过程控制系统选择题_百度文库
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过程控制系统选择题
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空调温湿度控制原理空调温湿度控制原理
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带信号选择器的室内温、湿度控制 2
根据送风温度及露点温度实现送风温、湿度控制 2
送、回风温度串级调节的新风温度控制 3
按新风温度选择风阀开度的送、回风温度串级调节 3
温、湿度串级调节并执行机构的分程控制 3
送、回风湿度串级调节和湿度的选择控制 3
按新、回风焓值比较控制新风量 4
空调系统中的防火安全控制 5
带信号选择器的室内温、湿度控制
带信号选择器的室内温、湿度控制原理如下图
温度调节：利用室内温、湿度变送器TMT01检测室内的温度，并经温度调节器TC01控制冷水电动三通调节阀（分流三通）TV1和热水电动分流三通调节阀TV2以满足室内温度调节的需要。进入冬天运行时，将TC01温度调节器上的“冬-夏”季转换开关置于“冬”季档，如果室内温度高于设定值时，TC01温度调节器将控制热水电动调节阀改变分流比例，减少进入空气加热器的热水量，降低室内的温度；反之，则增大分流三通调节阀直流通路的热水量，提高室内温度。夏季运行时，则须将TC01温度调节器上的冬-夏季转换开关切换至“夏”档，此时如果室内检测到的温度高于设定值时，信号经TC01温度调节器和SS01信号选择器后，控制冷水阀TV1使之开大分流三通的直流通路；反之则关小TV1的直流通路。
湿度调节：利用室内温、温度传感变送器TMT01检测空调房间内的湿度信号，并通过调节器MC01控制电动双通调节阀MV或冷水分流三通TV1，以控制空调房间内的相对湿度。冬季运行时，将湿度调节器MC01上的“冬-夏”季转换开关转换为“冬”档，此时房间内湿度低于室内湿度设定值时，调节器则发出指令，驱动电动加湿调节阀开启（或开大），加大进入送风气流中的水蒸汽量以提高室内的相对温度；反之，则关小加湿电动调节阀，减少进入送风气流中的水蒸汽量，降低室内的相对湿度。如果加湿电动阀MV外于全闭状态，室内的相对湿度仍高于室内温度设定时，温度调节器的控制信号将通过信号选择器SS01与TC01控制信号相比较，当除湿信号电压高于湿度控制信号的电压时，则将由湿度调节器MC01控制冷水电动三通调节阀，对空气进行除湿处理，以达到房间内湿度控制的目的。
根据送风温度及露点温度实现送风温、湿度控制
温度调节：利用风道内的温度传感器TE1检测送风温度，并通过调节器TIC01再经电气转换器EAT01后控制换热器冷（热）水入口的气动薄膜调节阀TVL，TVR改变进入换热器内的冷（热）水流量（或温度）以达到调节送风温度的目的。冬季，如果TE1检测的送风温度低于调节器TIC01的设定值时，TIC01的输出信号增大，并经电-气转换器将EAT01转换成气动信号，使热水气动调节阀TVR开大，反之，则关小。夏季，如果送风温度高于设定值时，TIC01的输出信号增大，再经电-气转换器EAT01及信号倒相器SIN01，使冷水气动调节阀TVL开大，反之，则关小。
湿度调节：当露点温度传感器TE2检测的送风露点温度低于湿度调节器MIC01的设定值时，MIC01的输出信号经电-气转换器EAT02输出压力变化，调节蒸汽加湿阀的开度。当MV关闭后，露点温度仍在升高时，则控制信号通过信号选择器SS01及信号倒相器S1N01，使气动冷水调节阀TVL开大，以控制露点温度恒定，以而保证温度在所要求的范围。
送、回风温度串级调节的新风温度控制
送、回风温度串级调节的新风温度控制如图，在系统运行中，根据冬夏季节，利用回风和送风管道温度传感器TE2，TE1检测送、回风温度，并通过调节器TC01分别控制冷/热水电动双通调节阀，以实现串级控制，并使回风温度稳定在一个给定值上T1S。
T2MIN——送风温度最低限值
△T2——副调节器给定值范围
按新风温度选择风阀开度的送、回风温度串级调节
按新风温度选择风阀开度的送、回风温度串级调节原理如图
