1、過熱汽溫控制系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計課程設(shè)計題目：過熱汽溫控制系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計.設(shè)計主要內(nèi)容及要求；a.熟悉過熱氣溫控制的原理和控制方式， SAM/S設(shè)計。b.掌握常用功能塊的用途。設(shè)計出過熱氣溫控制的功能塊組態(tài)圖。.對設(shè)計說明書、論文撰寫內(nèi)容、格式、字?jǐn)?shù)的要求 ；.課程設(shè)計說明書（論文）是體現(xiàn)和總結(jié)課程設(shè)計成果的載體，一般不應(yīng)少 于3000字。.學(xué)生應(yīng)撰寫的內(nèi)容為：中文摘要和關(guān)鍵詞、目錄、正文、參考文獻(xiàn)等。課 程設(shè)計說明書（論文）的結(jié)構(gòu)及各部分內(nèi)容要求可參照沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文）撰寫規(guī)范執(zhí)行。應(yīng)做到文理通順，內(nèi)容正確完整，書寫工整，裝訂整 齊。.說明書（論文）手寫或打印均可。手寫要用學(xué)校統(tǒng)一的課程設(shè)

2、計用紙，用 黑或藍(lán)黑墨水工整書寫；打印時按沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）撰寫規(guī)范 的要求進(jìn)行打印。.課程設(shè)計說明書（論文）裝訂順序為：封面、任務(wù)書、成績評審意見表、 中文摘要和關(guān)鍵詞、目錄、正文、參考文獻(xiàn)。.時間進(jìn)度安排；順序階段日期計劃完成內(nèi)容備注1周1查資料2周2熟悉過熱氣溫控制的原理，SAM福設(shè)計3周3SAM閽設(shè)計4周4設(shè)計功能塊組態(tài)圖5周5設(shè)計功能塊組態(tài)圖6周一上機(jī)畫圖，修改7周二上機(jī)畫圖，修改I沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計8周3分析9周4總結(jié)，寫才跆10周5總結(jié)，寫才跆II過熱汽溫控制系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計摘要本文主要是審級控制系統(tǒng)對過熱汽溫進(jìn)行控制的設(shè)計，在進(jìn)行設(shè)計的同時應(yīng) 該先了解過熱汽溫的特性，利

3、用審級控制系統(tǒng)對過熱汽溫控制，選擇合適的調(diào)節(jié) 器。通過對審級控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器參數(shù)進(jìn)行整定，在參數(shù)整定時主要采用補(bǔ)償法 和等效成審級控制系統(tǒng)所應(yīng)用的“先內(nèi)后外”的方法，并采用衰減曲線法進(jìn)行驗 證。采用計算機(jī)仿真對過熱汽溫導(dǎo)前微分控制系統(tǒng)進(jìn)行輔助設(shè)計，得出系統(tǒng)在內(nèi) 擾和外擾影響下的響應(yīng)曲線，利用仿真曲線對審級控制系統(tǒng)性能分析。關(guān)鍵字 過熱溫度，自動控制，過熱器III沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 摘要III目 錄IV HYPERLINK l bookmark14 o Current Docume

4、nt 1引言1 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 1.1課題背景及其選題意義1 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 2過熱汽溫控制對象的特性分析 2 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 蒸汽流量擾動下的蒸汽溫度對象的動態(tài)特性 2 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 煙氣側(cè)熱量擾動下蒸汽溫度對象的動態(tài)特性 2 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 蒸汽溫度在減

5、溫水量擾動下的動態(tài)特性 3 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 3氣溫控制系統(tǒng)方案的設(shè)計4 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 申級汽溫系統(tǒng)控制的基本結(jié)構(gòu)原理 4 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 主、副回路的設(shè)計原則5 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 主、副調(diào)節(jié)器的選型6 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 主、副回路調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇原則 6 H

6、YPERLINK l bookmark48 o Current Document 4申級氣溫控制系統(tǒng)的整定 7 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 兩部整定法7 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 逐次逼近法8 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 補(bǔ)償法9 HYPERLINK l bookmark68 o Current Document 5單元機(jī)組過熱氣溫控制系統(tǒng)組態(tài)圖分析 11 HYPERLINK l bookmark70 o Current Do

7、cument 5. 1功能塊清單11. HYPERLINK l bookmark88 o Current Document 5.2組態(tài)圖分析18總結(jié)19致謝20 HYPERLINK l bookmark96 o Current Document 參考文獻(xiàn)21附錄A1AI減付調(diào)SP計算圖 22附錄A2AI減主調(diào)圖22附錄A3AI減付調(diào)及操作站圖22IV過熱汽溫控制系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計1引言1.1課題背景及其選題意義隨著火電廠機(jī)組容量的不斷擴(kuò)大， 參數(shù)不斷提高，如何保護(hù)單元機(jī)組的安全、 經(jīng)濟(jì)運行，減少事故，提高設(shè)備的可靠性和運行的經(jīng)濟(jì)性，是十分重要的問題。 大量事實證明，采用先進(jìn)的熱工自動化技術(shù)是提高機(jī)組

