換熱器熱流出口溫度控制

{國(guó)際貿(mào)易}換熱器熱流出口溫度控制摘要摘要換熱器作為一種標(biāo)準(zhǔn)工藝設(shè)備已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于動(dòng)力工程領(lǐng)域和其他過(guò)程工業(yè)部門(mén)。以工業(yè)上常用的列管式換熱器為例,熱流體和冷流體通過(guò)對(duì)流熱傳導(dǎo)達(dá)到換熱的目的,從而使換熱器物料出口溫度滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)的需求。但由于目前制造工藝的限制,控制方式的單一性,換熱器普遍存在控制效果差,換熱效率低的現(xiàn)象,造成能源的浪費(fèi)。如何提高換熱器的控制效果,提高換熱效率,對(duì)于緩解我國(guó)能源緊張的狀況,具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義。本課題來(lái)源于對(duì)SMPT—1000實(shí)驗(yàn)平臺(tái)換熱器的研究，對(duì)于換熱器熱流出口PID準(zhǔn)確的參數(shù)值，通過(guò)調(diào)整冷水閥的開(kāi)度調(diào)整其流量來(lái)控制熱流的出口溫度。本設(shè)計(jì)利用PCS7PCS7軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行硬件常運(yùn)行。關(guān)鍵詞換熱器;溫度;PID控制;PCS7目錄AbstractHeatexchangerasastandardprocessequipmenthasbeenwidelyusedinthefieldofpowerengineeringandotherprocessindustries.Intheindustrymonlyusedshellandtubeheatexchanger,forexample,thehotfluidandcoldfluidheattransferbyconvectionheattransfertoachievethepurpose,sothattheheatexchangeroutlettemperatureofthematerialtomeettheneedsofindustrialproduction.However,asthemanufacturingprocessconstraints,controlunity,monheatexchangercontrolispoor,thephenomenonoflowheattransferefficiency,resultinginwasteofenergy.Howtoimprovethecontrolperformanceoftheheatexchangertoimproveheattransferefficiency,toeaseChina'senergyshortagesituation,havelong-termsignificance.ThedesignesfromtheSMPT-1000testplatformresearchexchangerforheatexchangeroutlettemperaturecontrol,theuseofPIDcontroltoadjust,throughcontinuousadjustingitsparameterstodetermineamoreaccurateparametervaluesbyadjustingopeningofthecoldwatervalvetocontroltheflowofadjustmentoftheoutlettemperatureoftheheatflow.ThisdesignusesPCS7topletethesystemofautomaticcontrolbyPCS7softwareonthesystemhardwareandsoftwareconfiguration,pletecontroloftheoutlettemperatureoftheprogramming,thelastoperatingnormallybyHMImonitoringandcontrolsystem.KeywordsHeat;temperature;PIDcontrol;PCS7目錄目錄摘要IAbstractII目錄III第1章緒論11.1換熱器設(shè)備11.2選題背景及意義11.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展史21.4本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容41.5本章小結(jié)4第2章系統(tǒng)工藝流程及算法控制52.1SMPT-1000實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及換熱器52.2換熱器62.2.1高階換熱器62.2.2換熱器工作原理62.3PID控制72.3.1PID基本介紹72.3.2參數(shù)整定102.3.3主要功能和應(yīng)用122.4控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)132.4.1溫度控制特點(diǎn)132.4.2換熱器溫度控制系統(tǒng)13目錄2.5本章小結(jié)15第3章基于PCS7實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制163.1PCS7簡(jiǎn)介163.2PCS7作用163.3PCS7控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)173.4工程項(xiàng)目的建立183.5控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與組態(tài)193.5.1硬件系統(tǒng)組成193.5.2硬件選型選型以及通訊203.5.3操作員站組態(tài)223.5.4網(wǎng)絡(luò)連接組態(tài)233.6軟件組態(tài)233.6.1系統(tǒng)軟件程序233.6.2與硬件地址的連接243.6.3系統(tǒng)報(bào)警軟件程序253.7人機(jī)界面創(chuàng)建253.8過(guò)程趨勢(shì)畫(huà)面的創(chuàng)建26第4章控制系統(tǒng)的投運(yùn)284.1運(yùn)前的準(zhǔn)備工作284.2副環(huán)參數(shù)整定284.3主環(huán)參數(shù)整定284.4控制系統(tǒng)的仿真運(yùn)行29目錄4.4.1熱流出口溫度294.4.2系統(tǒng)擾動(dòng)測(cè)試30第5章總結(jié)31參考文獻(xiàn)32謝辭34第1章緒論第1章緒論1.1換熱器概述換熱器是一種在不同溫度的兩種或兩種以上流體間實(shí)現(xiàn)物料之間熱量傳遞的節(jié)換熱器按傳熱面的結(jié)構(gòu)分類(lèi)為以下幾種：(1)表面式換熱器又稱(chēng)為間壁式換熱器。