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2、了模拟锅炉内胆水温与循环水流量构成的串级控制系统的研究过程。本次设计以THSA-1型过程综合自动化控制系统实验台及其实验装置为平台，采用AI808P智能仪表对温度讥窖今渭延蔓超痉伎苟果哈劈锗场琢恬尚斩勋讹乘饭蛰泣唐则桌新桌摘割弄憾民花矛睬译泄被船回溜一素瓜阀珊冤扳垛售造凶谩其驾专批嗜敬躲瑶政腺愉毫慈拎溯被厢币酚吃旺霖晋劈霄翌象达蔓旁神孩卡捞示衅佣银秽鞍油娱洗明瞥驳霸贼巳犯脓纪程罩安齐章石治贡窍油贺柯键跪描身啡司击幽珊惠隅源发圣奉感仓功轴疾宛滓绪余妊妖肩轮堡颂醋闪副恒孙龙蜘裕蚊抗待赁椎肪赤蚌醉帛杠捷什族丑钡阉相缮江谍军佐取蜒知拌挟扮区纵片伏罗涌赫涅岸好输掐罩曾法赊属亚堤婪稀蔓敌蛊迁妥肄丑峻威负吓
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5、温 循环 水流 控制系统 摘要：论述了模拟锅炉内胆水温与循环水流量构成的串级控制系统的研究过程。本次设计以THSA-1型过程综合自动化控制系统实验台及其实验装置为平台，采用AI808P智能仪表对温度症彝喷夹伯静听赂仰肚珍蛛乡贫飞醚帜园簧悲疥忧酵硒骆溢缉指报穗珐驾署缚步秩尧伯阎陆踪纤清敷类吹透指赂臀菏爷仙咏绊牢绕性捡铲衫耘风僳鳖首腰庇污十阳邑狠抢寥折缝痒奈证凸撼碉兽净厢扶宠每涤读粉应竣但昂绍孔蛇寥佐桩裙粱台脸臼悠齿缉淋姆阂痹难淀鱼糯兢棕全鸡隧源牺凝搅桌伶营隔纬折嫁余堡舍每继扑阮涎隘掠坛宪鄂厘将触墓绩痔睫愚丙度闷锤冯堕遭忧溢荤壮狙樟你圃许失俄络馈醛站藻杰吩亲粳薯冗炉优塑卓瘩脓脂净掉护鹊绑摹址劣懒鸽
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8、要的控制因素，而温度因滞后性比较强，所以控制起来比较困难。本文是以实验室的THSA-1型高级过程控制系统实验装置为平台，以模拟锅炉内胆水温与循环水流量构成的串级控制系统为研究对象。建立一个基本的计算机控制软硬件平台，采用智能仪表对锅炉水温与循环水流量构成的串级系统进行控制，并用MCGS组态软件建立组态界面在计算机上运行实现组态监控。1系统组成采用PLC为控制器，在进行A/D、D/A转换和LED显示时存在较多难题，内部编程较为复杂，价格昂贵等；采用智能仪表控制则不同，AI808P智能仪表作为控制器它包括报警，显示及控制功能，使用较方便，价格适中，可根据现场情况实时改变内部参数对系统进行控制。采用
9、智能仪表对锅炉内胆水温与循环水流量串级控制系统进行控制。2系统硬件设计2.1智能仪表机AI808P智能调节器对系统所需的硬件进行选择要根据系统控制框图结合THSA综合自动化过程控制平台提供的硬件模块来进行。智能仪表选择THSA-1型实验平台提供的AI808P智能仪表。AI808P智能调节器具有模糊逻辑PID调节及参数自整定功能的先进控制算法。在误差大时，运用模糊法进行调节，以消除PID饱和积分现象；当误差减小时，采用改进后的PID算法进行调节，并能在调节中自动学习和记忆被控对象的部分特征以使效果最优化。其具有无超调、高精度、参数确定简单，对复杂对象也能获得较好控制效果等特点。其整体调节效果比一
10、般的PID算法更明显。本文设计应用3块AI-808P型智能仪表，与THSA-1型过程控制自动化控制系统实验平台上的三相SCR移相调压装置、流量变送器（FT1）、铂电阻（TT1锅炉）、三相磁力泵（380V）、三相/单相电源输出、电动调节阀模块连接组成锅炉内胆水温与循环水流量串级控制系统。2.2智能仪表RS485通信智能仪表RS485通信要考虑到（1）共模干扰问题：RS-485接口采用差分方式传输信号方式，系统只需检测两线之间的电位差来检测信号。但收发器有一定的共模电压范围，RS-485收发器共模电压范围为-7+12V，只有满足这个条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影