8、安全、經(jīng)濟(jì)運行水平的行 之有效的措施。自動控制裝置在機(jī)組啟動時，根據(jù)啟動要求進(jìn)行控制，啟動后按 較高的熱效率、較低的煤耗和廠用電進(jìn)行運行。當(dāng)運行出現(xiàn)異常時，自動控制裝 置能迅速按照預(yù)先規(guī)定的順序進(jìn)行處理，以盡快恢復(fù)正常運行，當(dāng)故障發(fā)展到可 能危及設(shè)備和人身安全時，采取停爐、停機(jī)等保護(hù)措施，避免事故進(jìn)一步擴(kuò)大。本文主要是審級控制系統(tǒng)對過熱汽溫進(jìn)行控制的設(shè)計， 在進(jìn)行設(shè)計的同時應(yīng)該 先了解過熱汽溫的特性，利用審級控制系統(tǒng)對過熱汽溫控制，選擇合適的調(diào)節(jié)器。 進(jìn)而完成對整個控制系統(tǒng)的設(shè)計。沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計2過熱汽溫控制對象的特性分析目前，火電機(jī)組廠廣泛采用噴水減溫方式來控制過熱蒸汽溫度。影響汽溫變

9、 化的因素很多，但主要有蒸汽流量、煙氣傳熱量和減溫水量等。在各種擾動下， 汽溫控制對象是有遲延、慣性和有自平衡能力的。蒸汽流量擾動下的蒸汽溫度對象的動態(tài)特性大型鍋爐都采用復(fù)合式過熱器，當(dāng)鍋爐負(fù)荷增加時，鍋爐燃燒率增加，通過 對流式過熱器的煙氣量增加，而且煙氣溫度也隨負(fù)荷的增大而升高。這兩個因素 都使對流式過熱器的氣溫升高。然而，當(dāng)負(fù)荷增加時，爐膛溫度升高的并不明顯， 由爐膛輻射傳給過熱器的熱量比鍋爐蒸汽量增加所需熱量少，因此使輻射式過熱 器出口溫度下降?？梢?，這兩種型式的過熱器對蒸汽流量的擾動的反映恰好相反， 只要設(shè)計上配合得當(dāng)，就能使過熱其出口汽溫隨蒸汽流量變化的影響減小。因此 在生產(chǎn)實踐中

10、，通常把對流式過熱器與輻射式過熱器結(jié)合使用，還增設(shè)屏式過熱 器，且對流方式下吸收的熱量比輻射方式下吸收的熱量多，綜合而言，過熱器出 口汽溫是隨流量D的增加而升高的。動態(tài)特性曲線如圖 1.3所示。蒸汽流量擾動時，沿過熱器長度上各點的溫度幾乎是同時變化的，延遲時間較小,約為15s左右。D* Q小Aa）蒸汽量D或煙氣傳熱量Q擾動b）減溫水Ws擾動圖1.3在蒸汽流量擾動下蒸汽溫度的變化曲線煙氣側(cè)熱量擾動下蒸汽溫度對象的動態(tài)特性當(dāng)燃料量、送風(fēng)量或煤種等發(fā)生變化時，都會引起煙氣流速和煙氣溫度的變 化，從而改變了傳熱情況，導(dǎo)致過熱器出口溫度的變化。由于煙氣傳熱量的改變 是沿著整個過熱器長度方向上同時發(fā)生的，

11、因此汽溫變化的遲延很小，一般在 15-25s之間。煙氣側(cè)擾動的汽溫響應(yīng)曲線如圖1.3所示。它與蒸汽量擾動下的情過熱汽溫控制系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計況類似。蒸汽溫度在減溫水量擾動下的動態(tài)特性當(dāng)減溫水量發(fā)生擾動時，雖然減溫器出口處汽溫已發(fā)生變化，但要經(jīng)過較長 的過熱器管道才能使出口汽溫發(fā)生變化，其擾動地點（過熱器入口）與測量蒸汽 溫度的地點（過熱器出口）之間有著較大的距離，此時過熱器是一個有純滯后的 多容對象。.動態(tài)曲線圖如圖1.3所示。當(dāng)擾動發(fā)生后，要隔較長時間才能是蒸汽 溫度發(fā)生變化，滯后時間比較大，滯后時間約為30-60SO沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計3氣溫控制系統(tǒng)方案的設(shè)計單回路控制系統(tǒng)是各種復(fù)雜控制系統(tǒng)的基