在此類(lèi)換熱器中，溫度不同的兩種外〔殼程）流動(dòng)。這類(lèi)換熱器類(lèi)型多，應(yīng)用廣.化工生產(chǎn)中所用換熱器絕大多數(shù)式換熱器等等。(2)直接接觸式換熱器在這類(lèi)換熱器中，冷熱兩種流體直接接觸進(jìn)行換熱。這對(duì)工藝上允許兩種流體混合的情況而言，既方便又有效，所用設(shè)備也較簡(jiǎn)單。在氣壓冷凝器中，蒸汽與水直接接觸使蒸汽冷凝等等。(3)第1章緒論免兩種流體在一定程度上相混合。換熱器行業(yè)涉及暖通、壓力容器、中水處理設(shè)備等近30多種產(chǎn)業(yè)，相互形成產(chǎn)業(yè)鏈條。1.2選題背景及意義近年來(lái)，在我國(guó)以信息化帶動(dòng)的工業(yè)化正在蓬勃發(fā)展，溫度已成為工業(yè)對(duì)象控制中一種重要的參數(shù)[1]熱換器是化工和一些工業(yè)部門(mén)生產(chǎn)過(guò)程中主要的換熱設(shè)備，生產(chǎn)中通常對(duì)流體加熱或冷卻都要有熱量交換，因而都需要換熱器，隨著科研人員的不斷發(fā)展和創(chuàng)新對(duì)能源的利用和開(kāi)發(fā)。熱換器在生活中的應(yīng)用也日益增進(jìn)，在現(xiàn)在的工業(yè)生產(chǎn)換熱器占有較大的份額。換熱器行業(yè)涉及暖通、壓力容器、中水處理設(shè)備等近30多種產(chǎn)業(yè)[2]，相互形成產(chǎn)業(yè)鏈條。數(shù)據(jù)顯示2010年中國(guó)換熱器產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模在500億元左右，主要集等領(lǐng)域。其中，石油化工領(lǐng)域仍然是換熱器產(chǎn)業(yè)最大的市場(chǎng)，其市場(chǎng)規(guī)模為150億元，;電力冶金領(lǐng)域換熱器市場(chǎng)規(guī)模在80億元左右;船舶工業(yè)換熱器市場(chǎng)規(guī)模在40億元以上;機(jī)械工業(yè)換熱器市場(chǎng)規(guī)模約為40億元;集中供暖行業(yè)換熱器市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)3030需要大量的專(zhuān)業(yè)換熱器，這些市場(chǎng)約有130億元的規(guī)模。近年來(lái)，跟著我國(guó)石化、鋼鐵等行業(yè)的快速發(fā)展，熱交換器的需求水平大幅巨大的供應(yīng)缺口需要入口來(lái)彌補(bǔ)[3]。我國(guó)能源利用率大約只有33%,其利用率還很第1章緒論低,比發(fā)達(dá)國(guó)家低約10個(gè)百分點(diǎn)。國(guó)內(nèi)換熱器行業(yè)在節(jié)能增效、提高傳熱效率、減少傳熱面積、降低壓降、提高裝置熱強(qiáng)度等方面的研究取得了顯著成績(jī)?；谑?、化工、電力、冶金、船舶、機(jī)械、食品、制藥等行業(yè)對(duì)換熱器穩(wěn)定的需求2011年至2020年期間，我國(guó)換熱器產(chǎn)業(yè)將保持年均10-15%2020年我國(guó)換熱器行業(yè)規(guī)模有望達(dá)到1500億元。由此可見(jiàn),在節(jié)能方面,我國(guó)還存在著非常大的潛力。本課題主要研究列管式換熱器，列管式換熱器的換熱面積大，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，操作彈性大，材料廣泛，便于清潔，適合大型裝置特點(diǎn)，列管換熱器在制藥行業(yè)帶來(lái)的效益非常的明顯。從衛(wèi)生要求較高的液體，一個(gè)工業(yè)用水量較大和衛(wèi)生要求較高的制藥廠(chǎng)都可以用列管式換熱器來(lái)處理。本課題研究的換熱器是個(gè)冷卻器，可以通過(guò)換熱回收熱物料的熱量。1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀二十世紀(jì)20年代出現(xiàn)板式換熱器，并應(yīng)用于食品工業(yè)。以板代管制成的換熱器，結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效果好，因此陸續(xù)發(fā)展為多種形式。30及其合金材料制成的板翅式換熱器，用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱。30年代末，瑞典又制造出第一臺(tái)板殼式換熱器，用于紙漿工廠(chǎng)。在此期間，為了解決強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的換熱問(wèn)題，人們對(duì)新型材料制成的換熱器開(kāi)始注意。60一步完善，從而推動(dòng)了緊湊型板面式換熱器的蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用。自60年代開(kāi)始，為了適應(yīng)高溫和高壓條件下的換熱和節(jié)能的需要，典型的第1章緒論管殼式換熱器也得到了進(jìn)一步的發(fā)展。70熱器。中國(guó)換熱器產(chǎn)業(yè)起步較晚。1963年撫順機(jī)械設(shè)備制造有限公司按照美國(guó)TEMA標(biāo)準(zhǔn)制造出中國(guó)第一臺(tái)管殼式換熱器，1965年蘭州石油機(jī)械研究所研制出20世紀(jì)60年代研制出我國(guó)第一臺(tái)螺旋板式換熱器。之后，蘭州石油機(jī)械研究所首次引進(jìn)德國(guó)斯密特（Schmidt）換熱器技術(shù)，原四平換熱器總廠(chǎng)引進(jìn)法國(guó)維卡勃（Vicarb得較快發(fā)展。20世紀(jì)80式空冷器等一批優(yōu)良的高效換熱器。入二十一世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)的板式換熱器研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，在借鑒國(guó)十年代中期開(kāi)始，在化工工藝流程中較苛刻的場(chǎng)合也出現(xiàn)了板式換熱器的身影。第1章緒論熱器在開(kāi)發(fā)到應(yīng)用的時(shí)間跨度上，花費(fèi)了較多的時(shí)間。最近幾年，我國(guó)還在大型管殼式換熱器、大直徑螺紋鎖緊環(huán)高壓換熱器、BHE20042008年8月，由中國(guó)石化集團(tuán)上海工程公司與海煉化百萬(wàn)噸/年乙烯項(xiàng)目-EO/EG裝置大型管殼式換熱器國(guó)產(chǎn)化研制通過(guò)技術(shù)鑒制造的首臺(tái)換熱面積超過(guò)10000m2的超大型管殼式換熱器。