個(gè)設(shè)計(jì)其基本原理最終都可以在書(shū)本上找到答案。參考文獻(xiàn)[1] . 重慶：重慶大學(xué)出版社， 2003[2] 孫洪程、. 北京：高等教育出版社，2006[3] . 北京:電子工業(yè)出版社，2006[4] . 北京：北京理工大學(xué)出版社，2010[5] 王選民.