温度调节：由风道温度传感器TE1和TE2分别测得送、回风温度，将信号送至温度调节器TC01，TC01以回风温度传感器为主调参数，送风温度为副调参数，以回风温度重调送风温度给定点。调节器TC01的输出按顺序控制热水（或蒸汽）电动调节阀TVR，新风阀WV1和冷水阀TVL，TE03检测新风温度，并将其信号和送风温度信号及TC01调节器输出信号同时送至TC02。TC02调节器将根据这些控制信号调节新风阀WV1的开度。冬季时，新风阀控制在最小开度；在过渡季节时，新风阀按一定比例开大或关小，夏季时，新风阀也控制在最小开度。
湿度调节：利用室内湿度传感器MT01检测室内相对温度值，并将温度信号送至调节器MC01。冬季MC01的输出控制蒸汽加湿调节阀MV，当室内湿度低于设定值时，MV开大加湿，反之则关小；夏季则通过转换开关使MC01处于夏季运行状态，控制冷水阀TVL来调节湿度。
温、湿度串级调节并执行机构的分程控制
温、湿度串级调节
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过热汽温控制系统
过热汽温控制系统是维持过热蒸汽温度在规定的范围内是屯厂安全经济运行的控制系统。过热汽温的常规控制系统包含最基本的串级调节和具有导前微分的双回路控制机构。改进控制系统包含PID+状态反馈控制方案、Smith预估控制方案、应用模糊理论的控制方案、应用神经网络的控制方案四种。
过热汽温控制系统研究背景
过热蒸汽温度是锅炉运行的重要指标之一，维持过热蒸汽温度在规定的范围内是屯厂安全经济运行的重要保证。维持过热汽温稳定、控制过热汽温在允许的范围内、保证整个不要超温是过热汽温控制系统的重要任务。过高可能造成过热器、蒸汽管道和汽轮机的高压部分金属材料损坏，降低使用寿命；过低又会降低电厂的循环热效率，影响汽轮机的安全经济运行。汽温变化过大，将导致锅炉和汽轮机金属管材及部件的疲劳，危及机组的安全。
火电厂的主汽压力、燃烧工况、、送风量等的变化都是影响汽温变化的因素，都会引起汽温的波动，并使过热汽温、再热汽温在较长时间会偏离设定值。因此，加强对过热汽温的有效控制是使机组安全运行，提高控制品质的关键。
过热汽温控制系统过热汽温的常规控制系统
目前，工程中常用的过热汽温控制系统，还是采用最基本的和具有导前微分的双回路控制机构。
过热汽温控制系统过热汽温串级控制系统
基于过热汽温系统的特点，为了改善系统的动态特性，引入中间点信号作为控制系统的补充信号，从而构成了串级控制系统。
过热汽温控制系统采用导前微分信号的过热汽温双回路控制系统
导前汽温微分信号的控制系统。并引入了导前汽温微分信号为调节器的补充信号，从而提高调节质量。通过分析得出了串级控制系统的主副两个调节回路的工作比较独立，系统投运时参数整定、调试直观方便，而有导前汽温微分信号的双回路调节系统的两个回路在参数在整定时相互影响、不易掌握。
过热汽温控制系统过热汽温的改进控制系统
对于过热汽温的特性，广大学者和研究热人员给予了过热汽温控制系统广泛的关注，并提出许多新的控制方案，下面简要介绍有代表性的四种。
过热汽温控制系统PID+状态反馈控制方案
在串级调节的基础上，增加了，并将状态变量反馈到减温器的执行器上。当被控对象发生变化时，可以更快的了解变化信息，并通过反馈直接作用到执行器上，改善了系统的动态特性。
过热汽温控制系统Smith预估控制方案
在传统串级控制的基础上，主控制回路采用了Smith预估器。实践证明，在汽温控制中采用Smith预估控制，对于抑制超调是非常有效的。由于Smith预估器可根据搭设的数学模型来预先估计出所采用的控制动作对过程变量的可能影响，而不必等到过程变量有所反应后再去校正所采取的控制动作，从而提高调节效果。
过热汽温控制系统应用模糊理论的控制方案
方案仍然采用了串级控制系统的结构，内回路与传统的串级控制相同，主调节器采用模糊控制器。模糊控制器的设计是根据人工控制规则，将人工控制的实践经验加以总结而得到一个多级Fuzzy条件语句，采用模糊集合理论实现，模糊控制规则的质量决定了系统的控制性能。
过热汽温控制系统应用神经网络的控制方案
器中引入过热汽温设定值及其偏差，在线补偿调节器，提高了对象动态特性的变化的适应性。同时研究人员还提出了预测智能控制、神经网络模糊控制等方案，研究表明，这些方法的控制效果比传统的控制有了很大的提高。总而言之，随着先进控制的发展，对过热汽温的控制将有更好的控制方案。
过热汽温控制系统实施方法
过热汽温控制对象是典型的具有大滞后、大惯性的随着工况而变的时变对象。传统的控制是根据以前控制作用序列的控制效果来决定当前时刻的控制作用，但对大惯性的滞后过程，会造成汽温的过调或欠调。Smith预估控制算法是一种克服大滞后、大惯性的有效方法，但是它依赖于精确的对象数学模型，在对象模型失配时，控制品质恶化。