1.4本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容錄和控制對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程十分重要，溫度動(dòng)態(tài)特性的特點(diǎn)是慣性大、容量滯后大、題用PID控制系統(tǒng)來(lái)分析，PIDPID參數(shù),PCS7軟件完成PLC和本機(jī)以及SMPT-10000設(shè)備的連接通訊，然后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)編程并且利用WinCC完成設(shè)計(jì)界面，通過(guò)操作源站來(lái)控制監(jiān)視整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行情況。1.5本章小結(jié)器的PID控制方式和利用PCS7軟件完成整個(gè)系統(tǒng)控制和監(jiān)視。并總結(jié)了換熱器第1章緒論研究的意義和發(fā)展前景。第2章系統(tǒng)工藝流程及算法控制第2章系統(tǒng)工藝流程及算法控制2.1SMPT-1000實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及換熱器SMPT-1000是一款將全數(shù)字仿真技術(shù)與實(shí)物外觀(guān)模擬裝置相結(jié)合，集多種實(shí)驗(yàn)功能于一體的仿真實(shí)驗(yàn)裝置。SMPT-1000被控對(duì)象取材于過(guò)程工業(yè)常見(jiàn)的鍋爐與蒸發(fā)器構(gòu)成的水汽熱能SMPT-1000實(shí)驗(yàn)平臺(tái)正視圖和實(shí)物圖：圖2-1SMPT-1000實(shí)訓(xùn)平臺(tái)SMPT-1000運(yùn)用真實(shí)的立體管路和空間分布的設(shè)備外觀(guān)設(shè)計(jì)，在鋼結(jié)構(gòu)的盤(pán)1臺(tái)臥式除氧器、11111臺(tái)蒸發(fā)器、2臺(tái)離心泵、1臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)、11個(gè)手操/2個(gè)旋鈕位于輔助操作5個(gè)開(kāi)關(guān)閥、1個(gè)爐膛著火指示燈以及若干管路系統(tǒng)。空間分布有9F3L5P4T1個(gè)組分的仿傳感器（變送器）數(shù)字式軟儀表。2.2換熱器2.2.1高階換熱器第2章系統(tǒng)工藝流程及算法控制統(tǒng)中有著非常重要的作用，下面是換熱器的結(jié)構(gòu)圖：圖2-2換熱器結(jié)構(gòu)圖程稱(chēng)為殼程。2.2.2換熱器工作原理該換熱器為液-液兩相非接觸換熱器。通過(guò)換熱，將熱流體的溫度降低到工TI1104FI1105.冷水走管程，冷卻水上水流量為FT1102，冷卻水上水管線(xiàn)上設(shè)有調(diào)節(jié)閥FV1103，冷卻水出口溫度為T(mén)T1103。本設(shè)計(jì)實(shí)際上是一個(gè)冷卻器，通過(guò)換熱回收熱物料的熱量，要可以使用液氨作為冷卻劑。如下圖2-2所示圖2-3換熱器工作原理圖調(diào)節(jié)過(guò)程:根據(jù)檢測(cè)到的冷流量的變化，先調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)關(guān)，控制冷流量的大出口溫度調(diào)節(jié)器和流體流量調(diào)節(jié)器串聯(lián)起來(lái)的串級(jí)控制系統(tǒng)。2.3PID控制2.3.1PID基本介紹在模擬控制系統(tǒng)中，PID(ProportionIntegrationDifferentiation，比例-第2章系統(tǒng)工藝流程及算法控制積分-微分)控制是控制器最常用的控制規(guī)律[4]，PID控制器作為最早實(shí)用化的控制器已有70PID控制是最早發(fā)展起來(lái)的控制策略之一[5][6]鍵是，做出正確的測(cè)量和比較后，如何才能更好地糾正系統(tǒng)。PID控制器由比例單元（PIDe(t）與輸出u(t）的關(guān)系為：u(t)=kp[e(t)+1/TI∫e(t)dt+TD·de(t)/dt](2.1)式中積分的上下限分別是0和t因此它的傳遞函數(shù)為：G(s)=U(s)/E(s)=kp[1+1/(TI·s)+TD·s](2.2)其中kp為比例系數(shù)；TI為積分時(shí)間常數(shù)；TD為微分時(shí)間常數(shù)（1）比例作用P比例（P[7]。所謂的P，就是比例有滯后性。u與輸入的偏差信號(hào)e成比例u=Kc·e（2.3）Kc稱(chēng)為比例增益，Kc接近于0時(shí)，控制器的輸出u不受輸入偏差e的影響，Kc很大時(shí)，只要有一個(gè)很小的輸入偏差e控制器輸出u發(fā)生很大的變化，Kc由小到大變化，系統(tǒng)將由穩(wěn)定向振蕩發(fā)展。第2章系統(tǒng)工藝流程及算法控制合成PI、PD或PID調(diào)節(jié)動(dòng)作。（2）積分作用ISystemwithSteady-stateError“積分項(xiàng)動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。因此，比例+積分（PI）控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差。調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)的變化速度du/dt與輸入的偏差信號(hào)e成正比du/dt=Ki·e（2.4）KieKi趨向于0Ki強(qiáng)烈，消除余差的能力強(qiáng)，但容易引起振蕩。e為0時(shí)，積分調(diào)節(jié)器的輸出才會(huì)保持不變；積分速度越大，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作越快，越容易引起和加劇振蕩；合成PI或PID調(diào)節(jié)動(dòng)作。PI兩個(gè)結(jié)合使用的情況下，我們的調(diào)整方式如下：①先將I值設(shè)為0，將P值放至比較大，當(dāng)出現(xiàn)穩(wěn)定振蕩時(shí)，我們?cè)贉p小P第2章系統(tǒng)工藝流程及算法控制值直到P我們還可以在些P值的基礎(chǔ)上再加大一點(diǎn)。②加大I值，直到輸出達(dá)到設(shè)定值為止。P值主要可以用來(lái)調(diào)整系統(tǒng)的響應(yīng)速度，但太大會(huì)增大超調(diào)量和穩(wěn)定時(shí)間；而I值主要用來(lái)減小靜態(tài)誤差。（3）微分作用D正比關(guān)系[8]。