12、礎(chǔ)，由于其控制簡單而得到廣泛應(yīng) 用。但隨著工業(yè)技術(shù)的不斷更新，生產(chǎn)不斷強(qiáng)化，工業(yè)生產(chǎn)過程對工業(yè)參數(shù)提出 了越來越嚴(yán)格的要求，并且由于生產(chǎn)過程中各參數(shù)間的關(guān)系復(fù)雜化及控制對象遲 延和慣性的增大，都使得單回路控制系統(tǒng)顯得無能為力，因而產(chǎn)生了許多新的、 較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如用級控制、導(dǎo)前微分控制、復(fù)合控制、分段控制、多變量 控制等。用級控制系統(tǒng)對改善控制品質(zhì)有獨到之處，本節(jié)將對其組成、特點及整 定進(jìn)行討論3.1串級汽溫系統(tǒng)控制的基本結(jié)構(gòu)原理過熱器高溫段PI2丫布加-混度惻量變送器減J三一執(zhí)行器1水鼻叫T圖3.1串級汽溫系統(tǒng)控制原理圖如圖所示，該汽溫串級控制系統(tǒng)中，有主、副兩個調(diào)節(jié)器。由于汽溫對象具有

13、較大的延遲和慣性，主調(diào)節(jié)器多采用PID控制規(guī)律，其輸入偏差信號為 曲-玲， 輸出信號為Iti,副調(diào)節(jié)器采用PI或P控制規(guī)律，接受導(dǎo)前汽溫信號國和主調(diào)節(jié) 器輸出信號I T1 ,輸出為It2。當(dāng)過熱汽溫升高時，I&增加，主調(diào)節(jié)器輸出Iti減 小，副調(diào)節(jié)器輸出It2增加，減溫水量增加，過熱汽溫下降。在主、副調(diào)節(jié)器均具 有PI控制規(guī)律的情況下，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定時，主、副調(diào)節(jié)器的輸入偏差均為零。由此也可以認(rèn)為主調(diào)節(jié)器的輸出 如是導(dǎo)前汽溫 力的給定值。過熱汽溫用級控制系統(tǒng)的原理方框圖如圖3.2所示，具有內(nèi)外兩個回路。內(nèi)回路由導(dǎo)前汽溫變送器、副調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、減溫水調(diào)節(jié)閥及減溫器組成；外回 路由主汽溫對象、汽

14、溫變送器、主調(diào)節(jié)器及整個內(nèi)回路組成。系統(tǒng)中以減溫器的過熱汽溫控制系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計噴水作為控制手段，因為減溫器離過熱器出口較遠(yuǎn)，且過熱器管壁熱容較大，主 汽溫對象的滯后和慣性較大。若采用單回路控制主汽溫q1(即將q1作為主信號反饋 到調(diào)節(jié)器PI1,PI1直接去控閥門開度)無法取得滿意的控制品質(zhì)。為此再取一個對 減溫水量變化反映快的中間溫度信號q2作為導(dǎo)前信號，增加一個調(diào)節(jié)器 PI2組成 如圖3.2所示的審級控制系統(tǒng)。調(diào)節(jié)器 PI2根據(jù)q2信號控制減溫水閥，如果有某 種擾動使汽溫q2比q1提早反映(例如：內(nèi)擾為噴水量 W的自發(fā)性變化)，那么由 于PI2的提前動作，擾動引起的/波動很快消除，從而使主汽溫

15、qi基本不受影響。 另外，PI2的給定值受調(diào)節(jié)器PI1的影響，后者根據(jù)qi改變q2的給定值，從而保 證負(fù)荷擾動時，仍能保持X滿足要求。可見，用級系統(tǒng)中采用了兩級調(diào)節(jié)器，各 有其特殊任務(wù)圖3.2過熱汽溫串級控制系統(tǒng)的原理方框圖基于以上的理論，本章給與簡明扼要系統(tǒng)設(shè)計。為充分發(fā)揮審級控制系統(tǒng)的 優(yōu)點，在設(shè)計實施控制系統(tǒng)時，應(yīng)適當(dāng)合理的設(shè)計主、副回路及選擇主、副調(diào)節(jié) 器的控制規(guī)律。主、副回路的設(shè)計原則(1)副參數(shù)的選擇，應(yīng)使副回路的時間常數(shù)小，控制通道短，反應(yīng)靈敏。通 常審級控制系統(tǒng)是被用來克服對象的容積遲延和慣性。副回路應(yīng)該把生產(chǎn)系統(tǒng)的主要干擾包括在內(nèi)，應(yīng)力求把變化幅度最大、最劇烈和最頻繁的干擾包