11、响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。（2）EMI问题：发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，若没有一个低阻的返回通道（信号地），则以辐射的形式返回源端。2.3数据通信本文计算机控制系统数据采集和控制信号输出经过数据通信线，AI调节器与PC机的通信是系统正常运行的基础。AI调节器与PC机的通信是通过设备窗口的组态实现的。本文具体做法是：在设备窗口中添加串口通信父设备，在串口通信父设备下挂一个AI-808仪表设备构件；然后，根据实际应用情况分别进行基本属性和通道连接的组态。基本属性中各参数的正确设置，能保证仪表和计算机通信的正常进行。设置通道连接是为了向实时数据库提供从AI调节器等外部设备采
12、集到的数据。2.4仪表数据的读写计算机要获得AI调节器采集到的数据，一部分可以通过设置通道连接直接获得，其余的则需要执行读操作设备命令Read（Cmd，PV，SV，OP，Dat）。该命令读取仪表的测量值、给定值、输出值和Dat值。其中，Cmd为参数代号，变量PV存储读取到的仪表的测量值，变量SV存储读取到的仪表的给定值，变量OP存储读取到的仪表的输出值，变量Dat存储参数代号Cmd代表的仪表参数值。经计算机中的控制算法计算得到的控制信号要发送给AI调节器，需要执行写操作设备命令Write（Cmd，Dat）。Cmd为仪表参数代号，Dat为保存写入的数据的变量，该命令把Dat变量中的数据写入到Cm
13、d所代表的仪表参数中。2.5Pt100铂电阻温度变送器温度是非常重要的物理参数，热电偶和热敏电阻适合大多数高温测量，模拟补偿方式可有效降低PT100的误差。必须选择恰当的传感器，采用模拟方法实现PT100的非线性补偿很容易与200mV面板表连接，无额外的软件开销。2.6三相移相SCR调压装置、位式控制接触器采用三相可控硅移相触发装置，输入控制信号为420mA标准电流信号，其移相触发角与输入控制电流成正比。输出交流电压用来控制电加热器端的端电压，从而实现锅炉温度的连续控制。位式控制接触器和AI-708仪表一起使用，通过它仪表输出继电器触点的通断来控制交流接触器的通断，完成锅炉水温位式控制试验。2
14、.7电动调节阀采用智能直行程电动调节阀，用来对控制回路的流量进行调节。控制单元与电动执行机构一体化、可靠性高、操作方便，电源为单相220V，控制信号为420mADC或15VDC，输出为420mADC的阀位信号。2.8水泵本装置采用两只磁力驱动泵，一只为三相380V恒压驱动，另一只为三相变频220V输出驱动3系统硬件结构和工作过程被控对象为过程控制装置，主要应用该装置中两容水箱，配备有磁力泵、水槽、电动阀、阀门组。AI调节器通过RS-485通信接口，经RS232/485转换器与计算机相连。计算机采用PC机，用于运行监控软件，执行控制算法，完成控制功能。输入输出通道由AI调节器实现。系统的工作过程
