【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速使水箱水溫達(dá)到預(yù)設(shè)的目標(biāo)。 溫度測(cè)量通常采用感溫元件如熱電阻。它的工作原理是金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化。其電阻值與溫度間的關(guān)系式為:Rt＝Rt0[1+α(tt0)]式中，Rt——溫度為t(如室溫20℃)時(shí)的電阻值；Rt0——溫度為t0(通常為0℃)時(shí)的電阻值；α——電阻的溫度系數(shù)?？梢?jiàn)，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)熱電阻的阻值會(huì)發(fā)生變化，這樣只要設(shè)法測(cè)出電阻值的變化，并找出溫度和阻值變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系，就可以測(cè)量出溫度。雖然大多數(shù)金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的變化而變化，但是作為熱電阻的材料有著特殊的要求。作為熱電阻的材料一般要求是：電阻溫度系數(shù)小、電阻率大、熱容量小；在整個(gè)測(cè)溫范圍內(nèi)，應(yīng)具有穩(wěn)定的物理、化學(xué)性質(zhì)和良好的重復(fù)性；并要求電阻值隨溫度的變化呈線性關(guān)系。但是，要完全符合上述要求的熱電阻材料實(shí)際上是有困難的。根據(jù)具體情況，目前應(yīng)用最廣泛的熱電阻材料是鉑和銅。本裝置使用的是鉑電阻元件PT100，并通過(guò)溫度變送器（測(cè)量電橋或分壓采樣電路或者AI人工智能工業(yè)調(diào)節(jié)器）將電阻值的變化轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。鉑電阻元件是采用特殊的工藝和材料制造，它具有很高的穩(wěn)定性和耐震動(dòng)等特點(diǎn)，還具有較強(qiáng)的抗污染能力。在0~650℃的溫度范圍內(nèi)，鉑電阻與溫度的關(guān)系為:Rt＝Rt0(1+At+Bt2+Ct3)式中，Rt——溫度為t(如室溫20℃)時(shí)的電阻值；Rt0——溫度為t0(通常為0℃)時(shí)的電阻值；A、B、C是常數(shù)，一般A=*10－31/℃，B=*10－71/℃，C=*10－121/℃。Rtt的關(guān)系稱為分度表，用分度號(hào)來(lái)表示。本模塊在設(shè)計(jì)中的作用是檢測(cè)加熱水箱中的水溫，并將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸送給智能調(diào)節(jié)儀。溫度智能位式調(diào)節(jié)儀結(jié)構(gòu)如圖33：在此把調(diào)節(jié)儀的輸出和輸入端子都引到面板上了，輸出端包括位式調(diào)節(jié)輸出及變送輸出兩部分，輸入端包括PT100鉑熱電阻輸入。最下面有PT100鉑熱電阻輸出端，是檢測(cè)加熱水箱溫度的，可以直接加到智能儀表的“PT100鉑熱電阻”輸入端。此模塊主要的作用為：（1）檢測(cè)水箱中的溫度：用到了PT100鉑熱電阻溫度傳感器；（2）接受溫度傳感器中的信號(hào)并與預(yù)設(shè)定的溫度值進(jìn)行比較來(lái)通過(guò)繼電器控制電熱絲的通斷電：用到了AI708智能儀表以及繼電器和電熱絲。面板操作說(shuō)明①調(diào)節(jié)輸出指示燈②報(bào)警1指示燈③報(bào)警2指示燈④AUX輔助接口工作指示燈⑤數(shù)據(jù)移位（兼手動(dòng)/自動(dòng)切換及程序設(shè)置進(jìn)入）⑥顯示轉(zhuǎn)換（兼參數(shù)設(shè)置進(jìn)入） ⑦數(shù)據(jù)增加鍵（兼程序停止操作）⑧數(shù)據(jù)減小鍵（兼程序運(yùn)行/暫停操作） ⑨測(cè)量值顯示窗 ⑩給定值顯示窗圖33 AI708智能儀表面板圖特點(diǎn)與用途：AI708型儀表，可編程輸入，通過(guò)參數(shù)設(shè)置即可選擇熱電偶、熱電阻、線性電阻和電壓（電流）的輸出，具備位式調(diào)節(jié)、AI人工智能調(diào)節(jié)、通訊、變送和上限、下限、正偏差、負(fù)偏差等報(bào)警功能，同時(shí)有可編程模塊化輸出，支持時(shí)間比例和線性電流（包括0–10mA及0–20mA等）。它適用于化工、石化、火電、制藥、冶金等行業(yè)做高精度測(cè)量、顯示、變送、位式/人工智能/PID調(diào)節(jié)或報(bào)警等工作。其中AI人工智能調(diào)節(jié)可使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)較為理想的溫度控制。主要參數(shù)功能說(shuō)明：Ctrl(控制方式)：Ctrl=0，采用位式調(diào)節(jié)，只適合要求不高的場(chǎng)合。Ctrl=1，采用AI人工智能調(diào)節(jié)/PID調(diào)節(jié)，該設(shè)置下，允許從面板啟動(dòng)執(zhí)行自整定功能。Ctrl=2，啟動(dòng)自整定參數(shù)功能，自整定結(jié)束后會(huì)自動(dòng)設(shè)置3或4。Ctrl=3，采用AI人工智能調(diào)節(jié)，自整定結(jié)束后儀表自動(dòng)進(jìn)入該設(shè)置，在該設(shè)置下不允許從面板啟動(dòng)自整定參數(shù)功能，防止操作失誤再次啟動(dòng)自整定。