16、括在副回 路內(nèi)，以充分發(fā)揮副回路改善系統(tǒng)動態(tài)特性的作用，保證主參數(shù)的穩(wěn)定。因此， 在設(shè)計審級控制系統(tǒng)時，應(yīng)設(shè)法找到一個反應(yīng)靈敏的副參數(shù)，使得干擾在影響主 參數(shù)之前就得到克服，副回路的這種超前控制作用，必然使控制質(zhì)量有很大的提 Mi。(2)副回路應(yīng)包含被控對象所受到的主要干擾。用級控制系統(tǒng)對進(jìn)入副回路沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計的擾動有很強(qiáng)的克服能力，為發(fā)揮這一特殊作用，在系統(tǒng)設(shè)計時，副參數(shù)的選擇 應(yīng)使得副回路盡可能多的包括一些擾動。但這將與要求副回路控制通道短，反應(yīng) 快相矛盾，應(yīng)在設(shè)計中加以協(xié)調(diào)。在具體情況下，副回路的范圍應(yīng)當(dāng)多大，取決 于整個對象的容積分布情況以及各種擾動影響的大小。副回路的范圍也不

17、是愈大愈好。太大了，副回路本身的控制性能就差，同時還可能使主回路的控制性能惡 化。一般應(yīng)使副回路的頻率比主回路的頻率高的多，當(dāng)副回路的時間常數(shù)加在一 起超過了主回路時，采用審級控制就沒有什么效果了。(3)主、副對象的時間常數(shù)應(yīng)適當(dāng)匹配。由于用級系統(tǒng)中主、副回路是兩個 相互獨立又密切相關(guān)的回路。如果在某種干擾作用下，主參數(shù)的變化進(jìn)入副回路 時，會引起副回路中參數(shù)振幅增加，而副參數(shù)的變化傳到主回路后，又迫使主參 數(shù)變化幅度增大，如此循環(huán)往復(fù)，就會使主、副參數(shù)長時間大幅度波動，這就是 所謂申級系統(tǒng)的“共振現(xiàn)象”。一旦發(fā)生了共振系統(tǒng)就失去控制，不僅使系統(tǒng)控 制品質(zhì)惡化，如不及時處理，甚至可能導(dǎo)致生產(chǎn)事

18、故，引起嚴(yán)重后果。為確保用 級系統(tǒng)不受共振現(xiàn)象的威脅，一般取 Td1 =(310兒2 .式子中：丁田為主回路的振 蕩周期；Td2為副回路振蕩周期，要滿足式子，除了在副回路設(shè)計中加以考慮之外， 還與主、副調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)有關(guān)。主、副調(diào)節(jié)器的選型審級控制系統(tǒng)中，主調(diào)節(jié)器和副調(diào)節(jié)器的任務(wù)不同，對于它們的選型即控制 規(guī)律的選擇也有不同考慮。(1)副調(diào)節(jié)器的選型。副調(diào)節(jié)器的任務(wù)是要快速動作以迅速消除進(jìn)入副回路 內(nèi)的擾動，而且副參數(shù)并不要求無差，所以一般都選 P調(diào)節(jié)器，也可采用PD調(diào) 節(jié)器，但這增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，在一般情況下，采用P調(diào)節(jié)器就足夠了，如果主、副回路頻率相差很大，也可以考慮采用 PI調(diào)節(jié)器。

19、(2)主調(diào)節(jié)器的選型。主調(diào)節(jié)器的任務(wù)是準(zhǔn)確保持被調(diào)量符合生產(chǎn)要求。凡 是需采用審級控制的生產(chǎn)過程，對控制的品質(zhì)都是很高的，不允許被調(diào)量存在靜 差。因此主調(diào)節(jié)器必須具有積分作用，一般都采用PI調(diào)節(jié)器。如果控制對象惰性區(qū)的容積數(shù)目較多，同時又有主要擾動落在副回路以外的話，就可以考慮采用 PID調(diào)節(jié)器。主、副回路調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇原則(1)主參數(shù)控制質(zhì)量要求不十分嚴(yán)格，同時在對副參數(shù)的要求也不高的情況下, 為使兩者兼顧而采用審級控制方式時，主、副調(diào)節(jié)器均可以采用比例控制。(2)要求主參數(shù)波動范圍很小，且不允許有余差，此時副調(diào)節(jié)器可以采用比例 控制，主調(diào)節(jié)器采用比例積分控制。(3)主參數(shù)要求高，副參

