管式加热炉出口温度与炉膛的温度串级控制.doc

设计题目：管式加热炉出口温度与炉膛温度串级控制系统设计 系 别： 电子通讯与应用技术系 班 级： 学生姓名： 指导教师： 成 绩：________________________ 2012年 6 月 29 日 课 程 设 计 任 务 书 课程设计题目 管式加热炉出口温度与炉膛温度串级控制系统设计 功能 技术指标 1. 选择控制器与调节阀的作用方式； 2．画出控制系统框图； 3．采用两步整定法整定主、副控制器PID的参数。求出比例度与衰减振荡周期； 4．按照经验公式且适当修正分别求得主、副控制器的最佳参数值； 5．求出系统的阶跃响应曲线； 6．求出设定值位0时，施加幅值为30%的一次阶 扰动信号，系统的输出曲线； 7．分析系统特点。 工作量 两周 工作计划 1 设计前准备 1天 2 总体设计 1天 3 检测变送器的选用 0.5天 4 控制器的选择 0.5天 5 执行器件的选择 0.5天 6 控制器算法确定及参数整定 1.5天 7 过程控制系统整体构成 2天 8 编写课程设计报告 1天 指导教师评语 2012年6月29日目录 第１章 绪论 - 2 - 1.1 设计要求 - 2 - 1.1.1 设计题目和设计指标 - 2 - 1.1.2 设计功能 - 2 - 第２章 系统总体设计方案 - 3 - 2.1. 工艺流程图 - 3 - 2.2. 方框图工艺流程介绍 - 3 - 第3章 硬件设计和器件的选择 - 4 - 3.1. 系统电气接线图 - 4 - 3.2. 器件选择 - 4 - 3.3. 译码电路设计 - 4 - 第4章 控制算法选择及参数整定 - 5 - 第5章 系统软件设计 - 6 - 结论 - 8 - 心得和体会 - 9 - 致谢 - 10 - 参考文献 - 10 - 第１章 绪论 1.1 设计要求 设计要求：选择加热炉出口温度为主变量，炉膛温度为副变量，设计串级控制系统 1.1.1 设计题目和设计指标 设计题目：管式加热炉出口温度与炉膛温度串级控制系统设计 设计指标： 1. 选择控制器与调节阀的作用方式； 2．画出控制系统框图； 3．采用两步整定法整定主、副控制器PID的参数。求出比例度与衰减振荡周期； 4．按照经验公式且适当修正分别求得主、副控制器的最佳参数值； 5．求出系统的阶跃响应曲线； 6．求出设定值位0时，施加幅值为30%的一次阶跃扰动信号，系统的输出曲线； 7．分析系统特点。 1.1.2 设计功能 管式加热炉的主要任务是把原制油或重油加热到一定温度，以保证下一道工序（分馏或裂解）的顺利进行。燃料油经过蒸汽雾化后在炉膛中燃烧，被加热油料流过炉膛四周的排管中，就被加热到出口温度θ1。在燃料油管道上装设一个调节阀，用它来控制燃油量以达到调节温度θ1的目的。 第２章 系统总体设计方案 2.1. 工艺流程图 管式加热炉工艺流程图： 图2-1 工艺流程图 2.2. 方框图工艺流程介绍 图2-2 方框图工艺流程 第3章 硬件设计和器件的选择 3.1. 系统电气接线图 管式加热炉出口温度串级控制系统框图 图3-1 系统电气接线图 3.2. 器件选择 主调节器、副调节器、调节阀、炉膛、管壁、温度变送器 3.3. 译码电路设计 工作原理：由于引进了副回路，不仅能迅速克服作用于副回路内的干扰，也能加速克服主回路的干扰。副回路具有先调、初调、快调的特点；主回路具有后调、细调、慢调的特点，对副回路没有完全克服干扰的影响能彻底加以消除。由于主副回路相互配合，使控制质量显著提高。与单回路控制系统相比，串级控制系统多用了一个测量变送器与一个控制器，增加的投资并不多，但控制效果却有显著的提高。其原因是在串级控制系统中增加了一个包含二次扰动的副回路，使系统①改善了被控过程的动态特性，提高了系统的工作频率； ②对二次扰动有很强的克服能力；③提高了对一次扰动的克服能力和对回路参数变化的自适应能力。综上所述，本设计选择串级控制系统。 第4章 控制算法选择及参数整定 我们选择两步整定法来整