1、-PAGE . z. - - . 可修編. 過程控制系統(tǒng)課程設(shè)計 題目:管式加熱爐溫度-流量串級控制系統(tǒng)的設(shè)計-. z.摘 要當(dāng)今世界，隨著人們物質(zhì)生活水平的提高以及市場競爭的日益劇烈，產(chǎn)品的質(zhì)量和功能也向更高的檔次開展，制造產(chǎn)品的工藝過程變得越來越復(fù)雜，為滿足優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗，以及平安生產(chǎn)、保護環(huán)境等要求，做為工業(yè)自動化重要分支的過程控制的任務(wù)也愈來愈繁重，無論是在大規(guī)模的構(gòu)造復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過程中，還是在傳統(tǒng)工業(yè)過程改造中，過程控制技術(shù)對于提高產(chǎn)品質(zhì)量以及節(jié)省能源等均起著十分重要的作用。為了能將課程中所學(xué)理論知識初步嘗試應(yīng)用于實踐，本次設(shè)計將采用過程控制系統(tǒng)原理來實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)控制問題的解決

2、，通過設(shè)計一個溫度-流量串級控制系統(tǒng)來實現(xiàn)對管式爐加熱原料油的溫度控制。管式加熱爐是石油工業(yè)中重要的設(shè)備之一，它的任務(wù)是把原油加熱到一定的溫度，以保證下一道工序的順利進展。加熱爐的工藝過程為：燃料油經(jīng)霧化后在爐膛中燃燒，被加熱油料流過爐膛四周的排管后，就被加熱到出口溫度。本此設(shè)計內(nèi)容包括總體方案設(shè)計，系統(tǒng)原理闡述，系統(tǒng)框圖與構(gòu)造的搭建，變量檢測環(huán)節(jié)，變量變送環(huán)節(jié)，控制器，調(diào)節(jié)閥，聯(lián)鎖保護等環(huán)節(jié)的具體選擇與設(shè)計，最終形成一個可行可靠的完整串級過程控制系統(tǒng)方案，力圖通過具體應(yīng)用獲得理論知識的進一步提升，并為工業(yè)生產(chǎn)提出可行性建議。關(guān)鍵字： 流量 溫度 串級控制目 錄TOC o 1-3 h z u

3、HYPERLINK l _Toc14279 1.管式加熱爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計意義 PAGEREF _Toc14279 1 HYPERLINK l _Toc18524 1.1管式加熱爐簡介 PAGEREF _Toc18524 1 HYPERLINK l _Toc11941 1.2溫度控制系統(tǒng)設(shè)計意義 PAGEREF _Toc11941 1 HYPERLINK l _Toc16096 2.管式加熱爐溫度控制系統(tǒng)工藝流程及控制要求 PAGEREF _Toc16096 2 HYPERLINK l _Toc25440 3.總體方案設(shè)計 PAGEREF _Toc25440 3 HYPERLINK l _T

4、oc23290 3.1傳統(tǒng)簡單控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc23290 3 HYPERLINK l _Toc22218 3.2串級控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc22218 4 HYPERLINK l _Toc17843 3.3管式加熱爐溫度-流量串級控制系統(tǒng)控制原理及調(diào)節(jié)過程 PAGEREF _Toc17843 5 HYPERLINK l _Toc29531 4.系統(tǒng)的設(shè)計與參數(shù)整定 PAGEREF _Toc29531 7 HYPERLINK l _Toc22249 4.1主回路設(shè)計 PAGEREF _Toc22249 7 HYPERLINK l _Toc5019 4.2副回路設(shè)計 P

5、AGEREF _Toc5019 7 HYPERLINK l _Toc24736 4.3主副調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇 PAGEREF _Toc24736 7 HYPERLINK l _Toc1203 4.4主副調(diào)節(jié)器正反作用方式確實定 PAGEREF _Toc1203 8 HYPERLINK l _Toc31175 4.5控制系統(tǒng)的參數(shù)整定 PAGEREF _Toc31175 8 HYPERLINK l _Toc11923 5.所需檢測元件、執(zhí)行元件及調(diào)節(jié)儀表技術(shù)參數(shù) PAGEREF _Toc11923 9 HYPERLINK l _Toc27717 5.1溫度變送器 PAGEREF _Toc277