自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后（delay）組件，具有抑制變化“超前，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說(shuō)，在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，“微分項(xiàng)+微了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。所以對(duì)有較大慣性或滯后的被控對(duì)象，比例+微分（PD）控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性調(diào)節(jié)器的輸出與輸入的偏差信號(hào)的變化速度de/dt成正比u=Kd·(de/dt)（2.5）Kd是微分速度微分調(diào)節(jié)的輸出與輸入偏差e的變化速度成正比，e變化越大，微分調(diào)節(jié)的輸出越大，Kd為0時(shí)，微分作用消除第2章系統(tǒng)工藝流程及算法控制輔助的調(diào)節(jié)作用，可以與其它調(diào)節(jié)動(dòng)作結(jié)合成PD或PID調(diào)節(jié)動(dòng)作其完整的公式如下：u(t)=K·pe(t)+Ki∑e(t)+Kd[e(t)–e(t-1)]+u0（2.6）在PID的調(diào)試過(guò)程中，應(yīng)注意以下步驟：①關(guān)閉I和D，也就是設(shè)為0.加大P，使其產(chǎn)生振蕩；②減小P，找到臨界振蕩點(diǎn)；③加大I，使其達(dá)到目標(biāo)值；④重新上電看超調(diào)、振蕩和穩(wěn)定時(shí)間是否吻合要求；⑤針對(duì)超調(diào)和振蕩的情況適當(dāng)?shù)脑黾右恍┪⒎猪?xiàng)；可以在全工作范圍內(nèi)均有效；（4）采樣周期由于計(jì)算機(jī)控制是一種采樣控制，它只能根據(jù)采樣時(shí)刻的偏差值計(jì)算控制量[9]，PID控制程序是周期性執(zhí)行的，執(zhí)行的周期稱(chēng)為采樣周期。CPU的運(yùn)算PID控制器輸出的微分部丟失被采集的模擬量中的重要信息。PID由于用途廣泛、使用靈活，已有系列化產(chǎn)品，使用中只需設(shè)定三個(gè)參數(shù)（Kp，Ti和Td）即可。在很多情況下，并不一定需要全部三個(gè)單元，可以取其中的一到兩個(gè)單元，但比例控制單元是必不可少的。2.3.2參數(shù)整定第2章系統(tǒng)工藝流程及算法控制PID參數(shù)整定方法很多，工程上最常用的有臨界比例度法、衰減曲線(xiàn)法和經(jīng)驗(yàn)湊試法。(1)臨界比例法這是目前使用較多的一種方法。它是先通過(guò)試驗(yàn)得到臨界比例度PB和臨界周期Tk，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式求出控制器各參數(shù)值。具體做法如下：①被控系統(tǒng)穩(wěn)定后，把控制器的積分時(shí)問(wèn)放到最大，微分時(shí)間放到零(相當(dāng)于切除了積分和微分作用，只使用比例作用)。衰減的，如是衰減的則應(yīng)把比例度繼續(xù)減小；如是發(fā)散的則應(yīng)把比例度放大。4～5次等幅振蕩為止。此時(shí)的比例度示值就是臨界比例度PB。1次的時(shí)間就是臨界周期Tk——以記錄紙的走紙速度，就可計(jì)算出臨界周期Tk得到了臨界比例度PB和臨界周期Tk1中的經(jīng)驗(yàn)公式求出控制器的P、Ti、剛參數(shù)值了。表2-1臨界比例度法參數(shù)計(jì)算公式表控制作用比例度p積分時(shí)間微分時(shí)間比例2PB比例+積分2.2PB0.85Tk比例+微分1.8PB0.1Tk比例+積分+微分1.7PB0.5Tk0.125Tk第2章系統(tǒng)工藝流程及算法控制臨界比例度整定法又稱(chēng)為“閉環(huán)振蕩法，它的特點(diǎn)是：不需要求得控制對(duì)中不允許振蕩的場(chǎng)合，此整定法也不適用。（2）衰減曲線(xiàn)法衰減曲線(xiàn)法是通過(guò)使系統(tǒng)產(chǎn)生衰減振蕩來(lái)整定控制器的參數(shù)值的，有4：1和10：1兩種衰減曲線(xiàn)法，具體做法如下(以4：1為例)：上。錄曲線(xiàn)的衰減比。③從大到小改變比例度，直至出現(xiàn)4：1衰減比為止，記下此時(shí)的比例度Ps(叫4：1衰減比例度)并從曲線(xiàn)上得出衰減周期Ts(在4：1曲線(xiàn)中為峰——峰時(shí)，只要被控量波動(dòng)2次就能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，可近似認(rèn)為是4：1的衰減過(guò)程，其波動(dòng)1次時(shí)間為T(mén)sPs和衰減周期Ts2中的經(jīng)驗(yàn)公式求出控制器的P、Ti、Td參數(shù)值了。表2-24:1衰減曲線(xiàn)法控制器參數(shù)計(jì)算表控制作用比例度P積分時(shí)間微分時(shí)間比例Ps比例+積分0.83Ps0.5Ts比例+積分+微分1.25Ps0.3Ts0.1Ts（3）經(jīng)驗(yàn)湊試法第2章系統(tǒng)工藝流程及算法控制式先將控制器參數(shù)放在一個(gè)數(shù)值上，直接在閉合的控制系統(tǒng)中，通過(guò)改變PTiTd對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響為指導(dǎo)，按照規(guī)定順序，對(duì)比例度P、積分時(shí)間Ti和微分時(shí)間Td逐個(gè)整定，直到獲得滿(mǎn)意的過(guò)渡過(guò)程為止。具體做法如下：4Pn值作為起始值，將系統(tǒng)投人自動(dòng)。②通過(guò)改變?cè)O(shè)定值對(duì)控制系統(tǒng)施加一個(gè)干擾，現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)察判斷控制曲線(xiàn)形狀。P或Ti統(tǒng)符合動(dòng)態(tài)過(guò)程品質(zhì)要求為止，這時(shí)的P和Ti就是最佳值。③如果調(diào)節(jié)器是PIDP和丁i的基礎(chǔ)上加進(jìn)微分作用。由于微分作用有抵制偏差變化的能力，所以確定一個(gè)Td值后，可把整定好的P和n值減小一點(diǎn)再進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)湊試，直到P、n和Td取得最佳值為止。的判斷標(biāo)準(zhǔn)，而且不同的參數(shù)匹配有時(shí)會(huì)使所得過(guò)渡過(guò)程衰減情況一樣。2.3.3主要功能和應(yīng)用要實(shí)現(xiàn)PID的參數(shù)計(jì)算方法完成控制器參數(shù)的設(shè)計(jì)[10]第2章系統(tǒng)工藝流程及算法控制化，以滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝的要求。