锅炉液位定值控制系统
轮机自动化基础(本科)-选择题复习题
1、对于自动控制系统，最不利的扰动形式是________________。
A。
阶跃输入B。
速度输入C。
加速度输入 D. 脉冲输入2、在反馈控制系统中，为了达到消除静态偏差的目的,必须选用__________。
A. 正反馈B。
负反馈C. 在偏差大时用正反馈 D. 在偏差值小时用负反馈3、在反馈控制系统中,设定值如果按照某一函数规律变化，则称为___________.A. 定值控制B. 程序控制C. 随动控制. 函数控制4、闭环系统的方框图中,若输入量是扰动信号，输出为被控量,则该环节是_________。
A。
调节单元B。
测量单元C。
执行机构D。
控制对象5、与闭环系统相比较，开环系统主要是没有。
A．执行机构B．反馈环节C．调节单元D．显示单元6、衡量控制系统准确性的指标是_______________。
A. 衰减率B. 振荡次数C。
最大动态偏差和静态偏差 D. 过渡过程时间7、控制系统的衰减率等于0。
8时的过渡过程是_____________。
A。
等幅振荡过程B. 非周期过程C。
衰减振荡过程 D. 发散振荡过程8、在反馈控制系统中,给定值为r，被控量为y，对无差控制系统，其超调量σp 为_________。
A。
σp =0 B。
σp =1 C。
σp 为余差D。
9、在定值控制系统中，符合动态过程品质要求的衰减率φ应是。
A．φ＝0 B．φ＝0.5~0.7C．φ＝0.75~0.9 D．φ＝110、在纯比例控制系统中，若调节器的比例带PB调得太大，控制系统的品质指标将会发生变化的是：。
A．静态偏差减小B．最大动态偏差C．衰减率增加D．振荡周期减小11、理想的定值控制系统过渡过程是.12、某温度调节器PB=20％，测量范围为20～100℃，输出电流为0～10mA,若温度为50℃，输出为8 mA，问温度为48℃时，输出为___________。
A. 2mAB. 4mAC。
5.5mA D。
9。
25mA图所示，则积分时间Ti应为_________。
锅炉温度定值S7--300控制系统设计 - 副本
锅炉温度定值S7-300控制系统设计摘要：锅炉温度定值S7--300 控制系统采用PLC作为控制系统的核心，使用西门子公司的S7--300 系列PLC编程软件中的PID功能块来实现控制算法，通过和计算机的通信实现数据的自动处理和操作的远程控制。
监控画面采用西门子公司的Wincc组态软件来制作，从而实现对Kp、Ti、Td三个参数的在线修改，以及实时监视被控对象的运行状态。
关键词：PID 可编程控制器组态软件1 引言锅炉的水温控制在一些场合仍然采用传统的继电器、接触器控制方式，没有控制算法，自动化程度不高，运行稳定性较差，操作维护部方便。
针对这些问题，本文采用S7--300 PLC 作为主控制单元，配合外围检测电路、执行单元、人机界面等技术，引入PID算法控制程序，设计出一种新的锅炉定值水温控制系统，以获得良好的控制效果。
在工业控制领域，基于运行稳定性考虑，大多采用PLC控制器作为控制核心。
特别是对生产过程中的各种物理量的检测和控制，PID控制仍然占据着非常重要的地位，在冶金、机械、化工等行业中获得了广泛应用。
PID算法简单、实用，容易为现场工程技术人员所掌握，它不需要求出被控系统的数学模型，通过调节比列（P）、积分（I）、微分（D）三个参数的大小就可以获得较好的控制效果。
对于比较复杂的控制系统，例如具有大惯性、纯滞后系统，可以在传统PID调节器的基础上，融入相应的智能控制算法衍生出各种实用可行的改进PID算法，因此，它具有较强的灵活性和应用性。
西门子中可编程控制器自带有两路模拟量输入和一路模拟量输出，具有较好的数值运算能力和处理模拟信号量的功能，可以设计出各种PID调节器，运用于具有连续量控制的闭环系统；还可根据被控对象的具体特点和要求来调整必要的控制参数，利用组态软件Wincc还具有监控功能，并可以在运行中调整参数。