6、17 9 HYPERLINK l _Toc5723 5.2溫度檢測元件 PAGEREF _Toc5723 10 HYPERLINK l _Toc18505 5.3流量檢測及變送 PAGEREF _Toc18505 10 HYPERLINK l _Toc21727 5.4調(diào)節(jié)閥 PAGEREF _Toc21727 11 HYPERLINK l _Toc28462 5.5聯(lián)鎖保護 PAGEREF _Toc28462 11 HYPERLINK l _Toc10881 6.組態(tài)軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc10881 12 HYPERLINK l _Toc14965 6.1 新建工程 PAGERE

7、F _Toc14965 12 HYPERLINK l _Toc25279 6.2 連接設(shè)備及設(shè)備測試 PAGEREF _Toc25279 13 HYPERLINK l _Toc18341 6.3 數(shù)據(jù)詞典 PAGEREF _Toc18341 13 HYPERLINK l _Toc3348 6.4 建立畫面 PAGEREF _Toc3348 14 HYPERLINK l _Toc30737 6.5 調(diào)試 執(zhí)行 PAGEREF _Toc30737 14 HYPERLINK l _Toc32302 心得體會 PAGEREF _Toc32302 16 HYPERLINK l _Toc27595 參考文

8、獻 PAGEREF _Toc27595 17-. z. - - . 可修編. 1.管式加熱爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計意義1.1管式加熱爐簡介管式加熱爐是一種直承受熱式加熱設(shè)備，主要用于加熱液體或氣體化工原料，所用燃料通常有燃料油和燃料氣。管式加熱爐的傳熱方式以輻射傳熱為主，管式加熱爐通常由以下幾局部構(gòu)成：1輻射室：通過火焰或高溫?zé)煔膺M展輻射傳熱的局部。這局部直承受火焰沖刷，溫度很高，是熱交換的主要場所約占熱負(fù)荷的70-80%；2對流室：靠輻射室出來的煙氣進展以對流傳熱為主的換熱局部；3燃燒器：是使燃料霧化并混合空氣，使之燃燒的產(chǎn)熱設(shè)備，燃燒器可分為燃料油燃燒器，燃料氣燃燒器和油一氣聯(lián)合燃燒器；4通風(fēng)

9、系統(tǒng)：將燃燒用空氣引入燃燒器，并將煙氣引出爐子，可分為自然通風(fēng)方式和強制通風(fēng)方式。1.2溫度控制系統(tǒng)設(shè)計意義管式加熱爐是石油煉制、石油化工、煤化工、焦油加工、原油輸送等工業(yè)中廣泛使用的工藝加熱爐，由于被加熱物質(zhì)即在管內(nèi)流動介質(zhì)通常為氣體或液體，并且都是易燃易爆的物質(zhì)，所以操作條件苛刻，同時其必須長周期運轉(zhuǎn)不連續(xù)操作，加熱方式直承受火，所以管式加熱爐的溫度控制系統(tǒng)至關(guān)重要，是其提高加熱爐熱效率，節(jié)約能源和平安生產(chǎn)的重要保證，因此本設(shè)計的意義就是旨在設(shè)計出符合管式加熱爐生產(chǎn)控制要求的溫度控制系統(tǒng)，從而到達(dá)在其工作過程中有效及時控制，以提高其工作效率，節(jié)約能源且保證生產(chǎn)過程的平安可靠。2.管式加熱爐

10、溫度控制系統(tǒng)工藝流程及控制要求管式加熱爐的主要任務(wù)是把原制油或重油加熱到一定溫度，以保證下一道工序分餾或裂解的順利進展。管式加熱爐的工藝流程圖如圖2.1所示。燃料油經(jīng)過蒸汽霧化后在爐膛中燃燒，被加熱油料流過爐膛四周的排管中，就被加熱到出口溫度t。在燃料油管道上裝設(shè)一個調(diào)節(jié)閥，用它來控制燃油量以到達(dá)調(diào)節(jié)溫度t的目的。r1tTTTCFCFTf燃料油被加熱燃料油r2圖2-1 管式加熱爐工藝流程圖引起溫度t改變的擾動因素很多，主要有：1燃料油方面它的組分和調(diào)節(jié)閥前的油壓以及燃料油流量的擾動；2噴油用的過熱蒸汽壓力波動；3被加熱油料方面它的流量和入口溫度的擾動；4配風(fēng)、爐膛漏風(fēng)和大氣溫度方面的擾動；其中