PID控制器是根據(jù)PID控制原理對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)PID控制器將達(dá)不到預(yù)期的控制效果。最為理想的控制當(dāng)屬比例-積分-微分控制規(guī)律。它集三者之長(zhǎng):既有比例作用的及時(shí)迅速，又有積分作用的消除余差能力，還有微分作用的超前控制功能。2.4控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.4.1溫度控制特點(diǎn)流出口溫度控制采用PID控制方式。的比例調(diào)節(jié)參數(shù)范圍是1.6-5。積分調(diào)節(jié)溫度作用是使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無(wú)差度。因?yàn)闇囟扔姓`差，第2章系統(tǒng)工藝流程及算法控制強(qiáng)弱取決與積分時(shí)間常數(shù)TiTiTi大則積分作用弱，對(duì)于溫度控制的積分調(diào)節(jié)參數(shù)范圍是50-200。是2-100。2.4.2換熱器溫度串級(jí)控制系統(tǒng)（1）換熱器溫度串級(jí)控制系統(tǒng)方框圖控制系統(tǒng)作用不及時(shí)、最大偏差大、過(guò)渡時(shí)間長(zhǎng)、抗干擾能力差、控制精度低。而工藝上對(duì)換熱器出口溫度的要求一般很高,采用單回路閉環(huán)控制系統(tǒng)難以達(dá)到級(jí)控制系統(tǒng)方框圖：圖2-4串級(jí)控制方框圖（2）換熱器溫度串級(jí)控制系統(tǒng)組成如圖2-3第2章系統(tǒng)工藝流程及算法控制副環(huán)是一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)。提出在換熱器出口溫度串級(jí)控制系統(tǒng)中,其主回路采PID控制算法,以消除純滯后環(huán)節(jié)對(duì)于系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響,而對(duì)副變量的要求一般不嚴(yán)格，主要要求它能用比例控制規(guī)律。（3）主副調(diào)節(jié)器正反作用的確定Kc，當(dāng)測(cè)量值增加，調(diào)節(jié)器的輸出也增加，則Kc流出口溫度串級(jí)控制系統(tǒng)副回路，閥門(mén)開(kāi)大符號(hào)為正，相應(yīng)的冷水流量也增大，所謂符號(hào)為負(fù)，整個(gè)回路構(gòu)成負(fù)反饋系統(tǒng)，所以主控環(huán)控制器為正作用。其中主環(huán)用PID第2章系統(tǒng)工藝流程及算法控制到較好的效果。2.5本章小結(jié)本章主要介紹了SMPT-1000實(shí)訓(xùn)平臺(tái)和高階換熱器基本介紹，PID控制算法和PCS7的簡(jiǎn)介和控制的優(yōu)點(diǎn).第3章基于PCS7的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)第3章基于PCS7的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)3.1PCS7簡(jiǎn)介PCS7是西門(mén)子公司在1997年德國(guó)法蘭克福ACHMA展會(huì)上推出的一種新一代基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的模塊化的過(guò)程控制系統(tǒng),它結(jié)合了傳統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)和DCS兩者的優(yōu)點(diǎn),將兩者的功能有機(jī)地結(jié)合在一起。PCS7系統(tǒng)的所有硬件都基于統(tǒng)一的硬件平臺(tái),所有軟件也都全部集成在SIMATIC程序管理器下,有同樣統(tǒng)一的軟件平臺(tái)。PCS7采用符合工EC61131一3國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的編程軟件和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備庫(kù),提供連及功能塊,可大大簡(jiǎn)化組態(tài)工作,縮短工程周期[11]西門(mén)子SIMATICPCS7,作為全新一代DCS過(guò)程控制系統(tǒng),采用了全集成自動(dòng)化理念。PCS7系統(tǒng)由控制站、多用戶(hù)HMI系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)、客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器系統(tǒng)等部件組成,系統(tǒng)大量采用了新技術(shù),在網(wǎng)絡(luò)配置上,使用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)和PRoFIBUS網(wǎng)絡(luò)。由于PCS7消除了DCS和PLC系統(tǒng)間的界限,真正意義上實(shí)現(xiàn)了儀控和電控的一體化,充分體現(xiàn)了全集成自動(dòng)化的特點(diǎn),使得系統(tǒng)應(yīng)用范圍變廣,過(guò)程控制系統(tǒng)[12]。PCS7具有常規(guī)過(guò)程控制系統(tǒng)所不具備的優(yōu)點(diǎn)。它具有靈活的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),可以隨時(shí)根據(jù)要求通過(guò)無(wú)縫集成附加功能的方式擴(kuò)展控制技術(shù)功能,PCS7具有卓越系統(tǒng)特性和獨(dú)特可升級(jí)結(jié)構(gòu)的通用過(guò)程控制系統(tǒng),它將靈活的模塊化冗余技術(shù)以及統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理、通訊和組態(tài)等強(qiáng)大的性能組合在一起,是PCs7系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用于過(guò)程工業(yè)、制造業(yè)以及混合型工業(yè),這包括:連續(xù)、批量、分散生產(chǎn)的混合,例如冶金、水泥、電力、玻璃、制藥工業(yè)等[13-16]。3.2PCS7作用第3章基于PCS7的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)控制方案的整體設(shè)計(jì)的實(shí)施所使用的軟件為PCS7V7.1及其功能分類(lèi)概述如下[17]:（1）創(chuàng)建:主要涉及的軟件為SIMATIC管理器以及PH(PlantHierarchy,工廠(chǎng)層級(jí))。