针对过热汽温大迟延、大惯性、、影响因素多等特点，广大学者和研究人员给予了过热汽温控制系统广泛的关注，结合先进控制的原理提出了许多新的控制方案。如采用状态反馈十PI控制对过热汽温进行控制，在改善了整个调节系统的动态特性的同时保留了串级控制的优点；采用预估的控制方案是在传统串级控制的基础上，主控制回路采用了预估器。实践证明，在汽温控制中采用预估控制，对于抑制超调是非常有效的；采用模糊理论的控制方案，仍然用了串级控制系统的结构，内回路与传统的串级PID控制相同，主调节器采用模糊控制器。
过热汽温控制系统国内外研究进展
过热汽温的控制一直是火电厂模拟量控制系统的难点，主要是因为过热汽温控制对象具有大延时、大惯性、非线性和时变性等特点，釆用常规和简单的控制规律难以获得较好的调节效果。长期以来，过热汽温的控制是火电厂自动控制领域研究的热点方向，目前已经出现了相当多的控制方案以及应用尝试。
目前，工程中常用的汽温控制系统，还是采用最基本的串级调节和具有导前微分的双回路控制机构。由于过热汽温系统具有大延时、大惯性，为了改善系统的动态特性，引入中间点信号作为控制系统的补充信号，从而构成了串级控制系统，通过主副回路的调节器去控制执行机构，以改变减温水量来维持过热汽温基本不变。与此同时还有一些改进的过热气温控制方法，比如说PID+状态反馈控制、Smith预估控制、应用模糊理论的控制等。在实际应用中都取得了较好的控制效果，有利于电厂的安全稳定运行。因此，近年来人们对于先进控制策略的研究更加深入，希望能提出更好的控制方案应用于过热汽温控制系统。
罗万金.电厂热工过程自动调节[M].北京：中国电力出版社，1991
姚立坤. 300MW火电机组过热汽温控制系统优化研究[D].华北电力大学,2012.
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当前位置： & 汽包水位串级三冲量非线性PID控制系统
汽包水位串级三冲量非线性PID控制系统
徐春梅 , 等 　 汽包水位串级三冲量非线性 P I D 控制系统 0839
汽包水位控制的目的是要克服锅炉负荷变化 所引起的 “ 虚假水位 ” 和各种干扰对水位的影响 , 维持汽包水位在允许范围内变化 。目前 , 在汽包 水位控制策略上已形成了单冲量 、 双冲量和三冲 量等控制方法 。由于汽包水位是一个多变量 、 非 线性和时变性的复杂控制过程 , 采用常规的 P I D 控制策略很难满足系统的高标准要求 。 采用一些
智能控制 , 如预测控制 [1]、 神经网络 [2, 3]
等 , 则会 使系统结构变得复杂 , 一些参数也难以确定 , 不易 于工程应用 。因此 , 迫切需要研究新的结构和算 法简单且鲁棒性强的控制方案 。
非线性 P I D 控制器 [4]
是在研究分析经典 P I D 控制的基础上 , 利用非线性机制 , 汲取经典 P I D 思想精华 , 改进其“ 简单处理 ” , 一种新型实用的控制器 , 单 、 超 调 小 、 能 力 强 和 鲁 棒 性 强 [4, 5], 非线性 P I D 控制器可应用 于火电厂锅炉汽包水位控制系统中 。
1　 非线性 P I D 控制器
非线性 P I D 控制器的结构如图 1所示 。 由图
1可知 :NLP I D 由两个跟踪微分器 (T D ) 和一个非 线性组合组成 。其中 , 一个 T D 对系统的参考输 入 v (t ) 安排理想的过渡过程并提取其微分信号 ; 另一个 T D 跟踪微分器尽可能地复原系统输出 y (t ) 及其微分信号 ; 再据 v (t ) 和 y (t ) 产生的跟踪 信号和微分信号分别产生比例偏差信号和微分偏 差信号 , 比例偏差信号经过积分构造器产生积分 偏差信号 ; 运用非线性组合根据这 3个偏差信号 构成非线性 P I D 控制器的输出控制量
图 1　 非线性 P I D 控制器结构
1. 1　 跟踪微分器 (TD )
二阶跟踪微分器的微分方程为 :
1(t ) =v 2(t )
(t ) =-fst[v 1(t ) , v 2(t ) , v (t ) , r 1, h 0]
式中 , v 是给定信号 ; v 1是 v 的跟踪信号 ; v 2是 v 的 微分信号 ; r 是跟踪速度因子 ; h 0是滤波因子 ;
fst (v 1, v 2, v, r , h 0) 为非线性函数 , 其表达式为 :