11、燃料油壓力，流量和過熱蒸汽壓力都可以用專門的調(diào)節(jié)器保持其穩(wěn)定，以便把擾動因素減小到最低限度。從調(diào)節(jié)閥動作到溫度t改變，這中間需要相繼通過爐膛、管壁和被加熱油料所代表的熱容積，因而反響很緩慢。工藝上對出口溫度t要求不高，一般希望波動*圍不超過。3.總體方案設(shè)計3.1傳統(tǒng)簡單控制系統(tǒng)管式加熱爐的任務(wù)是把原料油加熱到一定溫度，以保證下道工藝順利進展，因此假設(shè)采用傳統(tǒng)簡單控制系統(tǒng)，常選原料油出口溫度為被控參數(shù)、燃料油流量為控制變量，如圖3-1所示，其控制系統(tǒng)框圖如圖3-2所示。影響原料油出口溫度的干擾有原料油流量、原料油入口溫度、燃料壓力、燃料熱值、燃料流量等，該系統(tǒng)根據(jù)原料油出口溫度來控制燃料閥門的

12、開度，通過改變?nèi)剂狭髁繉⒃统隹跍囟瓤刂圃谝?guī)定數(shù)值上，但由其系統(tǒng)圖可知當(dāng)燃料壓力、流量、熱值發(fā)生變化，產(chǎn)生擾動時，最先影響爐膛溫度，然后通過傳熱過程逐漸影響原料油的出口溫度，從燃料流量變化經(jīng)過三個容量后，才引起原料油出口溫度的變化，這個通道時間常數(shù)很大，約15min，反響緩慢。而溫度調(diào)節(jié)器是根據(jù)原料油的出口溫度與設(shè)定值的偏差進展控制，當(dāng)燃料局部出現(xiàn)干擾后，系統(tǒng)并不能及時產(chǎn)生控制作用，客服干擾對被控參數(shù)的影響，控制質(zhì)量差，當(dāng)生產(chǎn)工藝對原料油出口溫度要求嚴(yán)格時，傳統(tǒng)的簡單控制系統(tǒng)很難滿足要求，因此我們此次設(shè)計采用串級控制系統(tǒng)進展控制。原料油出口溫度原料油燃料燃料圖3-1 管式加熱爐簡單溫度控制系統(tǒng)

13、調(diào)節(jié)器爐膛調(diào)節(jié)閥管壁溫度變送器原料油+-+-+圖3-2 管式爐溫度簡單控制系統(tǒng)框圖3.2串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)是在簡單控制系統(tǒng)的根底上開展起來的，當(dāng)被控過程的滯后較大，干擾比擬劇烈、頻繁時，采用簡單控制系統(tǒng)控制品質(zhì)較差，滿足不了工藝控制精度要求，在這種情況下可考慮采用串級控制系統(tǒng)，串級控制系統(tǒng)采用兩套檢測變送器和兩個調(diào)節(jié)器，前一個調(diào)節(jié)器的輸出作為后一個調(diào)節(jié)器的設(shè)定，后一個調(diào)節(jié)器的輸出送往調(diào)節(jié)閥。針對管式加熱爐設(shè)計的溫度-流量串級控制系統(tǒng)如圖3-3所示，其系統(tǒng)框圖如圖3-4所示。圖3-3 管式加熱爐溫度-流量串級控制系統(tǒng)副控制器爐膛調(diào)節(jié)閥管壁溫度變送器原料油+-圖3-4 管式加熱爐溫度-流量串

14、級控制系統(tǒng)框圖主控制器流量變送器-+3.3管式加熱爐溫度-流量串級控制系統(tǒng)控制原理及調(diào)節(jié)過程下面對管式加熱爐溫度-流量串級控制系統(tǒng)的控制原理和調(diào)節(jié)過程進展簡單分析。假設(shè)在穩(wěn)態(tài)工況下，原料油進口溫度和流量穩(wěn)定，燃料的熱值和壓力不變，控制燃料的閥門保持在一定的開度，爐膛溫度保持相對穩(wěn)定狀態(tài)，此時原料油出口溫度穩(wěn)定在設(shè)定值。如果出現(xiàn)外部干擾，是穩(wěn)態(tài)工況遭到破壞，串級控制系統(tǒng)立即開場控制動作。下面按照擾動的不同分三種情況進展討論：燃料流量主要干擾發(fā)生擾動：當(dāng)燃料的流量發(fā)生波動，而原油的入口溫度和流量保持穩(wěn)定，則干擾首先引起進入爐膛的燃料量發(fā)生變化，流量變送器及時測到流量的變化，并通過副調(diào)節(jié)器及時控制燃

