2024热工过程控制实验报告——姜栽沙.docx

热工过程限制工程试验报告专业班级：新能源1402班学生姓名：晏栽沙学号：1004140220中南高校能源学院2024年1月试验一热工过程限制系统相识与MCGS应用组号同月成员李博、许克伟、成果试物时间指导老师（签名）一、试及目的通过试5金了解几种限制系统（基于智能仪表、基于计算机）的组成、工作发理.限制过程特点：了解计算机与智能仪表的通讯方式了解现态软件的功能和特点，熟识MCGS组态软件实现自动限制系统的整个过程。驾驭MCGS组态软件供应的些夔本功能，如葩本画面图素的绘制、动画连接的运用、限制程序的编写、构造实时数据库。二计算机一台2、MCGS组态软件一套3、对象：SK-I-9型管状电阻炉一台：测温热电偶一支（K型）.4.AISI8/宇电S19/1.U-906K智能调整仪如成的温控甥一台.5、THKGK-1型过程限制试验装用（含智能仪去、P1.C变频器、限制何一套6、CST400l6H电阻炉检定炉（含电阻炉、温度限制器、测温元件、接口）一套7、电班炉沿位限制系统接线图和方框图如图1.l、，2所示.三、试验内容I,电阻炉温度限制系统（液位、流吊、压力）被控过程：电阻炉被控变量：电阻炉温度操纵变量：电阻炉的功率主要扰动：环境海度变更，电压值，电流值2、带检测限制点的波程图3、限制系统方框图4,限制系统中所用的仪表名称、型号检测仪表、限制器、执行器、显示仪衣）。检刈仪衣：CST4（X）liH电阻炉检定炉限制器：AI818/宇电519J1.U-906K智能调解仪组成的海控器执行器：THKGK-I型过程限制试验装设（含智能仪表、P1.C.变频器、限制阀）显示仪表：计算机5、智能仪衣与计算机是怎样进行通讯？有哪几种方式？智能仪表与计算8面讯一般有三种方式，分别为USB接口.485接口，232接口，通过这些接口进行信号传输，计算机得以对仪表进行温控，6、什么是组态软件？组态软件是指时系统的各种资源进行配置,达到系统依据预定设置，自动执行特定任务,满足运用者要求的目的的应用软件.四、MeGSlfl有界面供应电阻炉温度限制系统一套完整组态界面图（共6个图，包括主界面、运行界面、设备工况、存盘数据、实时曲规、历史数据。电用炉温度控制器调节系统,皿1itMniTrtl4O7酢霎男WA王宇育宇恒五、B«flI，定值限制、随动限制和程序限制有何区分？定位系统是设定值恒定,不的时间而变：的动限制系统是议定伯的时间不断变更，而且预先不知道它的变更规律：程序限制系统是设定Ci在时间上按肯定程序变更,被控量在时间上也按肯定程序变更.2,凯成一个简洁限制系统须要阴”基本环节？对象，检测元件及变送器，限制器，执行器。3、说明在计算机上完成232接口、USB接口设置步骤（要配屏修截图）.-三1=2.k232接口用来用口连接USB的她Eab貉接口转为USB后,一上USB接口,安袋好接线的驱动即可.4、简述智能仪表（宇电519）在MCGS组态软件中设备窗11进行组态配商的方法和步骡（要有屏幕献图）.选择设备构件：设置构件屈性：连接设备通道.5,设计两种流汆限制系统，分别褶出两个限制系统的原理图、方框图，比较说明两种限制系统的优劣.典型工业加热炉燃烧过程流显限制系统有以下两种：比值申级限制系统优：比值系数可以预先设定，在系统枪定运行的状况下，通过分析烟气含氧依计算热效率，人工调整比值器的设定值，可以使燃烧处于较佳状态.缺：在动态过程中，不能保持适当的空气燃料比.