【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 動(dòng)閥調(diào)節(jié)開(kāi)度的文字特性 XXX . X％，右擊鼠標(biāo)選擇動(dòng)態(tài)特性。設(shè)置文字特性：在 “文字 ”標(biāo)簽中選擇 “有文字特性 ”，點(diǎn)名為 AO0，項(xiàng)名為 AV，域號(hào)為 0，其他選擇默認(rèn)。 3．設(shè)置增減交互特性 1）單擊電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制的增減值特性 “+”，右擊鼠標(biāo)選擇交互特性，設(shè)置增減值特性：在 “增減值 ”標(biāo)簽中選擇 “有增減值特性 ”，點(diǎn)名為 AO0，項(xiàng)名為 AV，域號(hào)為 0，增量為 ，其他默認(rèn)選擇。 2）單擊電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制的增減值特性 “ ”，右擊鼠標(biāo)選擇交互特性，設(shè)置增減值特性：在 “增減值 ”標(biāo)簽中選擇 “有增減值特性 ”，點(diǎn)名為 AO0，項(xiàng)名為 AV，14 域號(hào)為 0，增量為 ，其他默認(rèn)選擇。 4．設(shè)置推出窗口交互特性 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。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)。 5．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。設(shè)置交互特性：在 “Tip 顯示 ”標(biāo)簽中選擇 “有 Tip 顯示特性 ”，選擇 “顯示固定字符串 ”，輸入顯示內(nèi)容 “點(diǎn)擊可修改參數(shù)！ ”其他選擇默認(rèn)。 6．設(shè)置在線修改交互特性 單擊電動(dòng) 閥調(diào)節(jié)開(kāi)度的文字特性 XXX . X％，右擊鼠標(biāo)選擇動(dòng)態(tài)特性。設(shè)置文字特性：在 “在線修改數(shù)據(jù)庫(kù)點(diǎn)值 ”標(biāo)簽中選擇 “有在線修改特性 ”，點(diǎn)名為 AO0，項(xiàng)名為 AV，域號(hào)為 0，其他選擇默認(rèn)。 7．保存文件 將剛才繪制的鍋爐內(nèi)膽水溫定值控制系統(tǒng)流程圖保存，圖形文件名為 GLND，圖形組態(tài)完畢。 三項(xiàng)電源輸出端 U、 V、 W 對(duì)應(yīng)連接到三相 SCR 移相調(diào)壓裝置的三相電源輸入端 U、 V、 W 端；三相 SCR 移相調(diào)壓裝置的三相調(diào)壓輸出端 U0、 V0、 W0接至三相電加熱管輸入端 U0、 V0、 W0；三相電源輸出端 U、 V、 W 對(duì)應(yīng)連接三相 磁力泵（ ~380V）的輸入端 U、 V、 W；電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 ~220V 輸入端 L、 N 接至單相電源 III 的 3L、 3N 端。將控制屏上的直流 24V 電源（ +、－）端對(duì)應(yīng)接到FM 模塊電源輸入（ +、－）端。 1．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 F1 F1F1 F113，其余閥門關(guān)閉）； 2．用電纜線將對(duì)象和 DCS 控制臺(tái)連接起來(lái)； 3．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； 4．合上 DCS 控制屏電源，啟動(dòng)服務(wù)器和主控單元； 5．在工程師站的組態(tài)中選擇該工程進(jìn)行編譯下裝； 6．啟動(dòng)操作員站，選擇運(yùn)行界面中的實(shí)驗(yàn)； 7．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)）； 15 8．手動(dòng)操作調(diào)節(jié)器的輸出，并根據(jù)對(duì)象的階躍響應(yīng)曲線求得對(duì)象的 K、 T 和 τ值，確定 PI 調(diào)節(jié)器的參數(shù) σ 和 TI，并整定之。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； 由于熱電偶溫度升得快降得慢所以靜態(tài)控制跟動(dòng)態(tài)控制的效果是不一樣的，動(dòng)態(tài)控制比靜態(tài)控制的升溫過(guò)程稍慢，降溫過(guò)程稍快。無(wú)論操作者采用靜態(tài)控制或者動(dòng)態(tài)控制，本實(shí)驗(yàn)的上位監(jiān)控界面操作都是一樣的。 本系統(tǒng)主要涉及兩路信號(hào)，一路是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量信號(hào)鍋爐內(nèi)膽溫度，另外一路是控制移項(xiàng)調(diào)壓模塊輸出的控制信號(hào)。 1）接通控制系統(tǒng)電源，打開(kāi)用作上位監(jiān)控的 PC 機(jī)，進(jìn)入后的控制系統(tǒng)主界面。 