15、料調(diào)節(jié)閥，使得燃料流量很快回復(fù)到原先的穩(wěn)定值。如果干擾量小，經(jīng)過副回路調(diào)節(jié)后，一般影響不到原料油出口溫度；當(dāng)干擾幅度較大時，其大局部影響為副回路所客服，但仍會產(chǎn)生一定影響，但引起的偏差要比簡單溫度控制系統(tǒng)控制下產(chǎn)生的小得多，才是再通過主調(diào)節(jié)器改變副調(diào)節(jié)器的設(shè)定值進一步調(diào)節(jié)則可幾乎完全消除干擾的影響，是原料溫度維持在設(shè)定*圍；原料油流量、原料油入口溫度發(fā)生擾動：當(dāng)干擾只是來自于原料油的流量和入口溫度時，干擾首先引起原料油出口溫度變化，溫度變送器及時測量到溫度的變化，并通過主調(diào)節(jié)器改變副調(diào)節(jié)器的設(shè)定值，進而調(diào)整其輸出信號改變?nèi)剂祥y的開度，進而改變?nèi)剂系牧髁?，進而改變爐膛溫度，以校正原料油出口溫度的

16、變化，使其回復(fù)到設(shè)定溫度*圍。在串級控制系統(tǒng)中，如果干擾作用于主回路時，由于副回路的存在，加快了校正作用，可以及時改變原料油出口溫度的變化，比簡單溫度控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量好的多；干擾同時作用于主回路和副回路：如果干擾同時存在，為了分析方便，先假定執(zhí)行器采用氣開形式，主調(diào)節(jié)器和副調(diào)節(jié)器都采用反作用形式，這時根據(jù)干擾作用下主參數(shù)和副參數(shù)變化的方向，分兩種情況進展討論。如果在干擾作用下，主副參數(shù)的變化方向一樣，即同時增加或減小，如一方面由于燃料的流量增加，使進入爐膛的燃料增加，同時由于原料油流量減少或者進口原油溫度升高，使得原料油出口溫度上升。這時主調(diào)節(jié)器的輸出由于原料油出口溫度的升高而減小，使得副調(diào)

17、節(jié)器的設(shè)定值減小，副調(diào)節(jié)器由于測量值上升，設(shè)定值減小，副調(diào)節(jié)器設(shè)定值與流入爐膛的燃料流量差值更大，副調(diào)節(jié)器的輸出大大減小，以使調(diào)節(jié)閥關(guān)得更小，大幅度減小燃料的供應(yīng)量，直至主參數(shù)原料油出口溫度回復(fù)到設(shè)定值為止。由于此時主副調(diào)節(jié)器的作用都是使閥門關(guān)小，加強了控制作用，因此加快了控制過程；如果在干擾作用下，主副參數(shù)變化方向相反，即一個增加一個減小，例如一方面由于燃料的流量增加導(dǎo)致進入爐膛的燃料流量增加，另一方面又由于原料油流量增加或進口溫度降低，使原料油出口溫度降低，這時主調(diào)節(jié)器的測量值降低，使其輸出增大，副調(diào)節(jié)器的設(shè)定值增大，同時副調(diào)節(jié)器的測量值增大，如果兩者增加量恰好相等，則副調(diào)節(jié)器輸入不變，副

18、調(diào)節(jié)器輸出不變，閥門不需要動作；如果兩者不相等，由于能相互抵消一局部，副調(diào)節(jié)器輸入變化較小，輸出變化幅度也比擬小，調(diào)節(jié)閥只需要做出較小的改變就可以校正原料油出口溫度的偏差，使其重新回到設(shè)定值。通過以上可以直觀地看出，在管式加熱爐溫度-流量串級控制系統(tǒng)中，由于引入了副回路，不僅能迅速克制作用于副回路的干擾，也能加速克制主回路的干擾。副回路具有先調(diào)、粗調(diào)、快調(diào)的特點；主回路具有后調(diào)、細(xì)調(diào)、慢調(diào)的特點，對副回路沒有完全克制的干擾能進展徹底消除，由于主副回路相互配合補充，使得系統(tǒng)的控制質(zhì)量顯著提高。4.系統(tǒng)的設(shè)計與參數(shù)整定4.1主回路設(shè)計管式加熱爐溫度-流量串級控制系統(tǒng)是以原料油出口溫度為主要被控參數(shù)

