【正文】 通過(guò)這次設(shè)計(jì)，極大地提高了動(dòng)手能力，磨練了意志，同時(shí)也培養(yǎng)了自主創(chuàng)新的意識(shí)。在任務(wù)中有一些知識(shí)從來(lái)沒(méi)有接觸過(guò)，甚至不知該從哪下手。7．待鍋爐內(nèi)膽水溫穩(wěn)定于給定值時(shí)，將調(diào)節(jié)器切換到“自動(dòng)”狀態(tài)，待水溫平衡后，突增（或突減）儀表設(shè)定值的大小，使其有一個(gè)正（或負(fù)）階躍增量的變化（即階躍干擾，此增量不宜過(guò)大，一般為設(shè)定值的5％～15%為宜），于是鍋爐內(nèi)膽的水溫便離開(kāi)原平衡狀態(tài)，經(jīng)過(guò)一段調(diào)節(jié)時(shí)間后。在此基礎(chǔ)上，再加上微分作用。圖21 水溫控制曲線由圖21可以看出δ=40時(shí)，過(guò)渡過(guò)程沒(méi)有振蕩，且穩(wěn)態(tài)誤差不大，所以δ=40時(shí)最適合。（2）按上述要求連接完實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，打開(kāi)圖1對(duì)象相應(yīng)的水路（打開(kāi)閥F1F1F1F113，其余閥門關(guān)閉）；（3）用電纜線將對(duì)象和DCS控制臺(tái)連接起來(lái)；（4）用電動(dòng)閥支路給鍋爐內(nèi)膽和夾套均打滿水，待實(shí)驗(yàn)投入運(yùn)行之后，用電動(dòng)閥支路以固定的小流量給鍋爐內(nèi)膽打循環(huán)水冷卻；（5）合上DCS控制屏電源，啟動(dòng)服務(wù)器和主控單元；（6）在工程師站的組態(tài)中選擇該工程進(jìn)行編譯下裝；（7）啟動(dòng)操作員站，選擇運(yùn)行界面中的實(shí)驗(yàn)；（8）啟動(dòng)對(duì)象總電源，并合上相關(guān)電源開(kāi)關(guān)（三相電源、單相III），開(kāi)始實(shí)驗(yàn)（如果是控制柜，打開(kāi)三相電源總開(kāi)關(guān)、三相電源、單相開(kāi)關(guān)，并同時(shí)打開(kāi)三相調(diào)壓模塊和三相磁力泵電源開(kāi)關(guān)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥電源開(kāi)關(guān)控制站電源開(kāi)關(guān)）在流程圖的溫度測(cè)量值上點(diǎn)擊左鍵，彈出PID窗口，進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)的設(shè)置如圖18所示。設(shè)置交互特性：在“推出窗口”標(biāo)簽中選擇“有推出窗口特性”，窗口類型為“PID窗口”，PID點(diǎn)名為“PID04”，域號(hào)為0，其他選擇默認(rèn)。 圖16 子程序（5）編譯工程編寫好程序后選擇“工程→全部再編譯”，檢查是否有錯(cuò)誤。P_H_CT()。圖15 完全編譯首先選擇工程“鍋爐內(nèi)膽水溫定值控制”的“10站”，資源的建立和模塊的建立。在左邊一欄選擇“工程”，如圖14所示。點(diǎn)擊“保存”按鈕。(1）根據(jù)以上工程描述，該工程的系統(tǒng)圖如圖9所示。圖7 提示圖 （7）因?yàn)闇囟榷ㄖ悼刂葡到y(tǒng)用到一個(gè)模塊，兩個(gè)通道，所以需要編輯兩個(gè)點(diǎn)號(hào)。（2）點(diǎn)擊按鈕或選擇工程|新建工程，新建工程，輸入工程名字：LLDZ，如圖4所示。系統(tǒng)組態(tài)后將產(chǎn)生應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)、控制運(yùn)算程序、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、監(jiān)控流程圖以及各類生產(chǎn)管理報(bào)表。（5）FM148 DCS模擬量輸入模塊 FM148八路模擬量輸入現(xiàn)場(chǎng)總線I/O模塊通過(guò)ProfibusDP現(xiàn)場(chǎng)總線都接入MCU主控單元（現(xiàn)場(chǎng)控制站）中，進(jìn)而把對(duì)象上的所有電壓型或電流型傳感器檢測(cè)信號(hào)傳送到本現(xiàn)場(chǎng)控制站中，進(jìn)行算法控制。數(shù)據(jù)按域獨(dú)立組態(tài)，域間數(shù)據(jù)可以由域間引用或域間通信組態(tài)進(jìn)行定義，并通過(guò)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)相互引用。C。