2 锅炉温度定值控制系统结构2.1 PLC控制柜的组成（1）电源部分（2）CPU模块西门子S7--300PLC，型号为CPU315--2 DP，它集成了MPI 接口，可以很方便的在PLC站点、操作站OS、编程器PG、操作员面板建立较小规模的通讯。
【西北工业大学】化工仪表自动化(202010)【69557】
化工仪表自动化（202010）
一、单选题
1.热电偶冷、热两端的温度相同为t0，则该热电偶的总热电势为（）。
A.E（t0,0）
B.零
C.与环境温度有关
D.不确定
答案：B
2.锅炉液位控制系统中，控制阀选择气关型（反），被控对象和测量变送器均为正作用，控制器应选（）作用。
A.反
B.正
C.向右
D.不能确定
答案：B
3.压力表安装时，若测量的是高温蒸汽的压力，应加装（）。
A.切断阀
B.密封垫
C.隔离罐
D.凝液管
答案：D
4.在节流装置的流量测量中进行温度补偿是修正（）。
A.偶然误差
B.随机误差
C.相对误差
D.系统误差
答案：D
5.某温度表的量程为0～800℃，准确度等级为0.5级，此温度表的允许最大绝对误差为（）。
A.400℃
B.40℃
C.4℃
D.5℃
答案：C
6.在强腐蚀性介质的场合应选用（）调节介质的输送。
A.直通单座控制阀
B.隔膜控制阀
C.蝶阀
D.直通双座控制阀。
锅炉水位的自动控制
锅炉水位的自动控制摘要:本文介绍了锅炉汽包水位的动态特性,单冲量、双冲量、三冲量控制方案的特点及工程中需注意的问题,着重介绍了汽包三冲量控制方案。
关键词:汽包水位;动态特性;控制方案;单冲量;双冲量;三冲量引言汽包水位是锅炉运行的主要指标,是一个非常重要的被控变量,维持水位在一定范围内是保证锅炉安全运行的首要条件,这是因为: (1) 水位过高会影响汽包内汽水分离,饱和水蒸汽带水过多,同时过热蒸汽温度急剧下降。
该过热蒸汽作为汽轮机动力的话,将会损坏汽轮机叶片,影响运行的安全性与经济性。
(2) 水位过低,说明汽包内的水量较少,而当负荷很大时,水的汽化速度加快,则汽包内的水位变化速度亦随之加快,如不及时调节,就会使汽包内的水全部汽化,导致炉管烧坏,甚至引起爆炸。
因此,锅炉汽包水位必须严加控制。
1 汽包水位的动态特性锅炉汽水系统结构如图1 所示。
汽包水位不仅受汽包(包括循环水管) 中储水量的影响,亦受水位下汽泡容积的影响。
而水位下汽泡容积与蒸汽负荷蒸汽压力炉膛热负荷等有关。
因此,影响水位变化的因素很多,其中主要的因素是锅炉蒸发量(蒸汽流量S) 和给水流量W。
1. 1 汽包水位在给水流量作用下的动态特性,见图2 :图1 锅炉的汽水系统图2 给水流量作用下水位阶跃响应曲线上图所示是给水流量W 作用下,水位L 的阶跃响应曲线。
如果把汽包的给水看作单容量无自衡过程,水位阶跃响应曲线如上图L1 曲线。
但由于给水温度比汽包内饱和水的温度低,所以给水流量W增加后,从原有饱和水中吸收部分热量,这使得水位下汽泡容积有所减少。
当水位下汽泡容积的变化过程逐渐平衡时,水位就由于汽包中储水量的增加而逐渐上升,最后当水位下汽泡容积不再变化时,水位变化就完全反映了由于储水量的增加而逐渐上升。
因此,实际水位曲线如图中L 线。
即当给水量作阶跃变化后,汽包水位一开始不立即增加,而要呈现出一段起始惯性段。
给水温度越低,时滞τ亦越大。
1. 2 汽包水位在蒸汽流量作用下的动态特性,见图3 :图3 蒸汽流量作用下水位阶跃响应曲线在蒸汽流量S 扰动作用下,水位的阶跃响应曲线如图3 所示。
锅炉夹套水温定值控制系统设计