20、數(shù)亦有一定要求這時主、副調(diào)節(jié)器均采用比例積分形過熱汽溫控制系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計4串級氣溫控制系統(tǒng)的整定控制系統(tǒng)的整定是指在控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)已經(jīng)確定，控制儀表與控制對象等都 處于正常狀態(tài)的情況下，適當(dāng)選擇調(diào)節(jié)器的參數(shù)使控制儀表的特性和控制對象的 特性配合，從而使控制系統(tǒng)的運行達(dá)到最佳狀態(tài)，取得最好的控制效果。對于用 級氣溫控制系統(tǒng)的整定，如圖所示：圖4.1串級控制系統(tǒng)方框圖4.1兩部整定法當(dāng)審級系統(tǒng)中副回路的控制過程比主回路快的多時，可按下述步驟分別獨立 整定主、副調(diào)節(jié)器參數(shù)。(1)先整定副調(diào)節(jié)器。當(dāng)副回路受到階躍擾動時，在較短時間內(nèi)副回路控制 過程就告結(jié)束。在此期間，主回路基本上不參加動作可按單回路系統(tǒng)

21、的整定方法 整定副調(diào)節(jié)器Wt2(S)o(2)整定主調(diào)節(jié)器。副回路的閉和傳遞函數(shù)（4.1 ）Y2（s）1R2（S）Wm2（S）(a)內(nèi)回路方框圖(b)外回路方框圖圖4.2主副調(diào)節(jié)器分別獨立整定時的方框圖即在主回路中副回路可看作一個比例環(huán)節(jié)，由此畫出整定主回路時的方框圖， 如圖4.2 (b)所示。可按單回路系統(tǒng)的整定方法整定主調(diào)節(jié)器 WTJs)的參數(shù)。按上述步驟整定系統(tǒng)后，通常應(yīng)滿足 %之3,(?、也分別為主、副回路主 導(dǎo)衰減振蕩成分的頻率)。要達(dá)到此要求整定時應(yīng)考慮以下幾個問題：(a)對象的動態(tài)特性?？刂茖ο笄皡^(qū)動態(tài)特性 W)2(s)與整個控制對象的動態(tài) 特性W)(s) =W)1(s)W)2(s

22、)相比，應(yīng)有較小的遲延和慣性。(b)調(diào)節(jié)器類型的選擇。副調(diào)節(jié)器 WT2(s)可選用P (或PD調(diào)節(jié)器，主調(diào)節(jié) 器應(yīng)選用PI調(diào)節(jié)器，以使副回路有較高的衰減振蕩頻率。沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計(c)整定指標(biāo)的選擇。副回路可取較低的穩(wěn)定性裕量(例如 平W 0.75)而主 回路則取較高的穩(wěn)定性裕度(例如 0.9)0另外，按此方法整定審級系統(tǒng)時還應(yīng)考慮控制對象惰性區(qū)動態(tài)特性的求取?？刂茖ο髮?dǎo)前區(qū)的特性 W)2(s)可直接由實驗測得，而惰性區(qū)的特性 W0i(s)不一定 能直接由實驗獲得，但整個控制對象的動態(tài)特性 W0(s) =W0i(s)W02(s)總是可以由 實驗測得，因此對象惰性區(qū)的動態(tài)特性 Wi(s)原則

23、上可以由W0(s)和W)2(s)算出：Woi(s)Wo(s)W02(s)(4.2)例如：鍋爐過熱蒸汽溫度控制對象及其導(dǎo)前區(qū)的動態(tài)特性?？杀硎緸閃o(s) =Woi(s)W02(s)Ui(s) K0而 一 (i , Ts)n0(4.3)岫=s)J(s)(4.4)式中：N為減溫水閥門的開度。利用級數(shù)展開和低階近似，惰性區(qū)的動態(tài)特征可 表小為：W0i(s)9(s)Ki(s) 一。Tis)nKiK02n0T0 -n2T22%丁。-n2T2;n1二2-T。- n 2T2%丁。，- n 2T2(4.5)如果控制對象及其導(dǎo)前區(qū)動態(tài)特性可以用式 (4.3)、(4.4)來表示，而且有n2定2 和n0之3 ,那么

24、當(dāng)n0T0之3n2T2時(n0T0和n2T2分別為W)(s)和W02(s)分母中s項的 系數(shù))，可以滿足主、副調(diào)節(jié)器分別整定的條件，而惰性區(qū)對象表示為W0i(s)Ki(i Ts)n0(i Ts)n(4.6)這樣避免了由W)(s)和W)2(s)計算出W)i(s)的麻煩，尤其用階躍響應(yīng)實驗曲線整定 主調(diào)節(jié)器時更為簡便。因此假定(4.7)式中：k/Tc】0為控制對性W)(s)階躍響應(yīng)實驗曲線上t與Tc的比值，它實際往往 無法由實驗曲線上直接獲得(如在過汽溫對象中)。逐次逼近法(i)先整定副調(diào)節(jié)器Wt2(s) 0在第一次整定副調(diào)節(jié)器時，斷開主環(huán)，即按副回過熱汽溫控制系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計路單獨工作時的單回路系統(tǒng)