交叉限幅限制系统优：发生扰动时,他于凹凸值选择潺的限幅作用,使得系统能在肯定的范围内维持空气-燃料比，克服了一般比值调整方式的局限性.6,而电阻炉温度进行温度限制时，常用的执行器有哪几种？备有什么特点？气动执行器：结构简洁,输出推力大，动作牢弁，性能移定,维护便利，价格便直，本侦平安防爆，限制精度较低,双作用的气动执行器.断气源后不能回到预设位置。单作用的气动执行器，断气源后可以依毒弹,回到预设位置，电动执行器：能源取用便利，信号传怆速度快,传送距理远,便于集中限制，灵敏度和精度较高，与电动调整仪表协作便利,安装接线简洁.结构困难,体积较大，推力小，价格贵.试验二对象动态特性测试与识别组号同组成员李博、许克伟、成果试验时间指导老体（签名）一、试验目的了解飞升曲线法（即阶跃法）测瓜对象动态特性的方法，并依据飞升曲线识别对象的动态特性，通过数据处理建立对象的数学模型.二、试验仪号及设备1、计算机一台2、MCGS组态软件一套3、对象：SK19型管状电阻炉一台：测温热电偶一支（K型）。4、A1818YD5191.U-9）6K智能谢情仪组成的温控洪-仇三、习填空1、在实际工作中.常常用试脸的方法来探讨对的特性。通常采纳飞升曲线（即阶跃法）测此对象动态特性，通过数据处理建立对公的动态特性.表征对软动态特性的通常用微分方程式或传递图数.2、时象特性的试验测取法有响应Ift线法、矩形脓冲法、正弦波法和随机佶号法_四种.3、丧征对以特性的卷数钉放大系数K、时间常数T和滞后时间T.4,本较特性的类型有门衡作振荡、无白衡非性的、自衡振荡和反向特性四种。5,时间常数可以通过响应曲线和试骁测定求出.四、试验”示意图电阻炉特性测试原理图、接线图、数据采集MCGS组态界面图.电阻炉特性测试原理图：接线图:五、试教数据对象飞升曲线测试数据见表1.表I对象飞升曲找测试记录时间(分)012345炉温CC)1132190270300320炉泡变更(ftAT(C)03258803()20加阶跃前电炉初始电压(V)50加阶跟H度TO?电炉涉<-C)I(X)加阶跋后日电压(V台炉)120注：T=Tn-T();Tn每分仲读得的温度值(P.五、试验数据处理依据对象£升曲战测试数据，绘制响应特性曲线(要求用坐标纸画准，或者用作图软件绘制电阻炉温度峋应特性曲线*30100_.MO11B4SfMt"h六、试验结论1、简述试验原理试验测取时，就是在所探讨的对象上加上一个人为的干扰，然后测取表征对象特性的物理吊：，即输出参数随时间变更的规律，得出一系列试照数据或曲线，并对这映数据或曲戏加以处埋，使料到表征时象动态特性的秋分方程式或传递函数.放大系数：曲线上A点的切线斜率ft.K=F时间常数：T,滞后时间：r=rl+r23、通过数据处埋，求出对象特性的数学模型，7华+削=冏,)al对于一阶行纯而后的则为+,y(+r)=Kx()试验三电阻炉温度的检测与限制综合试验组号同月成员李博、许克伟、成果试物时间指导老师(签名)一、试及目的本试验是通过对电阻炉的温度测址与限制系统的设计及安装、调试，加深已学过学问的驾取及应用实力.二、试3仪叁及设各列出试脸中用到的主要设符的名称、型号、规格、技术指标1、限制器：智能限制仪表、计算机、P1.C、单片机、湿度变送湍2、执行潞：可控徒调压主回路、中间继电器、沟通接触器3、检测元件：K分度热电隅、K分度恺装热电偶、P(IO()热电班三、习填空K网整器基本限制规律"_E_、PJ、PlD.对应设趾的三个参数为比例带3、积分时间TI.