目录分组 (1)1总体设计 (1)1.1系统概述 (1)1.1.1控制原理框图 (2)1.1.2硬件组成 (3)1.2被控对象 (3)1.3 检测仪表 (4)1.4 执行机构 (4)1.5控制屏组件 (5)1.6 智能仪表控制组件 (5)1.6.1 磁力驱动泵CQ型 (5)1.6.2 数据采集模块 (6)1.6.3 智能调节阀 (7)2实验内容 (7)2.1 实验步骤 (7)2.2 数据采集硬件系统构件、连线 (8)2.2.1数据采集硬件系统构件 (8)2.2.2 硬件系统连线 (9)2.3组态软件界面、逻辑、代码 (9)2.3.1 MCGS组态软件 (9)2.3.2 组态软件设计 (11)2.3.3 组态软件代码 (13)3实验结果曲线及分析 (14)4心得体会 (16)5.参考文献 (18)分组锅炉夹套水温定值控制系统1总体设计1.1 系统概述本设计以锅炉作为被控对象，夹套的水温为系统的被控制量。
设计目的是使锅炉夹套的水温稳定至给定量；使用MCGS组态软件结合数据采集设备来实现具体调节效果。
1.1.1控制原理框图图1. 锅炉夹套水温定值控制系统(a)结构图 (b)方框图本实验系统结构图和方框图如图1所示。
本实验以锅炉夹套作为被控对象，夹套的水温为系统的被控制量。
本实验要求锅炉夹套的水温稳定至给定值，将铂电阻TT2检测到的锅炉夹套温度信号作为反馈信号，与给定量比较后的差值通过调节器控制三相调压模块的输出电压（即三相电加热管的端电压），以达到控制锅炉夹套水温的目的。
在锅炉夹套水温的定值控制系统中，其参数的整定方法与其它单回路控制系统一样，但由于锅炉夹套的温度升降是通过锅炉内胆的热传导来实现的，所以夹套温度的加热过程容量时延非常大，其控制过渡时间也较长，系统的调节器可选择PD或PID控制。
实验中用变频器支路以固定的小流量给锅炉内胆供循环水，以加快冷却。
图1（b）为一个单回路的锅炉夹套温度控制系统的结构框图.实验前先用磁力泵给锅炉内胆打适量的水，而锅炉夹套为动态环水，锅炉内胆组成循环供水系统。
A3000过程控制实验指导 第三章
图3.1 单回路控制系统方框图图3.2 扰动作用于不同位置的控制系统 第三章 单回路控制系统第一节 单回路控制系统的概述及调节器参数整定方法一、 单回路控制系统的概述图3.1为单回路控制系统方框图的一般形式，它是由被控对象、执行器、调节器和测量变送器所组成的一个闭环控制系统。
系统的给定量是一定值，要求系统的被控制量稳定至给定量。
由于这种系统结构简单，调试方便，性能较好，故在工业生产中被广泛应用。
二、 干扰对系统性能的影响● 干扰通道的放大系数、时间常数及纯滞后对系统的影响干扰通道的放大系数Kf 会影响干扰加在系统中的幅值。
若系统是有差系统，则干扰通道的放大系数愈大，系统的静差也就愈大。
我们希望干扰通道的放大系数愈小愈好。
如果干扰通道是一个惯性环节，令时间常数为Tf ，则阶跃扰动通过惯性环节后，其过渡过程的动态分量被滤波而幅值变小。
即时间常数Tf 越大，则系统的动态偏差就愈小。
通常干扰通道中还会有纯滞后环节，使被调参数的响应时间滞后一个τ值，即)-Y(t (t)Y ττ=上式表明调节过程沿时间轴平移了一个τ的距离，即干扰通道出现纯滞后，但不会影响系统的调节质量。
● 干扰进入系统中的不同位置复杂的生产过程往往有多个干扰量，他们作用在系统的不同位置，如图3.2所示。
控制理论证明，同一形式、大小相同的扰动在系统中不同的位置所产生的静差是不一样的。
对扰动产生影响的仅是扰动作用点前的那些环节。
δ1K =(S)G P C =三、 控制规律的确定选择系统调节规律的目的是令调节器与调节对象很好匹配，使组成的控制系统满足工艺上所提出的动、静态性能指标。
比例(P)调节纯比例调节器是一种最简单的调节器，它对控制作用和扰动作用的响应都很快。
由于比例调节只有一个参数，所以整定很方便。
这种调节器的主要缺点是使系统有静差存在。
其传递函数为式中Kp 为比例系数，δ为比例带。
比例积分(PI)调节PI 调节器就是利用P 调节快速抵消干扰的影响，同时利用I 调节消除残差，但I 调节会降低系统的稳定性，这种调节器在过程控制中是应用最多的一种调节器。
锅炉控制系统