水泵：本裝置采用磁力驅(qū)動(dòng)泵，型號(hào)為16CQ8P，流量為32升/分，揚(yáng)程為8米，功率為180W。（2）檢測(cè)裝置變送器：采用工業(yè)用的擴(kuò)散硅壓力變送器，含不誘鋼隔離膜片，同時(shí)采用信號(hào)隔離技術(shù)，對(duì)傳感器溫度漂移跟隨補(bǔ)償。若需加微分作用，微分時(shí)間常數(shù)按TD=（1/3 ～1/4）TD計(jì)算。 PID控制參數(shù)整定方法控制器參數(shù)的整定方法很多，歸納起來(lái)可分為兩大類，理論計(jì)算整定法與工程整定法。為了消除控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。人們?cè)趹?yīng)用的過(guò)程中積累了許多的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)PID的研究現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)比較高的程度。圖1 鍋爐水溫定值控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖 PID原理和特點(diǎn) PID控制器由比例單元P、積分單元I和微分單元D組成。(3)實(shí)現(xiàn)鍋爐內(nèi)膽水溫定值控制 設(shè)計(jì)方案和工作原理 單閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好、可靠性高，在工業(yè)控制中得到廣泛的應(yīng)用。但是現(xiàn)在我們還沒(méi)有真正的多參數(shù)綜合控制系統(tǒng)，比起其他國(guó)家，我國(guó)在技術(shù)上還是落后不少。 國(guó)外從1970左右就開(kāi)始研究如何對(duì)溫度進(jìn)行控制。反觀我國(guó)，鍋爐在新中國(guó)成立以后才開(kāi)始建立和發(fā)展在工農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用。這就是過(guò)程控制要研究和解決的問(wèn)題。DCS具有通用性強(qiáng)、系統(tǒng)組態(tài)靈活、控制功能完善、數(shù)據(jù)處理方便、顯示操作集中、人機(jī)界面友好、安裝簡(jiǎn)單規(guī)范、調(diào)試方便、運(yùn)行安全可靠的特點(diǎn)。它能夠適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的各種需要，進(jìn)一步提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平和管理水平，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證生產(chǎn)安全。溫度是一個(gè)描述物體物理特性的冷熱程度的物理量，但是對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)、日常生活過(guò)程，它卻有極其很重要的作用。上海在1953年率先成立了一座上海鍋爐廠。在1970年至1979年這段時(shí)間內(nèi)，溫度控制技術(shù)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是利用模擬式的組合儀表來(lái)采集工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的信息，然后再進(jìn)行計(jì)算、推導(dǎo)，對(duì)溫度進(jìn)行記錄和控制。眼下我國(guó)的溫度測(cè)控技術(shù)比起國(guó)外工廠化的溫度測(cè)控技術(shù)仍然差得很遠(yuǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)中我國(guó)的溫控系統(tǒng)的軟件、硬件資源還是不能共享，不能達(dá)到很高的產(chǎn)業(yè)化水平，裝備也不能很好的配套，這些難題都需要科學(xué)家、技術(shù)人員去解決。單閉環(huán)鍋爐水溫定值控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1，其中鍋爐內(nèi)膽為動(dòng)態(tài)循環(huán)水，磁力泵、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、鍋爐內(nèi)膽組成循環(huán)供水系統(tǒng)。其輸入e (t）與輸出u (t）的關(guān)系由公式(1)可見(jiàn)。(1) 比例（P）控制 比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。積分項(xiàng)會(huì)隨著時(shí)間的增加而增大。