25、來整定副調(diào)節(jié)器Wt2(S)的參數(shù)，記作WrS”。(2)根據(jù)W(2(s)整定主調(diào)節(jié)器Wm(s)。根據(jù)圖4.3可以寫出審級控制系統(tǒng)的 特征方程為1 WTi（s）叫2(S見2(S)1他見2(s)WXS可得此時等效控制對象的傳遞函數(shù)為*Woi（s）=Wt2（S）W02（S）Woi（S）Wm（S）1 WT2（S）Wo2（S）Wm2（S）按照單回路系統(tǒng)整定方法求出主調(diào)節(jié)器參數(shù)，記作Wti(S)。(3)據(jù)(2)得到的WUs),再整定副調(diào)節(jié)器Wt2(s),由圖4.3寫出審級控制 系統(tǒng)的特征方程為1 叫2仁)川2仁陽2 (s)則(s)W (s)W (s)W= (s) (4010)可得此時等效控制對象為*WUs)

26、= W)2( s)m 2(均 tW1 (s)W2(s)W/s)W (s)(4.11)然后根據(jù)單回路系統(tǒng)的整定方法求出副調(diào)節(jié)器的參數(shù)，記為WT2(S)2O補(bǔ)償法當(dāng)控制對象導(dǎo)前區(qū)的動態(tài)特性與整個控制對象的動態(tài)特性相比，遲延和慣性 不夠小時，控制系統(tǒng)經(jīng)整定后主、副回路的振蕩頻率差別不夠大，這時就不能 用 “兩步整定法”整定，可以采用“補(bǔ)償法”整定調(diào)節(jié)器參數(shù)。圖5.1所示的審級控制系統(tǒng)，可把它的閉和回路等效的變換成圖 4.3所示：舄圖4.3串級控制系統(tǒng)方框圖的等效變換從等效變換后方框圖形式可以看出，如果為了分析審級系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可以把它看作一個單回路系統(tǒng)。在這個等效單回路系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器為Wt1(s)W

27、t2(s)】控制對象為：沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計*Wo (s) =Wo2(s) Woi(s)(4.12)工 Wm2(s)11Wm1(s)WT1(s)因此，用級系統(tǒng)可按下述步驟進(jìn)行整定：(1)適當(dāng)選擇主調(diào)節(jié)器WT1(s)的參數(shù)，以造成一個動態(tài)特性較好的等效控制 對象W*(s)。從圖4.3的關(guān)系中可知，所造成的等效控制對象 W0*(s)只能在控制對 象原有的基礎(chǔ)上 Wn(s)、W)2(s),通過選擇WT2(s)WT1 (s)的參數(shù)使它比較有利于控 制。這就是“補(bǔ)償法”整定的概念。(2)選擇好Wn(s)的參數(shù)得到了等效控制對象 W*(s)后，就可以按單回路系 統(tǒng)整定調(diào)節(jié)器 Wn(s)WT2(s),從而得

28、出副調(diào)節(jié)器WT2(s)的參數(shù)。用“補(bǔ)償法”的 概念整定審級控制系統(tǒng)時，不必考慮主、副回路之間相互影響的程度。雖然整定 的結(jié)果并不能保證審級系統(tǒng)在最佳的條件下工作，但是它可以使系統(tǒng)具有足夠的 穩(wěn)定性裕度，因而使整定后的審級系統(tǒng)具有正常運行的基本條件，在主、副調(diào)節(jié) 器不能分別獨立整定時，這可以作為整定審級控制系統(tǒng)的一種使用方法。10過熱汽溫控制系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計5單元機(jī)組過熱氣溫控制系統(tǒng)組態(tài)圖分析5. 1功能塊清單函數(shù)FC1功能：可產(chǎn)生一個五段折線來反映輸入與輸出之間的關(guān)系符號：手動設(shè)置常數(shù)FC2符號:功能：該功能碼能提供一個人工調(diào)整的帶有工程單位的輸出，這個輸出可用作其 他塊的輸入。塊 號數(shù)據(jù)類型說明

29、NR用戶所選擇的常數(shù)。規(guī)格號可調(diào)性缺省值數(shù)據(jù)類型說 明S1Y0.000R按工程單位表示的輸出值超前/滯后FC3符號:11沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計功能：超前/滯后功能碼能夠?qū)崿F(xiàn)對輸入信號濾波功能 規(guī)格：高低限幅器FC6符號: 規(guī)格:變化率限制器FC8 符號：功能：在輸入的變化速率不超過指定的限制值（S3和S4）時，該功能碼的輸出就始 終和輸入相同。當(dāng)輸入的變化速率大于該限制值時，它的輸出將按該限定值所決 定的速率改變，直到輸出等于輸入為止。輸出：塊號數(shù)據(jù)類型說明NR在輸入的變化速率不超過指定的限制值 （S3和S4）時，輸出變化速率等于輸入變 化速率。但輸入變化速率超過該限制時， 輸出變化率等于這個限