2）在實(shí)驗(yàn)主界面中選擇本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)即 “鍋爐內(nèi)膽水溫 PID 控制實(shí)驗(yàn) ”，系統(tǒng)進(jìn)入正常的測(cè)試狀態(tài)，呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)界面如圖 所示。 圖 控制系統(tǒng)界面 3）在上位機(jī)監(jiān)控界面中點(diǎn)擊 “手動(dòng) ”，并將輸出值設(shè)置為一個(gè)合適的值，此操作既可拉動(dòng)輸出值旁邊的滾動(dòng)條，也可直接在輸出值顯示框中輸入。 4）合上三相電源空氣開(kāi)關(guān)，三相電加熱管通電加熱，適當(dāng)增加 /減少輸出量，使鍋爐內(nèi)膽的水溫穩(wěn)定于設(shè)定值。 5）按本章第一節(jié)中的經(jīng)驗(yàn)法或動(dòng)態(tài)特性參數(shù)法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)，選擇 PID控制規(guī)律，并按整定后的 PID 參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)置。 6）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)，待水溫穩(wěn)定后，突增（或突減）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16 宜），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，水溫穩(wěn)定至新的設(shè)定值。點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)界面下邊的切換按鈕，觀察實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線、數(shù)據(jù)報(bào)表所記錄的設(shè)定值、輸出值，內(nèi)膽水溫的響應(yīng)過(guò)程曲線將如圖 8 所示。 圖 8 內(nèi)膽水溫的響應(yīng)過(guò)程曲線 7）適量改變控制器的 PID 參數(shù)，重復(fù)步驟 6，觀察計(jì)算機(jī)記錄不同參數(shù)時(shí)系統(tǒng)的響應(yīng)曲線。 8）開(kāi)始往鍋爐夾套打冷水，重復(fù)步驟 3～ 7，觀察實(shí)驗(yàn)的過(guò)程曲線與前面不加冷水的過(guò)程有何不同。 9）采用 PI 控制規(guī)律，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，觀察在不同的 PID 參數(shù)值下，系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線。 9．設(shè)置好溫度的給定值，先把調(diào)節(jié)器的輸出設(shè)為手動(dòng)，通過(guò)三相移相調(diào)壓模塊給鍋爐內(nèi)膽加熱，等鍋爐水溫趨于給定值且不變后，由手動(dòng)切換為自動(dòng)，使系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)； 10．當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行之后，突加階躍擾動(dòng)（將給定量增 /減 5%~15%），觀察系統(tǒng)的輸出響應(yīng)曲線； 11．待系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，適量增大或減小電動(dòng)閥的開(kāi)度（加擾動(dòng)），觀察在階躍擾動(dòng)作用下鍋爐內(nèi)膽水溫的響應(yīng)過(guò)程； 12．通過(guò)反復(fù)多次調(diào)節(jié) PI 的參數(shù)，使系統(tǒng)具有較滿意的動(dòng)態(tài)性能指示。 在實(shí)驗(yàn)中可點(diǎn)擊窗口中的 “趨勢(shì) ”下拉菜單中 的 “綜合趨勢(shì) ”，可查看相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)曲線。 本實(shí)驗(yàn)以鍋爐內(nèi)膽作為被控對(duì)象，內(nèi)膽的水溫為系統(tǒng)的被控制量。本實(shí)驗(yàn)要求鍋爐內(nèi)膽的水溫穩(wěn)定至給定量，將鉑電阻 TT1 檢測(cè)到的鍋爐內(nèi)膽溫度信號(hào)作為反饋信號(hào)，在與給定量比較后的差值通過(guò)調(diào)節(jié)器控制三相調(diào)壓模塊的輸出電壓（即三相電加熱管的端電壓），以達(dá)到控制鍋爐內(nèi)膽水溫的目的。在鍋爐內(nèi)膽水溫的定值控制系統(tǒng)中，其參數(shù)的整定方法與其它單回路控制系統(tǒng)一樣，但由于加熱過(guò)程容量時(shí)延較大，所以其控制過(guò)渡時(shí)間也較長(zhǎng)，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器可選擇 PD 或PID 控制。 