19、的控制系統(tǒng)，所以主回路的設(shè)計確定以原料油出口溫度為被控參數(shù)，其選擇與生產(chǎn)工藝密切相關(guān)，能直接反映加熱過程中的加熱質(zhì)量，也與節(jié)約能源，提高效率和平安生產(chǎn)息息相關(guān)，同時也易于測量。4.2副回路設(shè)計副回路的選擇也就是確定副回路的被控參量即串級控制系統(tǒng)的副參數(shù)，在本次設(shè)計中選用進入爐膛的燃料流量作為副被控參數(shù)，其選擇是基于一下幾個原則：主副參數(shù)有對應(yīng)關(guān)系；選擇進入爐膛的燃料流量作為副控參數(shù)使副回路包含變化劇烈的主要干擾；考慮了主、副回路中控制過程的時間常數(shù)的匹配；考慮了工藝上的合理性和經(jīng)濟性。4.3主副調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇在串級控制系統(tǒng)中，主、副調(diào)節(jié)器所起的作用不同。主調(diào)節(jié)器起定值控制作用，副調(diào)節(jié)器起

20、隨動控制作用，這是選擇調(diào)節(jié)器規(guī)律的根本出發(fā)點。在管式加熱爐溫度-流量串級控制系統(tǒng)中，由于我們選擇原料油出口溫度作為主要被控參數(shù)，而原料油出口溫度關(guān)乎產(chǎn)品質(zhì)量，工藝要求較為嚴(yán)格，又因為管式加熱爐串級控制系統(tǒng)有較大容量滯后，所以選擇PID調(diào)節(jié)作為主調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律。在串級控制系統(tǒng)中副控制副參數(shù)的選擇是為了保證和提高主參數(shù)的控制質(zhì)量，所以對副參數(shù)的要求一般不嚴(yán)格，可以在一定*圍內(nèi)變化，允許有殘差，所以副調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律選擇P調(diào)節(jié)。4.4主副調(diào)節(jié)器正反作用方式確實定首先根據(jù)工藝的平安性要求確定燃料調(diào)節(jié)閥為氣開形式，這樣保證系統(tǒng)出現(xiàn)故障時調(diào)節(jié)閥處于全關(guān)狀態(tài)，防止燃料進入加熱爐，確保設(shè)備平安；其次對于副調(diào)節(jié)

21、器，進入爐膛的燃料流量增加時，測量信號增大，為保證副回路為負(fù)反響，此時調(diào)節(jié)閥應(yīng)該關(guān)小，要求副調(diào)節(jié)器輸出信號要減小，按照測量信號增大，輸出信號減小的原則要求，副調(diào)節(jié)器應(yīng)為反作用方式；再者對于主調(diào)節(jié)器，當(dāng)副參數(shù)增大時，主參數(shù)也隨之增大，所以主調(diào)節(jié)器應(yīng)選擇反作用方式。4.5控制系統(tǒng)的參數(shù)整定通過參數(shù)的整定，可以獲得理想的控制效果，串級控制系統(tǒng)主副調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定方法有逐步逼近法、兩步整定法和一步整定法，其中：兩步整定法是在系統(tǒng)處于串級工作狀態(tài)時，第一步按單回路方法整定副調(diào)節(jié)器參數(shù)；第二步把已經(jīng)整定好的副回路仍按單回路對主調(diào)節(jié)器進展參數(shù)整定兩步整定法；一步整定法，就是根據(jù)經(jīng)歷先將副控制器一次放好，不再

22、變動，然后按照一般單回路孔控制系統(tǒng)的整定方法直接整定主控制器參數(shù)；逐步逼近法是一種依次整定主回路、副回路，然后循環(huán)進展，逐步接近主、副回路最正確整定的一種方法。由于采用兩步整定法整定的參數(shù)結(jié)果比擬準(zhǔn)確，本次設(shè)計采用兩步整定法來整定串級控制系統(tǒng)的參數(shù)，其整定步驟如下：在生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，系統(tǒng)處于串級運行狀態(tài)，主副調(diào)節(jié)器均為比例作用的條件下，先將主調(diào)節(jié)器的比例度置于100%刻度上，然后由大到小逐漸降低副調(diào)節(jié)器的比例度，直到得到副回路過渡過程衰減比為4:1的比例度，過渡過程的振蕩周期為；在副調(diào)節(jié)器的比例度等于的條件下，逐步降低主調(diào)節(jié)器的比例度，直到同樣得到主回路過渡過程衰減比為4:1的比例度，過渡過程的