微分时间TD,2、比例度增大，调熔器输出信号减小枳分时间增大，调用器输出信号减小，微分时间增大，调整器输出信号增大.3、智能仪表的通讯接11是_在限制时计算机用的通讯接11有电迂和皿两种.4、在对电阻炉进行温度限制时.假如要连续稳定控温.执行器应选用可控碎调出回路：假如对温度来纳位式限制,执行黑可选用中间牌电器，四、试验装J1.示意图请血出电阻炉温度限制系统原理图、方框图.电阻炉温度限制系统主要设备如图1所示,请亘出设得接鼓图.图2电阻炉温度限制系统主要设f原理图:五、试验内容K设计电阻炉温度限制系统,完成电阻炉温度限制系统方框图、接线图、设备组态图.方框图和接战图如四、试脸装置示意图所示.设备组态图:电阻炉温度控制器调节系统实Z线aa11rr>an历史/&|,"er*j*>8设”制作：催动1402M>三三谆油王室曲宇恒2,描述智能仪表限制组态（包括设定值变更、检测元件设定、舱入信号确认、限制参数（P、1.D）设定与查询）的过程。检测元件将生产工艺多数检测出来，通过信号调整电路处理，传输给ZD转换器，转换为计尊机所能接收的数据.组态软件对其所采集的数据进行&示,运算'J谕出限制等.处理结果可递过ODBC,DDE及OPC等被其它应用程序运用并传送到远程终端，3、电阻炉温度限制MCGS主界面、运行界面六、试段结论1、依据试验视察，概括PID限制特性。志向PlD限制的特性方程可以用如下微分方程衣示.u()=Kp(e+G(三)=K,(I+；+4S)由比例单元P、积分总元【和微分总元D组成,PID限制的基础是比例限制：积分限制可消退稳态误差,但可能增加超词:微分限制可加快大惯性系统响应速度以及减弱超调趋势.2,分析电阻炉温度变更曲戏特点，说明电Pa炉温度限制系统采纳什么限制规律。比例微分限制规律不能消退余差，为使电阻炉温度能鲂稳定，比例微分系统的限制质城仍不的志向，为了消退余型,得到更合适的限制版瓜，所以应采纳PlD限制规律.试验四、单容水箱液位PID限制系统组号同祖成员成果试验时间指导老师（签名）一、目的I、通过试验熟识单I可跖反馈限制系统的祖成和工作原理。2、探讨系统分别用P.Pl和PID调整器时的阶跃响应.3、探讨系统分别用P、Pl和PID诩整器时的抗扰动作用.4,定性地分析P、PI和PlD调整涔的参数变更对系统性能的影响”二、试验仪叁及设备列出试登中用到的主要设备的名称、型号、规格、技术指标1,液位传感落：THKGK-I型过程限制试粉装置1.WGY-42.限制群：THKGK-I型过程限制试验袋置GKOJ3、变频器：THKGK-I里过程限制试验装置GK274、限制阀：THKGK-I里过程限制试验装置GK23三、5（习填空1.在阶跃信号输入作用下，般希里限制过渡过程费减比n为410。常用的单项品质指标还有一MIi1.、余差及过渡时间.2,对于阶或扰动作用的系统,若将比例度6减小,则过漉过程兄大偏差减小，衰减比诚小.振一频率减小，3、采纳积分明制规律能消退余差,4、微分作用能改善限制指标的主要缘山是微分输出的大小叮似英变更速度及微分时同成正比.即使偏洋限小.正只理出现变更趋势.即可立刻进行限制,即超前限制但微分时间过大，会引起系统振一.加上适当的微分作用后,若要保持原衰战比不变,则应相应M小比例度，5、描述一阶阻在环节的特性参数有放大系数K、时间常数T和滞后时间I.限制辆道是指以操纵盘作为输入.