顧名思義，理論計(jì)算整定法是在已知過(guò)程的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，依據(jù)控制理論，通過(guò)理論計(jì)算來(lái)求取“最佳整定參數(shù)”；而工程整定法是根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，直接在過(guò)程控制系統(tǒng)中進(jìn)行的控制器參數(shù)整定方法。表1 經(jīng)驗(yàn)法整定參數(shù)系統(tǒng)參 數(shù)δ（%）T1(min)TD(min)溫度20～603～10～3流量40～100～1壓力30～70～3液位20～803 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) THJ3型高級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置”是基于工業(yè)過(guò)程的物理模擬對(duì)象，它集自動(dòng)化儀表技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)為一體的多功能實(shí)驗(yàn)裝置，該系統(tǒng)包括流量、溫度、液位、壓力等熱工參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)，單回路控制，串級(jí)控制，前饋—反饋控制，比值控制，解耦控制等多種控制形式。溫度傳感器：本裝置采用六個(gè)Pt100傳感器，分別用來(lái)檢測(cè)上水箱出口、鍋爐內(nèi)膽、鍋爐夾套以及盤管的水溫。泵體完全采用不誘鋼材料，以防止生銹，使用壽命長(zhǎng)。 MACS系統(tǒng)簡(jiǎn)介 MACS是和利時(shí)公司集多年的開(kāi)發(fā)、工程經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的大型綜合控制系統(tǒng)。MACS系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集、控制運(yùn)算、閉環(huán)控制輸出、設(shè)備和狀態(tài)監(jiān)視、報(bào)警監(jiān)視、遠(yuǎn)程通信、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和顯示、歷史數(shù)據(jù)管理、日志記錄、事件順序記錄、事故追憶、圖形顯示、控制調(diào)節(jié)、報(bào)表打印、高級(jí)計(jì)算、組態(tài)、調(diào)試、打印、下裝、診斷的功能。FM148八路模擬量輸入模塊支持電流型（4～20mA）和電壓型（0～5V/1～5V）信號(hào)輸入方式，另外還支持更多的電壓電流輸入方式，每通道11位。 MACS系統(tǒng)所用軟件為MACS V集成組態(tài)軟件。圖4 添加工程（3）點(diǎn)擊“確定”按鈕，然后在空白處選擇這個(gè)工程，此時(shí)會(huì)顯示當(dāng)前域號(hào)為65535等信息。點(diǎn)擊“AI模擬量輸入”選項(xiàng)出現(xiàn)如圖8所示。 圖9 工程的系統(tǒng)圖 (2）在設(shè)備組態(tài)時(shí)仍按照“標(biāo)準(zhǔn)工程”組態(tài)，由于該工程采用單以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，因此需要手動(dòng)配置服務(wù)器前兩塊網(wǎng)卡和操作站兩塊網(wǎng)卡的IP地址。（3）選中“服務(wù)器”，點(diǎn)擊工具欄中的按鈕，新建服務(wù)器算法方案，請(qǐng)選擇“FM”類型方案建立服務(wù)器算法方案，如圖11所示。 圖14 編輯完成圖（9）選中“服務(wù)器”點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，編譯“服務(wù)器”站，選擇“全部重編”，最終出現(xiàn)“站編譯成功”。（1）創(chuàng)建POU在對(duì)象組織器中，選中POUs，新建一文件夾，重命名為“LHF”，然后選中文件夾，單擊鼠標(biāo)右鍵，選中“添加”，彈出創(chuàng)建POU窗口，新POU命名為“S03_LOOP”、POU類型選“程序”、POU語(yǔ)言選“CFC”。P_H_TC()。直至編譯成功，保存工程，退出。（4）設(shè)置Tip顯示交互特性單擊鍋爐內(nèi)膽溫度的文字特性XXX . X℃，右擊鼠標(biāo)選擇交互特性。 圖18 控制系統(tǒng)界面（8）設(shè)置好溫度的給定值，先把調(diào)節(jié)器輸出設(shè)為手動(dòng)，待溫度趨于給定值且不變后，把手動(dòng)切換