过程控制系统课程设计(锅炉汽包温度控制系统论文).doc

目录
第1章水塔温度控制系统设计方案 1
1. 1系统设计方案概述 1
水塔温度串级控制系统仿真 2
第2章水塔温度控制系统硬件设计 3
3
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5
8
……………………………………………………………………… 9
第3章水塔温度控制系统软件设计 10
程序设计 11
温度控制算法程序设计 10
第4章设计结论 13
参考文献 14
第1章水塔温度控制系统设计方案
1. 1系统设计方案概述
本次设计采用串级控制系统对水塔温度进行控制。
过程控制系统由过程检测、变送和控制仪表、执行装置等组成,通过各种类型的仪表完成对过程变量的检测、变送和控制,并经执行装置作用于生产过程。
串级控制系统是两只调节器串联起来工作,其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系统。此系统改善了过程的动态特性,提高了系统控制质量,能迅速克服进入副回路的二次扰动,提高了系统的工作频率,对负荷变化的适应性较强。
串级控制系统工程应用场合如下:
(1)应用于容量滞后较大的过程。
(2)应用于纯时延较大的过程。
(3)应用于扰动变化激烈而且幅度大的过程。
(4)应用于参数互相关联的过程。
(5)应用于非线性过程。
正因为串级控制系统具有上述特点,所以本次设计采用串级控制系统对锅炉汽包温度进行控制。
采用单片机作为主控制器,水塔温度为主被控对象,上水的流量为副被控对象,电磁阀为执行器,利用AD590传感器检测水塔温度,利用流量传感器检测上水流量。,。

水塔温度串级控制系统原理图
水塔温度串级控制系统仿真
水塔温度串级控制系统仿真,积分环节 Initial=0,两个检测变送环节参数设定时间常数T=,扰动通道传函为时间常数T=2s。输入信号和扰动信号皆为单位阶跃信号。扰动作用时间F1为step time=50s,
。
串级控制系统仿真波形
第2章水塔温度控制系统硬件设计

水塔温度串级控制系统选择水塔温度为主被控对象,副被控对象为上水流量。当水塔温度变化的时候,通过控制上水流量改变水塔温度,并最终使其恒定。
主被控对象:水塔温度
W主s=Kp1e-ϑsTP1S+1 (2—1)
副被控对象:上水流量
W副s=Kp2TP2S+1 (2—2)

、副控回路检测环节传感器选择
主控对象检测元件选择为温度传感器AD590。
AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下:
1、流过器件的电流(mA)等于器件所处环境的热力学温度(开尔文)度数,即: mA/K式中:—流过器件(AD590)的电流,单位为mA; T—热力学温度,单位为K。
2、AD590的测温范围为-55℃~+150℃。
3、AD590的电源电压范围为4V~30V。电源电压可在4V~6V范围变化,电流变化1mA,相当于温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压,因而器件反接也不会被损坏。
4、输出电阻为710MW。
5、精度高。
副控回路检测元件选择电磁式流量传感器。
导电性的液体在流动时切割磁力线,也会产生感生电动势。因此可应用电磁感应定律来测定流速,电磁流量传感器就是根据这一原理制成的。虽然电磁流量传感器的使用条件是要求流体是导电的,但它还是有许多优点。
由于电极的距离正好为导管的内径,因此没有妨碍流体流动的障碍,压力损失极小。能够得到与容积流量成正比的输出信号。测量结果不受流体粘度的影响。由于电动势是在包含电极的导管的断面处作为平均流速测得的,因此受流速分布影响较小。测量范围宽,测量精度高。

为了达到测量高精度的要求,选用温度传感器AD590,AD590具有较高精度和重复性,超低温漂移高精度运算放大器0P07将温度一电压信号进行放大,便于A/D进行转换,以提高温度采集电路的可靠性。。

A/D转换电路
A/D转换电路采用ADC0809转换器。,A/。
A/D转换电路

选用单片机作为控制器,对水塔温度进行控制。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点,称为自动化和各个测控领域中