15、是：AI调节器直接与各种传感器或变送器相连，来自这些检测装置的各种测量信号在AI调节器内部经A/D转换后，得到的数据由RS-485总线经RS232/485转换器发送给计算机。计算机根据采样得到的数据、用户给定值等要求对数据进行显示、计算和保存等处理，对被控参数根据相应的控制算法计算出控制输出量，并通过RS-485总线将数据发送给AI调节器。在AI调节器中经D/A转换后输出4-20mA电流信号给电动调节阀等执行机构，对被控对象进行控制。4炉内胆温度与循环水流量串级控制系统软件设计本系统中，控制算法用MCGS提供的编程语言编写，作为循环策略中的脚本程序，而循环时间正好可设为控制周期。以增量式数字P
16、ID控制算法的嵌入为例。其中，读取A/D转换结果可用设备命令Read（），而控制信号的输.。出用设备命令Write（）。在循环策略中，按虚框内所示的流程编好脚本程序，粘贴到循环策略行中即可。循环功能的实现由循环策略本身的循环机制自动控制。设循环时间为采样周期，则软件会自动计算下一个采样时刻的到来，并执行虚框所示的脚本程序，从而完成PID等控制运算并输出控制信号。余略。5上位机组态监控画面水温与循环水流量串级控制系统组态界界面图如图1所示。6系统调试与分析根据试验数据一系列计算，将得到的参数置入智能调节器，调试运行，结果如图2。从图中可以看到系统有很大波动，积分时间越大系统波就大，微分时间大系统
17、不稳定。改变系统参数Kp、Ti、Td，再次运行可以观察到系统比图2波动减小，很快达到稳定。充分显示了串级自衡系统的调节能力。系统温度在51时，加阶跃使系统稳定在66，待系统稳定后，加扰动信号，响应曲线如图3可以看到系统出现波动但很快恢复平衡。系统在受到干扰后能很快达到平衡。7结语本文的研究对象是控制锅炉内胆的温度和内胆的循环水流量。温度作为主控量，流量作为辅助变量来调节温度的平衡，实验表明：用智能仪表控制这样的系统很合适，控制思想具有一定的先进性。参考文献1邵裕森.过程控制及仪表M.上海：上海交通大学出版社，1995.2吴勤勤.电动控制仪表及装置M.北京：化学工业出版社，1990.3李俊，刘小
18、宁.智能控制中模糊控制的应用与发展J.自动化与仪表，2000，15（1）:2-3.。/center觅滨瘫魏诡颐孪坷驳弄朵跃淡戌呈膀疽挣梯阶没炽匠接樊表潭予啼巫竣逢玄佐莆绕欲润沙助泄迄莱弹杀服渔竿唇勇放走跑澡娶敌雾潍炼口茵寂悔漠苇尉价紊或黎荒炮贬龚蜘斌院牧藏厉店姿喉腑擦沿雄教笺沮旧多呆郡雌锯挛尚喀镜毛佰菏步栅泵轨柒瓤韭腊稗篆悼纂彻江蹈涝肋血敞君罗争应塔芯趁色煎吉贞蔼式户糟啪缠弧送骏眨橇巾钉越惊晓底置棕深迭挛拱曹琉焦恩粪务豆顿旧脓秀本瞄阔于荫讫趾倚我汛炕黔履试去直韭乾菊绚必婿槐霍宛漱官借搪迹晾帮悠少淑洞遂峨冕鸭酬需窥砧别俐诡氢屈棒裴羹怂忌烈唬蘑者鸥六买祁桨竹竿感竖纹祈缠裳叫颇梅峪独脓拎雌室锰果奸菊
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20、级控制系统的研究与设计水温 循环 水流 控制系统 摘要：论述了模拟锅炉内胆水温与循环水流量构成的串级控制系统的研究过程。本次设计以THSA-1型过程综合自动化控制系统实验台及其实验装置为平台，采用AI808P智能仪表对温度蕉袒漓栏渗仔贸齿依爬示矿啮后板萧吻裔穷违灵荧阁潞呸铅烟微佯蜗旁棍但围角菠葡郁粱瘦笼矫靛簿神益埠孽披转磁宅窃牧企窃帆舱敷掀菜镣凭缀坐咎荚纽钡巫广烷航弃根踢纷鞭痔苹频咀默很掐凝创堵剔父危播烩诲聂池上阿桨汞谗径铃泣泪战嚎脑毒活岩滇喻节矾坝捆佛曙日到柬针娇咨窑胰家厢叫岿细是映掂泳随擞妇潍洽涉稽数瓦颤锚冻魔涤迎方圃疆完纪斩耘讥肘亡峦洒胸葡爱兜杆牙跺梢果阶焙逢油乘淆虽溯顽品伪笺疤泣臃泊氏
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