23、振蕩周期為；按已求得的、和、值，結(jié)合已選定的調(diào)節(jié)規(guī)律，按照衰減曲線法整定參數(shù)的經(jīng)歷公式，計算出主副調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)值；按照先副回路后主回路的順序，將計算出的參數(shù)值設(shè)置到調(diào)節(jié)器上，做一些擾動實驗，觀察過渡過程曲線，做適當(dāng)?shù)膮?shù)調(diào)整，直到控制品質(zhì)最正確為止。5.所需檢測元件、執(zhí)行元件及調(diào)節(jié)儀表技術(shù)參數(shù)5.1溫度變送器本設(shè)計中采用DDZ-型熱電偶溫度變送器，其原理框圖如圖5-1所示，DDZ-型儀表采用了集成電路和平安火花型防爆構(gòu)造，提高了儀表精度、儀表可靠性和平安性，適應(yīng)了大型化工廠、煉油廠的防爆要求。DDZ-型儀表具有以下主要特點：采用國際電工委員會IEC推薦的統(tǒng)一信號標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場傳輸信號為DC42

24、0mA，控制室聯(lián)絡(luò)信號為DC15V，信號電流與電壓的轉(zhuǎn)換電阻為250；廣泛采用集成電路，儀表的電路簡化、精度提高、可靠性提高、維修工作量減少；整套儀表可構(gòu)成平安火花型防爆系統(tǒng)。DDZ-型儀表室按國家防爆規(guī)程進展設(shè)計的，而且增加了平安柵，實現(xiàn)了控制室與危險場所之間的能量限制于隔離，使儀表能在危險的場所中使用。DDZ-型PID調(diào)節(jié)器主要由輸入電路、給定電路、PID運算電路、手動與自動切換電路、輸出電路和指示電路組成，調(diào)節(jié)器接收變送器送來的測量信號(DC420mA或DC15V，在輸入電路中與給定信號進展比擬，得出偏差信號，然后在PD與PI電路中進展PID運算，最后由輸出電路轉(zhuǎn)換為420mA直流電流輸

25、出。圖5-1 DDZ- 型調(diào)節(jié)器構(gòu)造框圖5.2溫度檢測元件本設(shè)計采用熱電偶作為溫度傳感元件，具有穩(wěn)定、復(fù)現(xiàn)性好、體積小、響應(yīng)時間較小等優(yōu)點，在使用熱電偶時，由于冷端暴露在空氣中，受周圍環(huán)境溫度波動的影響，且距熱源較近，其溫度波動也較大，給測量帶來誤差，為了降低這一影響，采用補償導(dǎo)線作為熱電偶的連接導(dǎo)線，作用就是將熱電偶的冷端延長到距離熱源較遠(yuǎn)、溫度較穩(wěn)定的地方，如圖5.2所示，用補償導(dǎo)線將熱電偶的冷端延長到溫度比擬穩(wěn)定的地方后，并沒有完全解決冷端溫度補償問題，為此采取進一步的補償措施，具體的方法有：查表法、儀表零點調(diào)整法、冰浴法、補償電橋法以及半導(dǎo)體PN結(jié)補償法。圖5-2 補償導(dǎo)線示意圖圖測量

26、儀表熱帶偶恒溫器補償導(dǎo)線5.3流量檢測及變送為了能檢測燃料流量的變化量并將其傳送給控制器需要引入燃料流量的檢測和變送器部件，本設(shè)計采用差壓式流量計來實現(xiàn)這一功能，其原理框圖如圖5-3所示。差壓式也稱節(jié)流式流量計是基于流體流動的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時產(chǎn)生的壓力差而實現(xiàn)流量測量。圖5-3 差壓式流量變送裝置原理圖5.4調(diào)節(jié)閥從生產(chǎn)工藝平安出發(fā)，燃料油調(diào)節(jié)閥選用氣開式，以便一旦出現(xiàn)故障或氣源斷氣，調(diào)節(jié)閥能夠完全關(guān)閉，切斷燃料油進入加熱爐，以確保設(shè)備平安。調(diào)節(jié)閥按其工作能源形式可分為氣動、電動和液動三類。氣動調(diào)節(jié)閥采用壓縮空氣作為工作能源，主要特點是能在易燃易爆環(huán)境中工作，廣泛地應(yīng)用于化工、