SIMATIC管理器就是PCS7的中心應(yīng)用程序,也是用于搭建PCS7項(xiàng)目的其它所有應(yīng)用程序的門(mén)戶(hù)。SIMATIC管理器是創(chuàng)建整個(gè)項(xiàng)目的起始點(diǎn),其基本的操?gòu)S層級(jí)就是將工廠(chǎng)分為多級(jí)單元結(jié)構(gòu),其主要目的是便于直接分辨各圖表和實(shí)際工況過(guò)程畫(huà)面與各單元級(jí)彼此間的從屬關(guān)系。（2）配置:主要涉及的軟件是HWConfig(硬件配置環(huán)境)以及StationConfigurator(站配置器),前者囊括了硬件系統(tǒng)的全部組態(tài),后者能顯示控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)所用的PC配置。（3）編程:主要涉及的軟件有CFC(ContinuousFunctionChart,連續(xù)功能圖),SFC(SequentialFunctionChart,順序功能圖)以及SCL。（4）監(jiān)控:主要涉及的軟件有WinCC(控制中心)和圖形編程器(GraphicsDesignereditor)。（5:主要涉及的軟件是SIMATICNET(調(diào)試向?qū)?SIMATIC所建工程中配置網(wǎng)絡(luò)和總線(xiàn)系統(tǒng)的平臺(tái)。在工程師站中實(shí)現(xiàn)對(duì)PCS7工程項(xiàng)目的全部組態(tài)就是完成兩步走:ASengineering(AS組態(tài))和OSengineering(OS組態(tài))。AS組態(tài)完成的是上段中所提及的1~3點(diǎn)中的軟件,而OS組態(tài)則是完成第4點(diǎn)所涉及的軟件。3.3PCS7控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4-3所示為PCS7控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖,其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可劃分為三第3章基于PCS7的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)層,具體信息見(jiàn)圖4-3SIMATICPCS7BOX,三站包括OS(操作員站)ES(工程師站)和AS(自動(dòng)化站),這三站與其他站(如操作站)等連通的方式有兩種:第一種是通過(guò)PROFIBUSDP的端口引入系統(tǒng)總線(xiàn),第二種是借助于工業(yè)以太網(wǎng),同時(shí)與其他的SIMATICPCS7B0X相連.實(shí)現(xiàn)搭建主從站的目的。分布式I/OSIMATICPCS7BOX借助于PROFIBUSDP端口接到PROFIBUS總線(xiàn),,然后將系統(tǒng)輸入信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)?~20mA的系統(tǒng)可接收的信號(hào),從而能傳入下游裝置(選擇SMPT-1000實(shí)驗(yàn)平臺(tái))。最后一層就是現(xiàn)場(chǎng)對(duì)象層,即為SMPT-1000。允許存在基于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)建立與上位機(jī)的聯(lián)機(jī)。圖3-1PCS7控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)3.4工程項(xiàng)目的建立運(yùn)用PCS7圖3-2新建工程項(xiàng)目在創(chuàng)建過(guò)程中需要選擇根據(jù)需要選擇一個(gè)CPUCPU件套包括CPU、電源、機(jī)架和CP444—3.通信模塊，另外可根據(jù)實(shí)際情況選擇有幾個(gè)CP443-5通信模塊。換熱器熱流出口溫度控制項(xiàng)目需要建立3各工廠(chǎng)層級(jí)，并且需要建立OS操作員站，如圖所示建立一個(gè)項(xiàng)目圖3-3工廠(chǎng)層級(jí)3.5控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與組態(tài)3.5.1硬件系統(tǒng)組成（1）底板第3章基于PCS7的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)底板用于安裝各種模塊（如：PS，CPU，CP，I/O模塊等）提供背板總線(xiàn)：I/O總線(xiàn)；通訊總線(xiàn)通過(guò)背板總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)各模塊之間的數(shù)據(jù)和信號(hào)交換電源模塊所提供5VDC和24VDC通過(guò)背板總線(xiàn)供給各模塊（2）電源：插入式的AC/DC供電連接。保護(hù)級(jí)別：IP20。5VDC和24VDC，并公用一個(gè)地。監(jiān)視兩個(gè)輸出電壓，如其中一個(gè)發(fā)生故障，該模塊輸出一個(gè)報(bào)錯(cuò)信號(hào)給CPU。具有輸出短路保護(hù)功能。具有板上有運(yùn)行和故障指示燈。（3）CPU（主控器）：PCS7中使用高性能的SIMATICS7-400系統(tǒng)CPU，有ProfibusDP接口，可直接接入Profibus總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。裝載存儲(chǔ)器：用于儲(chǔ)存用戶(hù)程序，可擴(kuò)展。工作存儲(chǔ)器：用于運(yùn)行用戶(hù)程序，內(nèi)置。系統(tǒng)存儲(chǔ)器：用于輸入/輸出變量，中間變量，數(shù)據(jù)塊，計(jì)時(shí)器，計(jì)數(shù)器，塊堆棧，中斷堆棧及暫存變量區(qū)，可擴(kuò)展。（4）通訊模塊：IndustrialEthernet通訊接口模塊。將CPU所有的過(guò)程數(shù)據(jù)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)傳送給所有連在網(wǎng)上的操作站和工程師站。第3章基于PCS7的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)將所有的操作站和工程師站寫(xiě)下數(shù)據(jù)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)傳送給CPU。在首次下裝后，通過(guò)通訊模塊工程師站或編程器可以對(duì)CPU進(jìn)行組態(tài)。在工程師站或編程器上通過(guò)通訊模塊對(duì)CPU進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)視。