30、制值。12過熱汽溫控制系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計規(guī)格號可調(diào)性缺省 值數(shù)據(jù)說明S1N0I輸入的塊地址。S2N0I跟蹤開關(guān)信號的塊地址。0=跟蹤（此時輸出跟蹤S1）;1=釋放（此時變化率限制生 效）。S3Y0R增加速率限制（1/秒）。嗨4以轉(zhuǎn)災(zāi)術(shù)FC90R減少速率限制（1/秒）。參數(shù):符號：注：S4和S5是時間常數(shù)，定義為前一輸出值和當(dāng)前輸出值之差減少 63.2%所花的 時間。經(jīng)過5倍時間常數(shù)之后，輸出將基本與新的輸入值匹配。S4 S5可用下式計算：S4和S5= t / 5t =轉(zhuǎn)換時間（秒）。高低比較器FC12符號：siH/ZLN-Nil功能：該功能碼有兩個輸出。當(dāng)輸入等于或超過高限時，輸出 N為邏輯1;當(dāng)輸

31、入等于或小于低限時，輸出N+ 1為邏輯1;當(dāng)輸入的值在兩個規(guī)定限制之間時，則兩個輸出都為0o輸出：塊號數(shù)據(jù)類型說明NB高報警輸出：0=正常；1=超限。N+ 1B低報警輸出：0=正常；1=超限。規(guī)格參數(shù):13沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計規(guī)格號可調(diào)性缺省 值數(shù)據(jù)說明S1N5I輸入的塊地址。S2Y0.000R高限報警點的值。S3Y0.000R低限報警點的值。二輸入輸入加法器FC15符號:塊號數(shù)據(jù)類型說明NR輸出值等于兩個輸入的加權(quán)代數(shù) 和。功能：本功能碼計算2個輸入的加權(quán)代數(shù)和。方程是:輸出=(S3)+輸出：* DO/L(45) N-規(guī)格參數(shù):規(guī)格號可調(diào)性缺省值數(shù)據(jù)類型說明S1N5I1#輸入的塊地址。S2N

32、5I2#輸入的塊地址。S3Y1.000R輸入1的增益參數(shù)。S4Y1.000R輸入2的增益參數(shù)。數(shù)字例外報告FC45 符號：功能：如果超過時間限制或狀態(tài)發(fā)生變化時，本功能碼就把輸入值送到環(huán)路 輸出：塊號數(shù)據(jù)類型說明NB例外報告值。14過熱汽溫控制系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計規(guī)格參數(shù):規(guī)格號可調(diào)性缺省值數(shù)據(jù)類型說明S1N0I輸入的塊地址S2N0I報警狀態(tài)：0=邏輯0報警狀態(tài)1=邏輯1報警狀態(tài) 2=未定義報警狀態(tài)控制站FC80符號：S 1M/A MFC/PP VSPSPoAAT RCJ/閂T5CMlC-FA X O/R LX c X H A A LAA HDA L 口離 AO FS T R F V .T (SO)S

33、2N + 1S3NS4N + 2S5N+d* 1啟.N +351日一N +5S22工5之4 一ses .see .S27 52g _：S30 _功能：該功能碼用于把模擬控制站接口到控制器，它提供了基本站、用級站和比 比率站的功能。輸出：塊 號數(shù)據(jù)類型說明NR控制輸出。N+1R設(shè)定點。N+2B手自動方式標(biāo)志：0 =手動；1 =自動。N+3B級別標(biāo)志：0 =本機(jī)；1 =計算機(jī)。N+4B站方式標(biāo)志：0 =基本；1 =串級 /比率（由 S23 確定是串級，還是比率）。N+5B計算機(jī)狀態(tài)標(biāo)志：0 =計算機(jī)OK ; 1 =計算機(jī)故障。15沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計規(guī)格參數(shù):規(guī)格號RJ調(diào)性缺省值S1N0S2N5S

34、3N0S4N5S5N0S6N5數(shù)據(jù)說明類型I過程變量（PV）的塊地址。I(SP)限除信號時況地址。I日切信號時況地址。I拴制輸出跟蹤信號(IR)的挑地址。I控制輸出跟蹤開關(guān)(TS)的塊地址。0 =不跟蹤；1 =跟:蹤。I后動后站的初始萬式：1 =計算機(jī)手動；2 =計算機(jī)自動；3 =計算機(jī)串級/比率；5 =本機(jī)手動；6 =本機(jī)自動；7 =本機(jī)串級/比率；8 =以前方式。規(guī)格號可調(diào)性缺省值數(shù)據(jù)說明S7Y9.2E18R過程變量高報警限（E.U）。S8Y-9.2E18R過程變量低報警限（E.U）。S9Y9.2E18RPV- SP偏差報警限 （E.U）。S10N100.000R過程變量的信號量程（E.U