被控盘作为输出的通道,扰动通道宿指以扰动贵作为输入，被控吊作为输出的通道,6、差压变送潞测域液位时，常常遇到零点迂移问题，其实质是同时变更差压变送器的上限与下限（即测量范围，而不变更量程：其目的（作用,使变送器的输出伯号下限与¾M¾i网的下限值相对应,适用现场安装变送器的工作条件四、试3装，示意图与接线图I）液位限制系统设计单容水箱液位检测与限制工艺流程如图1所示,谢同出带检测限制点的流,程图和限制系统方框图:液位限制系统主要设备如图2所示,请画出液位限制系统设备接线图.图I单容水箱液位取制流程图QQZ三相电源UVW图2液位限制系统主要设备液位取到系统方框图;2）液位限制系统MCGS如态的主界面（组态界面上要有参加试验人员名字,五.试3结果与分析I、如何实现减小或消退余差？纯比例限制能否消退余差？适当增加积分作用可以消退余差：纯比例限制不能消退余差，因为比例作用限制的怆入输出信号一一对应,输入信号为e,当被控对象的负荷发生变更后，调整机内必需移动到某一与负荷根适应的位置,才能使系统相平衡.因此不行避开的存在余差.2.试定性地分析Y种调整器的参数6、（6、TD和（6、Ti和Td）的变更时限制过程.P调蜒器：KP越大或8越小则限制作用越演,余差越小，最大偏差越小；Kp太大或&太小期限制作用太强，稳定性降低、扰至使系统失稔.Pl调整器:6越小则限制作用越强,余差越小，最大偏差越小：在同样的比例度S下,TiI,枳分作用f.1S5洁消退分差,有利的一面：TiI,枳分作用t.系统振荡加剧.有不易稳定的做向，Ti越:,振荡越剧烈，甚至发放，不利的一面.PlD调第器：比例限制参数一一而动态特性的膨响：比例限制加大,使系统的动作灵敏提高，速度加快，儡大，振荡次数加多，调整时间加长。当太大时，系统会趋于不稳定.若太小，又会使系统的动作缓慢.对稳态特性的影响：在系统稳定的状况下，加大比例限制.可以减小稳态误差，提高限制忖度，但加大只是削减稔态误差，却不能完全消退误差.枳分限制参数一对动态特性的影响：积分限通用使系统的稔定性下降.Ti太小系统将不枪定：Ti偏小,振荡次数较多；Ti太大,对系统性能的影响削减，对秘杳特性的影响：枳分限制Ti能消退系统的稳态误差,提高限制系统的限制精度,但是若Ti太大时，枳分作用太弱，以至不能M小稳态误差。微分限制参数一一微分限制可以IS善动态特性，如招调妣捌减，调整时间缩短，允许加大比例限制，使稳态误差战小，提高限制精度.当Td偏大或偏小时，都会使赵两位较大，间整时间较长,HATd合适时,可以得到比较满足的过渡过程.3、P调整时，作出不同6值下的阶状响应曲线.4,Pl调整时，分别作出Ti不变、不同6值时的阶跃晌应曲线和3不变、不同”值时的阶跋响应曲线.图1Ti不叟、不同6值时的阶跃响座曲线192不变、不同Ti侦时的阶跃响应曲战5,画出PID限制时的阶跃响应曲战，并分析微分D的作用。微分限制多数一一微分限制可以改善动态特性，如招调量削减，调整时间缩短，允许加大比例限制，使稔态误差减小，提高限制精度.当Td偏大或偏小时，都会使由时信较大，冏整时间较长,只有Td合适时，可以得到比较满足的过渡过程”6、比较P、Pl和PID三种调悠器对系统余差和动态性能的影响P调整器：KP越大或S越小则限制作用越强,余差越小，生大偏差越小：Kp太大或5太小则限制作用太强，稳定性降低、甚至使系统失稳，Pl调整器:B越小则限制作用越强,余差越小，最大儡差越小：在同样的比例度5下.Til.枳分作用t.简洁消退余差.有利的一分：IU.枳分作用t.系统振荡加剧.