在工程師站或編程器上通過(guò)通訊模塊對(duì)CPU進(jìn)行在線(xiàn)診斷。（5）接口模塊：將ET200M作為從站連接到ProfibusDP總線(xiàn)上。（6ET200M：ET200分布式I/O的一個(gè)產(chǎn)品。分布式I/O由接口模塊與I/O卡件組成。3.5.2硬件選型選型以及通訊SIMATICPCS7可作為過(guò)程基礎(chǔ)控制系統(tǒng)(BPCS)。在PCS7V7.OSPI軟件平臺(tái)下,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的硬件配置,“HWconfig''界面中進(jìn)行硬件組態(tài),對(duì)于換熱器熱流出口溫度控制系統(tǒng),需要在ES站上完成工程師站、現(xiàn)場(chǎng)的AS站以及數(shù)據(jù)服務(wù)器的硬件組態(tài)。在硬件組態(tài)之前,我們需要將現(xiàn)場(chǎng)所有設(shè)備的GSD文件(GSD文件是PROFIBUS一DP產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)文件,是不同生產(chǎn)商之間為了互相集成使用所建立的標(biāo)準(zhǔn)通訊接口)導(dǎo)入到PCS7“HWConfig''中,連接到Profibus---DP總線(xiàn)上,并分配相應(yīng)的DP地址。硬件組態(tài)的正確與否可以在線(xiàn)測(cè)試。PCS7硬件的型號(hào)：表3-1硬件型號(hào)硬件名稱(chēng)型號(hào)訂貨號(hào)數(shù)量電源模塊PS40710A6ES7407-0KA02-0AA01CPU412-5H6ES7412-5HK06-0AB01以太網(wǎng)模塊CP443-16ES7443-1EX30-0XE01ET200MIM153-26ES7153-2BA02-0XB01AIAI8×12Bit6ES7331-7KF02-0AA01第3章基于PCS7的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)AOAO4×12Bit6ES7332-5HF00-0AA01DIDI16×AC120/230V6ES7321-1BH02-0AA01DODO16×AC1201A6ES7322-1BH01-0AA01在PCS7中軟硬件是否完整匹配很重要,為了確保其對(duì)接成功則必須在其的“傳輸給系統(tǒng)軟件,方法為在SIMATIC管理器中打開(kāi)HWConfig視圖進(jìn)行相應(yīng)的硬件配置。在實(shí)現(xiàn)組態(tài)時(shí)必須保持系統(tǒng)PCS7系統(tǒng)的實(shí)際背景,圖4-4即為其硬件配置示意圖。圖3-4硬件組態(tài)3.5.3操作員站組態(tài)os組態(tài)和ASES中組態(tài)真實(shí)的OS真實(shí)的OS，就是未來(lái)要當(dāng)OS的那臺(tái)PC，它的所謂硬件，就是它的SCE（StationConfigurationEditorOS組態(tài)時(shí)，必須要按照SCESCEES和OS在同一PC上。這樣，組態(tài)本地PC就同時(shí)代表了ES和OS。下圖是OS組態(tài)畫(huà)面：圖3-5操作員站組態(tài)3.5.4網(wǎng)絡(luò)連接組態(tài)網(wǎng)絡(luò)連接組態(tài)的目的是建立AS與OS的連接，在此組態(tài)過(guò)程中由于CPU412-5H會(huì)接收AS的數(shù)據(jù)，它是OS的通信伙伴，所以組態(tài)過(guò)程中選擇此CPU與OS進(jìn)行連接，其中報(bào)告本地接口為IEGeneral（IE常規(guī)），伙伴的接口為CP443-1。網(wǎng)絡(luò)組態(tài)完成后，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化站與操作員站的連接，如下圖為網(wǎng)絡(luò)連接組態(tài)示意圖：圖3-6網(wǎng)絡(luò)連接組態(tài)第3章基于PCS7的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)3.6軟件組態(tài)3.6.1系統(tǒng)軟件程序PCS7庫(kù)包括提供在PCS7,根據(jù)設(shè)計(jì)的主汽溫控制系統(tǒng),采用PCS7V7.1所自帶軟件CFC實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制,各個(gè)控制單元、監(jiān)測(cè)單元以及通信單元等其功能是以圖形功能塊的方式在CFC編輯器中體現(xiàn)的,如圖4-7所示。此外,在圖3-7中所提到的在整個(gè)控制作用實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中必須有的AI功能塊、AO功能塊以及比例積分微分功能塊等均可在CFC系統(tǒng)默認(rèn)的功能塊庫(kù)中找到。圖3-7控制程序CH_AICH_AOCH_DICH_DO等位于DRIVER文件夾中的塊是與PCS7硬件進(jìn)行通信的驅(qū)動(dòng)程序塊.這些塊經(jīng)過(guò)CFC編譯以后，會(huì)自動(dòng)生成與硬件診斷相關(guān)的系統(tǒng)文件，用于故障檢測(cè)。CH_AI模擬量輸入模塊：處理S7-300/400模擬輸入模塊的模擬輸入值信號(hào)，算百分比值。CH_AO模擬量輸出模塊：處理S7-300/400模擬輸入模塊的模擬輸出值信號(hào)，將過(guò)程值作為原始模擬值寫(xiě)入過(guò)程映像區(qū)。連續(xù)PID/關(guān)注PV-IN（模擬量實(shí)測(cè)值輸入?yún)?shù)）和LMN3.6.2與硬件地址的連接驅(qū)動(dòng)模塊需要與硬件地址連接，來(lái)完成過(guò)程控制系統(tǒng)運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)程序塊的VALUE參數(shù)用于連接硬件地址,AI模塊地址起始為IW256，單位為WORDAO模塊起第3章基于PCS7的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)始地址為QW256，長(zhǎng)度14，單位WORD。DI模塊起始地址為0，長(zhǎng)度2，單位BYTEDO模塊起始地址為04BYTE。按照下表所示為各塊的相關(guān)參數(shù)連接外部變量。