35、）。S11N0.000R過程變量的儕號0值（E.U）。S12N0I過程變量工程單位標(biāo)識符。S13N5.000R設(shè)定點的信號量程（E.U）。S14N0.000R設(shè)定點的儕號0值（E.U）。S15N0I設(shè)定點工程單位標(biāo)識符。S16N255I模擬控制站地址（255 =無站）。規(guī)格號可調(diào)性缺省 值數(shù)據(jù) 類型說 明S20N0I切換到串級/比率信號的塊地址。0 =不切換；1 =切換到串級/比率且保持。S21N0I切換到本機(jī)信號的塊地址。0 =不切換；1 =切換到本機(jī)且保持。S22N0I切換到計算機(jī)信號的塊地址。0 =不切換；1 =切換到計算機(jī)且保持。S23N0I站類型：0 =帶設(shè)定點的基本站；3 =比率站

36、；4 =串級站。S24N0I外部高無條件報警標(biāo)志的塊地址。0 =不報警；1 =高無條件報警。S25N0I外部低無條件報警標(biāo)志的塊地址。0 =不報警；1 =低無條件報警。16過熱汽溫控制系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計規(guī)格號口調(diào)性缺省 值數(shù)據(jù) 類型說 明S26N0I外部高俅差報警標(biāo)志日勺塊地址。0 =不報警；1 =高偏差報警。S27N0I外部低偏差報警標(biāo)志的塊地址。0 =不報警；1 =低偏差報警。S28N0I同這個站有關(guān)的模擬輸出的塊地 址。S29N0I具有設(shè)定點跟蹤S2輸入的開關(guān)的塊地址。0 =不跟蹤；1 =跟蹤。S30N0I具有設(shè)定點跟蹤S1輸入 （PV） 的開關(guān)的塊地址。0 =不跟蹤；1 =跟蹤。S31N60

37、.00R計算機(jī)看守時間周期（秒）新型PID控制器FC156符號:規(guī)格號可調(diào)性缺省值數(shù)據(jù) 類型說 明S11Y1.000R增益放大倍數(shù)（K）。S12Y1.000R比例增益（KP）。S13Y0.000R積分常數(shù)（1/分），或手動積分時間常數(shù)KI X minS14Y0.000R微分常數(shù)（KD）,（分）。S15Y10.000R微分滯后常數(shù)KA （ 典型值=10）S16Y105.000R輸出高限。S17Y-5.000R輸出低限。S18N10I算法版本：0X=原版本1X=新版本算法類型：X0=經(jīng)典X1=無相互影響X2=經(jīng)典帶外部積分X3=手動積分無相互影響17沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計規(guī)格號可調(diào)性缺省值數(shù)據(jù)說明S

38、19N0I積分限制類型：0 =快速飽和恢復(fù)；1 =常規(guī)飽和恢復(fù)。S20Y0I設(shè)定點調(diào)整器：0=正常；1=設(shè)定點改變時僅有積分作用。S21Y0I方向開關(guān)：0 =反作用，偏差=SP- PV;1=正作用，偏差=PV- SPoS22Y0.000R備用實型參數(shù)S23Y0I備用整型參數(shù)5.2組態(tài)圖分析報警功能的實現(xiàn)：在組態(tài)圖中主調(diào)部分，屏式過熱器出口溫度信號送到高/低報警功能碼FC12, 通過設(shè)置規(guī)格參數(shù)S2, S3來確定溫度上限值和下限值，溫度超上、下上限設(shè)定值 時，輸出分別到2204和2205地址塊中，然后結(jié)合其他信號由FC36進(jìn)行邏輯運算， 結(jié)果送到數(shù)字例外報告功能碼 FC45塊地址為3200作為顯示警告，同時作為屏式 過熱器出口輸入故障信號指令；在組態(tài)圖中付調(diào)部分，AI減付調(diào)減出口溫度信號和 AI減付調(diào)減出口溫度選 擇信號進(jìn)過二輸入加法器FC1用口超前、滯后FC3處理后，作為高/低報警功能碼 FC12的輸入，其高、低限輸出經(jīng)過FC39和FC37得邏輯運算后，結(jié)果送到數(shù)字例 外報告功能碼FC45塊地址為2320作為顯示警告，同時作為付調(diào)故障信號指令。手自動無擾切換的實現(xiàn)：模擬控制站作為手動站時，屏式過熱器出口溫度信號不通過 PID模塊直接送 給模擬控制站PV端作為控制變量，輸出端O送到FC156APID塊S3端的跟蹤信號， 此時功能碼156塊地址為