锅炉控制系统⼯业锅炉⾃动化控制系统⼀、系统概述我国是以煤作为主要能源的国家，锅炉是耗能的主要设备，约占全国总能耗量的⼆分之⼀左右，按照国际先进⽔平衡量我国能源的利⽤率很低。
因此，节能的潜⼒很⼤。
⼀般来说⽣产过程中的节能有三⼤途径：（1）改造设备节能；（2）改进⼯艺节能；（3）提⾼应⽤管理和⾃控技术节能。
为了使锅炉⼯作稳定、安全、经济，需要提⾼对锅炉的监控品质，提⾼平均热效率，节省能源和减少污染，减轻操作⼈员的⼯作负担，提⾼锅炉的科学管理⽔平。
可以获得可观的经济效益。
应⽤管理和⾃控技术节能可做到少投⼊多产出，见效快，效果好。
⼀般采⽤⾃动化技术后，可以提⾼锅炉热效率3-5%，节煤5-8%，⾃动化技术的投资在2年左右时间既可收回。
⽤户既可以收到节约能源节省资⾦的效果，由于减少了⼤量原煤的燃烧，还净化了空⽓，美化了环境，节省了资源，在贯彻可持续发展战略的今天，具有特殊的意义，因此⽽产⽣的社会效益，将是⼗分重⼤⽽深远的。
锅炉控制通常是采⽤⼈⼯结合常规仪表监控，⼀般较难达到满意的结果，原因是锅炉的燃烧系统是⼀个多变量输⼊的复杂系统，影响燃烧的因素⼗分复杂，较正确的数学模型不易建⽴，以经典的PID为基础的常规仪表控制已很难达到最佳状态，如果靠⼈⼯⼿烧则要受⼈为因素（经验、责任⼼、⽩夜班）的影响，⽽计算机提供了诸如数字滤波，积分分离PID，选择性PID，参数⾃整定等各种充分发挥计算机这⼀智能化、多功能的优势，是常规仪表和⼈⼒难以实现或⽆法实现的，是提⾼⼯业锅炉⾃控⽔平和节能的重要措施。
本系统是针对链排式燃煤锅炉⽽设计开发，可以实现对⼀到五台锅炉及总供热系统进⾏⾃动控制和⾃动检测，能够实现锅炉系统的安全和经济运⾏，完成各项管理功能和报警保护功能，达到节约能源、减少环境污染、降低劳动强度的⽬的。
锅炉吨位可从4－150T/h。
整套系统设计合理，设备选型先进，控制功能完善，通⽤性强，具有⼿动/⾃动⽆扰切换功能。
控制设备可靠性⾼，拆装简便，维护⽅便，抗⼲扰能⼒强。
第二章+锅炉自动控制系统
串级三冲量给水控制系统图
燃烧率阶跃扰动下的水位响应曲线
在燃烧率Q阶跃变化时，水位的响应曲线如图2-8所示。水位变化的动态特 性用下列传递函数表示：
GHQ ( s)
——为迟延时间（s）。
H (s) K [ ]e s Q( s ) (1 Ts)2 s
上式与蒸汽流量的扰动影响下的传递函数相类似，但增加了一个纯迟延环节。
(4) 根据运行中汽包“虚假水位”现象的 情况。设定蒸汽流量信号强度系数 D 。如“虚假水位”现象严重，可适当加强蒸 汽流量信号，例如可使蒸汽流量信号强度为 给水流量信号强度的1～3倍。但若因此需要 减小给水流量信号强度，则需要重新修正主、 副调节器的整定参数。 (5) 进行机组负荷扰动试验，要求同单级三 冲量系统。
1） 串级三冲量给水控制系统的组成为： (1) 给水流量W、给水流量变送器 rw 和给水流量反馈装置 aw 、副调节器PI2、 执行机构 K Z 、调节阀 K 组成的内回路（或称副回路）。
(2) 由水位控制对象 W01 s 、水位变送器 rH 、主调节器PI1和内回路组成 的外回路（或称主回路）。 (3) 由蒸汽流量信号D及蒸汽流量测量装置 rD 、蒸汽流量前馈装置
本章主要学习模拟量控制系统中锅炉部分的各主要子控制系统：给水控制系统、气 温控制系统和燃烧控制系统。
一、 模拟量闭环控制系统（MCS）
主要包括以下子系统： 1．锅炉给水控制系统 锅炉给水控制系统是调节锅炉的给水量以适应机组负荷（蒸汽量）的变化， 保持汽包水位稳定（对于汽包锅炉）或保持在不同锅炉负荷下的最佳燃水 比（对于直流锅炉） 2．汽温控制系统 汽温控制的质量直接影响到机组的安全与经济运行。它包括主蒸汽温度控制和 再热蒸汽温度控制 （过热气温调节：喷减温水；再热气温调节：烟气挡板位置）
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变送器