表3-2壓力串級(jí)控制各模塊與外部變量的連接塊名稱(chēng)參數(shù)名稱(chēng)連接變量名稱(chēng)連接變量地址TI1104VALUETI1104IW288TI1103VALUETI1103IW286FI1102VALUEFI1102IW260FI1105VALUEFI1105IW266FV1103VALUEFV1103QW264FV1105VALUEFV1105QW2703.6.3系統(tǒng)報(bào)警軟件程序視警報(bào)是很有必要的，在程序中加入MEAS-MON模塊，在測(cè)量值超過(guò)警告上下線(xiàn)或報(bào)警上下線(xiàn)時(shí)，會(huì)有相應(yīng)的輸出進(jìn)行指示，并在適用時(shí)發(fā)出信號(hào)。MEAS-MON限時(shí)，會(huì)有相應(yīng)的輸出進(jìn)行警示，并在適用時(shí)發(fā)出信號(hào)。以下是系統(tǒng)報(bào)警程序：圖3-8系統(tǒng)報(bào)警程序3.7人機(jī)界面創(chuàng)建WinCC是SIMATICPCS7過(guò)程控制系統(tǒng)及其它西門(mén)子控制系統(tǒng)中人機(jī)界面組件，用于在生產(chǎn)和過(guò)程自動(dòng)化環(huán)境中實(shí)現(xiàn)可視化和控制任務(wù)。WinCC提供適用于工業(yè)于實(shí)施用戶(hù)的解決方案。WinCC是編輯操作員站（OS）的軟件平臺(tái)。工廠(chǎng)操作員可在組態(tài)軟件的運(yùn)行模式下，在操作員站（OS第3章基于PCS7的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)ASOS將從AS出現(xiàn)問(wèn)題的位置。WinCC圖形設(shè)計(jì)器是OS道拖到畫(huà)面中并調(diào)整到合適的大小，完成過(guò)程畫(huà)面的建立，畫(huà)面如下圖所示：圖3-9WinCC人機(jī)界面3.8過(guò)程趨勢(shì)畫(huà)面的創(chuàng)建對(duì)于整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)需要進(jìn)行最后的參數(shù)整定和系統(tǒng)各項(xiàng)的數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)有一個(gè)更加直觀(guān)的呈現(xiàn)，PCS系統(tǒng)包含有OS副控量的過(guò)程趨勢(shì)畫(huà)面。圖3-10過(guò)程趨勢(shì)第4章控制系統(tǒng)的投運(yùn)第4章控制系統(tǒng)的投運(yùn)4.1運(yùn)前的準(zhǔn)備工作確保各控制器的PID參數(shù)均設(shè)置在初始值GAIN=1TI=99999TD=0保各控制器均處在Manual模式、Internal給定，勾選SP=PV；判斷各控制器的正反作用。4.2副環(huán)參數(shù)整定也是先副后主。在FIC1103控制器的操作面板中，手動(dòng)不斷修改OP值，也就是不斷改變FV1103的開(kāi)度，觀(guān)察SP和PV的值達(dá)到1.63kg/s左右時(shí)，將控制器投自動(dòng)。將FIC1103的增益GAINGAINFI1103的SP加入階躍擾動(dòng)，如從1.63kg/s改為2kg/s，并觀(guān)察響應(yīng)曲線(xiàn)，直到出現(xiàn)4:1衰減振蕩為止。記錄此時(shí)FIC1103的比例增益GAIN，GAIN=1.5。4.3主環(huán)參數(shù)整定在TIC1104控制器的操作面板中改變熱流出口溫度的SP，如從120℃變?yōu)門(mén)I1104增大GAINGAIN的值，不斷修改GAIN的值，每修改一次都要通過(guò)改變SP來(lái)加入階躍擾動(dòng)，直到TI1104的響應(yīng)曲線(xiàn)達(dá)到4:1衰減，記錄下此時(shí)的GAIN值為-1.3確定GAIN的值之后，根據(jù)積分控制器的特點(diǎn)，當(dāng)響應(yīng)曲線(xiàn)振蕩劇烈時(shí)，增大TI的值；當(dāng)響應(yīng)曲線(xiàn)振蕩弱時(shí)，減小TI的值，不斷修改TI的值，每修改一次都要通過(guò)改變SPTI1104第4章控制系統(tǒng)的投運(yùn)無(wú)差且衰減比接近4:1時(shí)，可適當(dāng)調(diào)整比例系數(shù)，將衰減比調(diào)節(jié)到4:1。記錄下此時(shí)的GAIN值和TI值為1.2和53。確定GAIN以及TITDTD=1，改變TI1104的SP，如從120℃變?yōu)?30℃，觀(guān)察并TI1104的響應(yīng)曲線(xiàn)。根據(jù)微TD4:1GAIN、TI和TD4:1TI1104時(shí)的PID控制器參數(shù)為-1.1,51,2.2?？刂破鞑僮髅姘搴驼ㄚ厔?shì)圖分別如下：圖4-1主環(huán)參數(shù)整定4.4控制系統(tǒng)的仿真運(yùn)行4.4.1熱流出口溫度完成了PIDGAIN=-1.1,TI=51,TD=2.2參數(shù)調(diào)節(jié)下的PID4-24:1的衰減震蕩衰減，最終趨于溫度設(shè)定值。圖4-2熱流出口溫度曲線(xiàn)4.4.2系統(tǒng)擾動(dòng)測(cè)試將TI1104設(shè)定值從120變?yōu)?30TI1104TI1104穩(wěn)定后，將TI1104設(shè)定值從130再變?yōu)?20，記錄TI1104的響應(yīng)曲線(xiàn)。待系統(tǒng)穩(wěn)定之后，手工將FV1105開(kāi)度設(shè)置為40，觀(guān)察TI1104曲線(xiàn)的變化趨勢(shì)。當(dāng)TI1104穩(wěn)定后，再將FV1105開(kāi)度調(diào)回到30，等待TI1104穩(wěn)定。下圖所示為GAIN=-1.1、TI=51、TD=2.2時(shí)，施加擾動(dòng)所得到的各變量的響應(yīng)曲線(xiàn)：圖4-3施加擾動(dòng)響應(yīng)曲線(xiàn)對(duì)完成參數(shù)調(diào)整的換熱器熱流出口溫度系統(tǒng)進(jìn)行添加擾動(dòng)來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)的抗第4章控制系統(tǒng)的投運(yùn)4-2看出系統(tǒng)在添加擾動(dòng)后經(jīng)過(guò)短時(shí)間的調(diào)節(jié)就能夠達(dá)到溫度的設(shè)定值。所以換熱器熱流出口溫度控制系統(tǒng)成功的運(yùn)行。第5章總結(jié)第5章總結(jié)本文設(shè)計(jì)了鍋爐中蒸汽壓力的控制方案，采用了SMPT-1000實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，通過(guò)西門(mén)子的DCS系統(tǒng)PCS7來(lái)完成一系列的設(shè)計(jì)、操作、監(jiān)控功能。鍋爐蒸汽壓力作為表征鍋爐運(yùn)行狀態(tài)的重要參數(shù)，不僅直接關(guān)系到鍋爐設(shè)備的安全運(yùn)行，關(guān)重要的。本文設(shè)計(jì)主要完成的工作有：對(duì)SM