Ctrl=4，該方式下與Ctrl=3 時(shí)基本相同，但其P參數(shù)定義為原來(lái)的10倍，即可將P參數(shù)放大10倍，獲得更精細(xì)的控制。HIAL(上限報(bào)警)：測(cè)量值大于HIAL+dF值時(shí)，儀表將產(chǎn)生上限報(bào)警。設(shè)置 HIAL到其最大值（9999）可避免產(chǎn)生報(bào)警作用。LOAL(下限報(bào)警)：測(cè)量值小于LOALdF時(shí)產(chǎn)生下限報(bào)警。設(shè)置LOAL到其最小值（1999）可避免產(chǎn)生報(bào)警作用。dHAL（正偏差報(bào)警）：采用AI人工智能調(diào)節(jié)時(shí)，當(dāng)正偏差（測(cè)量值PV減給定值SV）大于dHAL+dF時(shí)產(chǎn)生正偏差報(bào)警。當(dāng)偏差小于dHALdF時(shí)正偏差報(bào)警解除。設(shè)置dHAL=9999時(shí)，負(fù)偏差報(bào)警功能被取消。dLAL(負(fù)偏差報(bào)警)：采用AI人工智能調(diào)節(jié)時(shí)，當(dāng)負(fù)偏差（測(cè)量值PV減給定值SV）大于dLAL+dF產(chǎn)生負(fù)偏差報(bào)警，當(dāng)偏差小于dLALdF時(shí)負(fù)偏差報(bào)警解除。設(shè)置dLAL=9999時(shí)，負(fù)偏差報(bào)警功能被取消。dF（回差）：回差用于避免因測(cè)量輸入值波動(dòng)而導(dǎo)致位式調(diào)節(jié)頻繁通斷或報(bào)警頻繁產(chǎn)生/解除。另外:Sn（輸入規(guī)格）、CF（系統(tǒng)功能選擇）、M5（保持參數(shù)），P（速率參數(shù)）等。此模塊的主要作用為接受PT100溫度傳感器的信號(hào)并與預(yù)設(shè)的溫度值比較來(lái)控制繼電器的通斷電，以此來(lái)達(dá)到控制電熱絲的加熱與冷卻。 調(diào)試結(jié)果啟動(dòng)變頻磁力泵后，變頻磁力泵向復(fù)合加熱水箱注滿水，同時(shí)打開(kāi)復(fù)合加熱水箱的放水口使復(fù)合加熱水箱中的水處于動(dòng)態(tài)平衡，此舉是為了使水加速冷卻。同時(shí)位于復(fù)合加熱水箱中的PT100鉑電阻溫度傳感器檢測(cè)出水箱中的溫度并把信號(hào)傳入AI708溫度智能位式調(diào)節(jié)儀的單片機(jī)核心中，并實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，根據(jù)設(shè)計(jì)的程序以及預(yù)先輸入的需要控制的溫度值如30攝氏度。在上位機(jī)的監(jiān)控軟件上可以看到溫度的實(shí)時(shí)變化曲線。（1）布線圖如下圖34 圖34 硬件調(diào)試電路接線圖（2）AI708智能儀表調(diào)試如下圖35圖35 AI708智能儀表調(diào)試如上圖所示：紅色數(shù)據(jù)為實(shí)時(shí)溫度35攝氏度，綠色數(shù)據(jù)為預(yù)設(shè)定溫度30攝氏度，可以通過(guò)AI708智能溫度控制儀表面板上的右側(cè)按鍵設(shè)置預(yù)設(shè)定溫度。AI708與下面的PT100鉑熱電阻溫度傳感器，左側(cè)的固態(tài)繼電器、電熱絲相連。是整個(gè)溫度控制器設(shè)計(jì)的核心部分。（3）同時(shí)在上位機(jī)監(jiān)控軟件上可以看到溫度的實(shí)時(shí)變化曲線如下圖36圖36 溫度的實(shí)時(shí)變化曲線(1)由圖36可以看出室溫下加熱水箱中的溫度為22攝氏度，當(dāng)打開(kāi)電源各個(gè)模塊開(kāi)始按照設(shè)計(jì)，工作時(shí)水箱中的溫度由PT100溫度傳感器檢測(cè)并送至AI708的單片機(jī)核心，根據(jù)編寫的程序于小于設(shè)定的溫度，AI708控制繼電器閉合，電熱絲開(kāi)始加熱，水箱中的溫度上升。圖37 溫度的實(shí)時(shí)變化曲線(2)由圖37可知當(dāng)水箱中的溫度上升到所設(shè)定的溫度值時(shí)，AI708智能儀表通過(guò)程序判定控制繼電器斷開(kāi)，電熱絲斷電，加熱水箱不再加熱，同時(shí)水箱中的水位保持動(dòng)態(tài)平衡，始終有冷水進(jìn)入，使水溫加速下降。但由于電熱絲的熱慣性，溫度還會(huì)繼續(xù)上升一段時(shí)間。圖38 溫度的實(shí)時(shí)變化曲線(3)在此后的時(shí)間內(nèi)，整個(gè)控制系統(tǒng)重復(fù)上面兩個(gè)過(guò)程，使水溫保動(dòng)態(tài)平衡。從圖38可以看出復(fù)合加熱水箱中的水溫始終在一個(gè)范圍內(nèi)波動(dòng)，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。表明此設(shè)計(jì)成功的把水箱中的水溫控制在預(yù)設(shè)溫度附近。從上面三幅實(shí)時(shí)溫度變化曲線可以看出水箱中的溫度變化在30攝氏度左右，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)預(yù)期的目的。溫度波動(dòng)的原因是由于電熱絲的余熱并不會(huì)在斷電時(shí)立即消失會(huì)導(dǎo)致溫度在超過(guò)界限