17 3參數(shù)整定與系統(tǒng)分析 在本控制系統(tǒng)中， TT1(出口溫度傳感器 )將檢測(cè)到的出口水溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)送入 EM235 模塊的 A 路， TT2(爐膛溫度傳感器 )將檢測(cè)到的出口水溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)送入 EM235 模塊的 B 路。兩路模擬信號(hào)經(jīng)過(guò) EM235 轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)送入 PLC， PLC 再通過(guò) PID 模塊進(jìn)行 PID 調(diào)節(jié)控制。具體流程在第四章程序編寫(xiě)的時(shí)候具體論述。由 PLC 的串級(jí)控制系統(tǒng)框圖如圖 31 串級(jí)控制系統(tǒng)框圖 圖 串級(jí)控制系統(tǒng)框圖 PID 控制器的組成 PID 控制器由比例單元（ P）、積分單元（ I）和微分單元（ D）組成。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： ]dtd e ( t )Tde ( t ) d tTi1K c [ e ( t )u ( t ) t0? ??? （ 1）比例系數(shù) KC 對(duì)系統(tǒng)性能的影響： 比例系數(shù)加大，使系統(tǒng)的動(dòng)作靈敏，速度加快，穩(wěn)態(tài)誤差減小。Ｋ c 偏大，振蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時(shí)間加長(zhǎng)。Ｋ c 太大時(shí)，系統(tǒng)會(huì)趨于不穩(wěn)定。Ｋ c太小，又會(huì)使系統(tǒng)的動(dòng)作緩慢。Ｋ c 可以選負(fù)數(shù)，這主要是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器以控制對(duì)象的特性決定的。如果Ｋ c 的符號(hào)選擇不當(dāng)對(duì)象狀態(tài) (pv 值 )就會(huì)離控制目標(biāo)的狀態(tài) (sv 值 )越來(lái)越遠(yuǎn)，如果出現(xiàn)這樣的情況Ｋ c 的符號(hào)就一定要取反。 （ 2） 積分控制Ｔ i 對(duì)系統(tǒng)性能的影響： 積分作用使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，Ｔ i ?。ǚe分作用強(qiáng)）會(huì)使系統(tǒng)不穩(wěn)定，但能消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的控制精度。 （ 3） 微分控制Ｔ d 對(duì)系統(tǒng)性能的影響： 18 微分作用可以改善動(dòng)態(tài)特性，Ｔ d偏大時(shí)，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時(shí)間較短。Ｔ d 偏小時(shí)，超調(diào)量也較大，調(diào)節(jié)時(shí)間也較長(zhǎng)。只有Ｔ d 合適，才能使超調(diào)量較小，減短調(diào)節(jié)時(shí)間 、副回路控制規(guī)律的選擇 采用串級(jí)控制，所以有主副調(diào)節(jié)器之分。主調(diào)節(jié)器起定值控制作用，副調(diào)節(jié)器起隨動(dòng)控制作用，這是選擇規(guī)律 的基本出發(fā)點(diǎn)。主參數(shù)是工藝操作的重要指標(biāo)，允許波動(dòng)的范圍較小，一般要求無(wú)余差，因此，主調(diào)節(jié)器一般選 PI或 PID 控制，副參數(shù)的設(shè)置是為了保證主參數(shù)的控制質(zhì)量，可允許在一定范圍內(nèi)變化，允許有余差，因此副調(diào)節(jié)器只要選 P 控制規(guī)律就可以。在本控制系統(tǒng)中，我們將鍋爐出口水溫度作為主參數(shù)，爐膛溫度為副參數(shù)。主控制采用 PI 控制，副控制器采用 P 控制。 主、副調(diào)節(jié)器正、反作用方式的確定 副調(diào)節(jié)器作用方式的確定： 首先確定調(diào)節(jié)閥，出于生產(chǎn)工藝安全考慮，可控硅輸出電壓應(yīng)選用氣開(kāi)式，這樣保證當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障使調(diào)節(jié)閥損壞而處于 全關(guān)狀態(tài)，防止燃料進(jìn)入加熱爐，確保設(shè)備安全，調(diào)節(jié)閥的 Kv 0 。然后確定副被控過(guò)程的 K02，當(dāng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度增大，電壓增大，爐膛水溫度上升，所以 K02 0 。最后確定副調(diào)節(jié)器，為保證副回路是負(fù)反饋，各環(huán)節(jié)放大系數(shù) (即增益 )乘積必須為負(fù)，所以副調(diào)節(jié)器 K 20 ，副調(diào)節(jié)器作用方式為反作用方式。 主調(diào)節(jié)器作用方式的確定： 爐膛水溫度升高，出口水溫度也