電阻爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)畢業(yè)論(編輯修改稿)
2025-07-11 05:56 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 1自由端2 圖 熱電偶工作原理示意圖 圖 02 畫成虛線，是想說明熱電偶在使用時 2點實際上不是直接相接的。由熱電偶的中間導(dǎo)體定律：“在熱電偶測溫回路中，串接第三種導(dǎo)體，只要其兩端溫度相同，則熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢與串接的中間金屬無關(guān)”，那么，把較短的測 量導(dǎo)線和儀表串接在 2 點并視其為第三種金屬，就可認(rèn)為它們不影響熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢即工作溫度的測量。 實際使用時，測量場所與測量儀表往往相距很遠(yuǎn)，又因為組成熱電偶的材料比較貴重，所以常加導(dǎo)線來連接。這里有兩種使用方法：第一種，兩根連接導(dǎo)線具有相同的熱電性質(zhì)，如在一根導(dǎo)線 (如常用的紫銅線 )上取下的兩段線，它們的化學(xué)成分和物理性質(zhì)就很相近，這時，可根據(jù)中間金屬定律判斷出電偶的熱電動勢只取決于電偶兩端溫度 t t2，其它環(huán)境溫度的影響就可忽略。第二，熱電偶的兩電極分別采用和自己熱電性質(zhì)相近的補償導(dǎo)線延長至 3 點，這樣熱電動勢只取決于 t1和 t3，而與 t2無關(guān)。 上述使用情況中，溫度點 t2 和 t3 往往采用冰水混合物 (0℃ )來恒定溫度。這時，總的熱電動勢就變成工作溫度 t1的單值函數(shù)，可記為Et1。為了使用方便，對于不同的熱電偶規(guī)定了不同的分度號，根據(jù)不同的分度號，我們又可查找其對應(yīng)的分度表，從而得到標(biāo)準(zhǔn)熱電偶Et1關(guān)系的具體對應(yīng)值 (相關(guān)溫度點一般規(guī)定為 0℃ )。 熱電偶測溫時，除工作端外的各個部分要求有良好的絕緣，否則會引入誤差，甚至無法測量。另外，為了支撐和固定熱電極，延長其壽命，還應(yīng)選擇合適的保護套管材料。使用 一段時間后，熱電偶要和 標(biāo)準(zhǔn)偶進行校正。 （ 2）控制對象（調(diào)節(jié)對象）：指被控制的設(shè)備與機器，在本設(shè)計系統(tǒng)中控制對象指的是回轉(zhuǎn)式管式電阻爐?？刂茖ο蟮妮敵隽烤褪强刂葡到y(tǒng)的輸出量（或稱被控量）。在本設(shè)計中的輸出量是電阻爐的溫度。 （ 3）控制器（調(diào)節(jié)器）：根據(jù)輸入信號而按某一規(guī)律自動地改變輸出信號的儀表，具有比較、放大、判斷決策與發(fā)出指令的功能。在本設(shè)計控制系統(tǒng)使用的是 DDZⅢ溫度控制器 DTZ— 2100。調(diào)節(jié)器的構(gòu)成方框圖如圖 ： 測 量 信 號指 示 電 路給 定 信 號指 示 電 路輸 入 電 路2 5 0 ΩP I 電 路軟 手 操電 路P D 電 路硬 手 操電 路輸 出 電 路測 量指 示給 定指 示指 示 單 元U0 1U0 2U0 3 IO S6 US IS 輸 出 指 示外 內(nèi)1 ～ 5 V4 ～ 2 0 m A控 制 單 元 圖 調(diào)節(jié)器 方框圖 調(diào)節(jié)器有兩個輸入量，其中一個稱為給定值，另一個輸入量是來自測量變送器的信號，由于這個信號的傳遞方向?qū)刂葡到y(tǒng)來說是從其輸出端回到輸入端，所以稱為反饋信號。 這兩個信號在控制器中比較的結(jié)果得到被控量與給定值之間的一個偏差信號（正或負(fù)），調(diào)節(jié)器對該偏差信號按設(shè)定的控制規(guī)律進行運算（在這款系統(tǒng)中選用的是 PID規(guī)律）， 然后發(fā)出控制指令信號，送入執(zhí)行器。 因為本設(shè)計的系統(tǒng)是單回路負(fù)反饋控制系統(tǒng)， 從控制原理可以知 道，對于一個反饋控制系統(tǒng)來說，只有在負(fù)反饋的情況下，系統(tǒng)才是穩(wěn)定的，當(dāng)系統(tǒng)收到干擾是，其過渡過程將會 是衰減的；反之，如果系統(tǒng)是正反饋，那么系統(tǒng)將是不穩(wěn)定的，一旦遇到干擾作用，過渡過程將會發(fā)散。系統(tǒng)不穩(wěn)定當(dāng)然是不希望發(fā)生的，因此，對于反饋控制系統(tǒng)來說，要使系統(tǒng)能夠穩(wěn)定地工作，必須要夠成負(fù)反饋。 為了保證能構(gòu)成負(fù)反饋，系統(tǒng)開環(huán)總放大倍數(shù)必須為負(fù)值，而系統(tǒng)開環(huán)總放大倍數(shù)是系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)放大被數(shù)的乘積。這樣，只要事先知道了對象、控制閥和測量變送裝置放大倍數(shù)的正負(fù)，在根據(jù)開環(huán)總放大倍數(shù)之積為負(fù)的要求， 就可以容易地確定出控制器的正、反作用。對象、控制閥和測量變送裝置放大倍數(shù)的正負(fù)是很容易確定的，只要分析一下它們各自的輸出與輸入信號是同向變化還是反向變化就可以確定，當(dāng)輸入信號增大，輸出信號也隨之增大時，其放大倍數(shù)為正，當(dāng)輸入信號增大，而輸出信號減小時，其放大倍數(shù)為負(fù)。根據(jù)上述判斷依據(jù)可知 在本設(shè)計中溫度變送器是正作用（ +），執(zhí)行器是正作用（ +），管式電阻爐是正作用（ +）為了保證總的開環(huán)放大系數(shù)為負(fù)，所以調(diào)節(jié)器選用反作用（ +）。 （ 4）執(zhí)行器：執(zhí)行器由執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)組成。接受控制器來的控制信號，經(jīng)過功率放大 后產(chǎn)生控制作用，驅(qū)動調(diào)節(jié)機構(gòu)，改變進入控制對象的物質(zhì)流或能量流，使控制對象中的被控量向著給定值的方向發(fā)生變化，
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