27、煉油等生產(chǎn)過程中；電動調(diào)節(jié)閥用電源工作，其特點是能源取用方便，信號傳遞迅速，但難以在易燃易爆環(huán)境中工作；液動調(diào)節(jié)閥用液壓推動，推力很大，一般生產(chǎn)過程中很少使用。故本設(shè)計采用氣動調(diào)節(jié)閥，且為氣開形式。5.5聯(lián)鎖保護聯(lián)鎖保護系統(tǒng)由壓力調(diào)節(jié)器、溫度調(diào)節(jié)器、流量變送器、火焰檢測器、低選器等局部組成。當(dāng)燃料管道壓力高于規(guī)定的極限時，壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過低選器取代正常工作的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，此時出料溫度無控制，自行浮動。壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)投入運行保證燃料管道壓力不超過規(guī)定上限。當(dāng)管道壓力恢復(fù)正常時，溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過低選器投入正常運行，出口原料油溫度重新受到控制。當(dāng)進料流量和燃料流量低于允許下限或火焰熄滅時，便會發(fā)出雙位

28、信號，控制電磁閥切斷燃料氣供應(yīng)量以防回火。組態(tài)軟件設(shè)計 組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是新型的工業(yè)自動控制系統(tǒng)，它以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計算機軟、硬件平臺構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。它具有適應(yīng)性強、開放性好、易于擴展、經(jīng)濟、開發(fā)周期短等優(yōu)點。通?？梢园堰@樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個層次構(gòu)造。其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接收理層，它不但實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)測與控制，且在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開發(fā)的重要作用。尤其考慮三方面問題：畫面、數(shù)據(jù)、動畫。通過對監(jiān)控系統(tǒng)要求及實現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對監(jiān)控系統(tǒng)進展設(shè)計。組態(tài)軟件也為試驗者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗者實時現(xiàn)場監(jiān)控。而且，

29、它能充分利用Windows的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報警窗口、實時趨勢曲線等，可便利的生成各種報表。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)功能。6.1 新建工程圖6-1新建管式加熱爐流量-溫度串級控制工程6.2 連接設(shè)備及設(shè)備測試圖6-2管式加熱爐流量-溫度串級控制設(shè)備配置6.3 數(shù)據(jù)詞典圖6-3管式加熱爐流量-溫度串級控制變量定義6.4 建立畫面圖6-4管式加熱爐流量-溫度串級控制畫面編輯6.5 調(diào)試,執(zhí)行PID設(shè)定后運行動態(tài)組態(tài)圖界面顯示圖圖6-5管式加熱爐流量-溫度串級控制調(diào)試界面6.6PID控制算法設(shè)計根據(jù)流量-溫度串級控制系統(tǒng)的

30、原理，在“命令語言中選擇“應(yīng)用程序命令語言，運用組態(tài)王所提供的類似于C語言的程序編寫環(huán)境實現(xiàn)PID控制算法。本設(shè)計采用PID位置式算法，其控制算式為：其中，在上述算式中，為比例系數(shù)，為積分時間，為微分時間。在流程中，以u(k)做為計算機當(dāng)前的輸出值，SV做為設(shè)定值，PV做為反響值，e(k)做為偏差，位置式PID控制算法的流程圖如下圖。圖6-6管式加熱爐流量-溫度串級控制PID程序流程圖心得體會通過此次課程設(shè)計我穩(wěn)固了書本中所學(xué)的理論知識，并且對過程控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)用的運用有了更深刻的認(rèn)識，此外我對過程控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟、思路有了進一步的了解與認(rèn)識，更加明確了過程控制系統(tǒng)的設(shè)計方法和步驟，拓展了理論與應(yīng)用的知識面，進一步認(rèn)識到了工業(yè)工程中控制系統(tǒng)起到的重要作用。在本次設(shè)計過程中，從方案的設(shè)計到方案確實定，再到后續(xù)的回路的設(shè)計，調(diào)節(jié)器的正反作用確實定，被控參數(shù)的選擇，這其中每一步都付出了許多精