有不易稳定的做向，Ti越短，振荡越剧烈,甚至发放，不利的一面.PlD调粘器：比例限制参数一一对动态特性的影响：比例限制加大，使系统的动作灵敏提高，速度加快，儡大，振荡次数加多，调整时间加长。当太大时，系统会趋于不稳定.若太小，又会使系统的动作缓慢.对稳态特性的影响：在系统稳定的状况下,加大比例限制.可以减小桧套误差,提岛限制精度，但加大只是削减稔态误差,却不能完全消退误差.积分限制参数对动态特性的影响：积分限制Ti通常使系统的枪定性下降.Ti太小系统将不柩定：Ti偏小,振荡次数较多：Ti太大,对系统性能的影响削减。对栖态特性的影晌：枳分限制Ti能消退系统的稳态误差，提高限制系统的限制精度.但是若Ti太大时，枳分作用太弱，以至不能被小粒态误差.金分限制参数一一微分限制可以改善动态特性，如超阿瓜削减,两整时间缩短,允许加大比例限制，使稔态误差减小，提岛网制精度.当Td偏大或偏小时，都会使掰漏成较大，周整时间较长,只有Td合适时,可以得到比较满足的过渡过程.试验五、流量PID限制系统组号同组成员成果试兼时间指导老师（签名）一、试验目的1、了解流fit计的结构及其运用方法.2、熟识单回路流耻限制系统的组成，3、探讨P、Pl和PlD调整器对系统的限制效果。4、变更P、PI和PlD调整器的参数视察它们对系统性能所产生的影响.二、试励仪暮设备列出试验中用到的主要设备的名称、型号、规格、技术指标1、流拉传感器：涡轮番量计1.WGY-42、限制器：THKGK/型过程限制试也装祝GK043、变频器：THKGK-I型过程限制试验装置GK27-24,限制阀：THKGKj里过程限制试蛤装跟GKO3三、习填空I、涡轮褥球计的是通过测用叶轮/行的转速测流带,演街流量计通过测量卡门涡街的频率来测I*流吊,容枳式/计是通过测址旋转体的，专动次数来刈成流成.2、均速管流量计是通过测管道中液体的和i2_.知到_索一来测量液体流量，测点分布时采纳对数-线性方法.3、电底流Ift计依据电底憾梗原理进行流最祗汆,流吊测3时管道内无可动部件，因此，压力损失很小,可以测做不行压缩牛顿流体.4、河"限制通常行'g小、1.；和!ilj两杵1；-：IJ4是通过变更代芯与同库间的流通面积来限制流吊,后者是通过变更电流大小来调落流量,更节能的是气动执行器,四、试验装示意图与接线图1）流琏限制系统设计（1）带检测限制戊的流程图：单容水箱供水系统工艺流程如图I所示，请百出书检测限制点的流程图和限制系统方枢图：流址限制系统主要设得加图2所示请口出流量限制系统设爵接线图.UVW图I单容水箱供水工艺流程图H精说计图2流量:限制系统主要设备淹出双制系统方框图:流用限制系统MCGS组态的主界面侬态界面上要有参加试验人员名字）.五、思索题I、流信限制通常右两种方案.分别图出两种流属限制系统的原理图、方框图,对两种限制方案进行比较,哪种方案更好.依据工艺简况可知，液体贮槽的液位要求维持在某给定值上下,或在某一小范困内变更，这是保证生产正常进行的工艺指标，所以其液位是干脆指标（干脆参数）,即为被控参数。从液仪贮攘的生产过程来看，影响液位有两个技一是流入贮槽的流Ji1.二是流出贮槽的流量.调整这两个流里的大小都可变更其液位凹凸。这样构成液位限制系统就有两种限期。）调流入埴b）调流出战a）方案限制系统方框图扰动b）方案限制系统方框图扰动2、由试脸分别求出系统在P、PkPlD调用器限制卜的余差和超调量.在单位阶跃作用下，P、PkPID调整系统的阶跃响应分别如图4-3中的曲战、所示.国ITi不支、不同6值时的阶兴响应曲线IS26不变、不闰Ti值时的阶跃响应曲我