液位检测
图 2.1 液位定值控制系统原理框图 四、实验内容与步骤 1.熟悉过程控制对象和控制系统操作台，掌握“水路”和“电路”的连接方式。 2.按照工艺流程图和电气接线图，连通实验管路和连接电气电路。实验管路是：下水箱→ 水泵→上水箱→电动调节阀→电磁流量计→锅炉→下水箱。 3.打开电源，设置和整定智能调节仪表： （1）一级参数设置：在仪表 PV 测量值显示状态下，按压 SET 键，仪表将转入控制参数设 一级参数设置：
实验题目 实验室 实验类别 一、实验目的 工程中心 407 实验时间
锅炉液位定值控制系统 同组人数 指导教师：张运波 张红 5人
设计性实验
1.掌握液位控制的基本原理和系统构成方法； 2.进一步熟练智能调节仪表的基本操作与整定方法； 3.掌握液位的检测、变送方法； 4.掌握液位控制系统的基本特性和控制方式。 二、实验设备 1.过程控制对象：1 套 2.控制系统操作台：1 套 3.PID 自整定数字调节仪：1 块 4.示波器（或计算机） 台 ：1 三、实验原理 系统的原理框图如图 2.1 所示， 当输出值与给定值出现偏差时， PID 调节器产生控制信号， 执行机构动作，进行调节。给定值由 PID 自整定数字调节仪设定，执行机构和检测装置分别选 用电动调节阀和液位计。
16
SVH
400
输入信号的测量上限量程
设定： （3）控制目标值 SV 设定：在 PV 显示测量值，SV 显示目标值的状态下，按住 SET 键不放， 4 秒钟后，即进入控制目标值 SV 的设定状态，通过▲或▼键改变参数值。 4.将调节器 SV 参数设定为 300，启动水泵，当高位水箱开始溢流时（恒压） ，观察液位的 动态调节过程，按照一定的时间间隔，通过 PV 值记录液位值，描绘液位变化曲线； 5.当系统稳定时，加扰动，重复步骤 4。 6.改变 P、I、D 参数，重复步骤 4。 7.将仪表设定为自整定状态，观察系统的调节过程，记录 P、I、D 参数；设置 SV=250，观察系 统的动态调节过程，重复步骤 4。 五、实验报告要求 观察系统的调节过程，按照 5s 的时间间隔，记录 20 组数据，描绘出液位随时间变化的曲 线。
定状态。每按 SET 键一次，就转入下一个被修改参数。 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 符号 CLK AL1 AL2 AH1 AH2 P I D 设定值 132 0 400 2 2 40 20 0 作用 无禁锁，可修改一级参数 第一报警值 第二报警值 第一报警回差 第二报警回差 比例度 积分时间 微分时间
（2）二级参数设置：在仪表一级参数设定状态下，设定 CLK=132 后，在 PV 显示 CLK，SV 二级参数设置： 显示 132 的状态下，同时按下 SET 键和▲键 30 秒，仪表就进入二级参数设定。在二级参数设 定状态下，每按 SET 键一次，就变换一个被修改参数，利用▲或▼键改变参数值。 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 符号 SL0 SL1 SL2 SL3 DE BT F1 F2 F3 IN2 PIDL PIDH OUL OUH SVL 设定值 14 0 1 2 1 5 1 1 0 0 0 100 0 400 0 作用 输入分度号，14=（1~5）V 显示无小数点 第一报警为下限报警 第二报警为上限报警 设备号（通讯用） 通讯波特率=9600 PID 反作用方式 PID 为电压、电流输出 SV 显示控制目标值 单路输入 PID 控制 PID 输出下限幅值（%） PID 输出上限幅值（%） 设定变送输出的下限量程 设定变送输出的上限量程 输入信号的测量下限量程
六、实验数据处理及所得到的结论
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