fst r ? a /d, |a |≤ d r ? sign (a ) ,
式中 :a v 2h 0
, |y |≤ d 0
sign (y ) ? (a -d ) 2
; d =r ? h 0
d 0=d ? h 0; y =v 1-v +h 0? v 2; a 0=
+8r |y |。
v , 信号 1一路是给 v , 、 无超调的跟 且跟踪的快慢取决于跟踪速度因子 r 的 值 , r 越大 , 跟踪得越快 ; r 越小 , 跟踪得越慢 。因 此 , T D 不仅可以对给定信号进行预处理 — — — 安排 过渡过程 , 而且还可以从不可微信号或含有噪声 的信号中合理地提取连续可微的信号 。 1. 2
　 非线性组合
由参考输入和系统输出产生的跟踪信号和微 分信号分别形成比例偏差信号和微分偏差信号 , 并根据比例偏差信号构成比例偏差信号的积分信
号 , 如式 (3) 所示 ; 然后选取适当的非线性函数 , 根据这 3个误差量来产生控制量 u 。
e 1=v 1-y 1e 2=v 2-y 2e 0=
u (t ) =K p fa l (e 1, α1, δ1) +K i fa l (e 0, α0, δ0) +
K d fa l (e 2, α2, δ2)
式 (4) 称为非线性组合规律 。其中 fa l (e, α, δ) 为非线性函数 , 其表达式如式 (5) 所示 , 其中 α
决定 fa l (e, α, δ) 非线性度的参数 ; δ表征 fal (e, α, δ) 的线性区间大小的参数 。
fa l (e, α, δ
, |e |≤ δ
sign (e ) , |e |>δ
1. 3　 参数整定原则
非 线 性 P I D 控 制 器 的 参 数 包 括 T D 的
{h 0, r }, 非线性组合的 {α0, α1, α2, δ0, δ1, δ2, K p ,
K i , K d }。 其中 h 0、 α0、 α1、 α2、 δ0、 δ1、 δ2为非线性参 数 , 这些参数的微小变动将会极大地影响其他参
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关键词:虚假水位;汽包水位串级三冲量;PID中图分类号:TBll4.2 文献标识码:A ...非线性有源天线阵相位噪声的计算 及测试[J].国外电子测量技术,):...关键词:汽包水位;PID控制;串级三冲量控制;可编程控制器 中图分类号:TP273+.4...由于锅炉水位系统存在非线性,不 确定性,时滞和负荷干扰,非最小相位特征等,其...锅炉汽包水位串级三冲量控制系统设计与应用_张子才_电子...PID 0 引 言锅炉是发电和供热生产过程中的主要动力...水位不能立即跟着 作动态线性变化 , 尤其在蒸发量发...针对锅炉汽包水位控制的特点 ,提出了基于自抗扰 要 控制器的汽包水位系统 ,该控制系统采用三冲量串级加前馈 控制 ,其中串级的内环采用 PID 控制 , 而外环则采用...徐春梅.张浩.杨平.XU Chun-mei.ZHANG Hao.YANG Ping 汽包水位串级三冲量非线性PID控制系统[期刊论文]-华 东电力) 3. 张松兰.何坚强.李先锋.ZHANG...锅炉汽包水位串级三冲量自动控制系统的设计与应用_冶金/矿山/地质_工程科技_专业...带有前馈信号的 串级 控 制 系统 , 主调 节器 (PID1)与 副调节 器(PID2...HSIC 的锅炉汽包水位调节串级三冲量控制方案 . 研究了汽包液位控制的难点 、 锅炉水位三冲量系 品质比采用 PID 调节器控制的效果更好 . 系统初步调试表明 : 在...锅炉汽包水位前馈-串级三冲量控制系统设计_电子/电路_工程科技_专业资料。中国科技信息2O1 3年第23期? cHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFOR中国...由主调节回路、前馈调节回 路、副调节回路来共同构成锅炉汽包水位串级三冲量自 ...利用Matlab的S-Function实现非线性PID控制[J].自 动化与仪器仪表,No.2,2001 ...非线性和时变性的复杂控制过程,采用常规的 PID 控 制策略很难满足系统的高标准...汽包水位串级三冲量控制系统结构 工作在最优状态。其结合了传统 PID 控制稳态...　　[摘要]本文介绍了以PLC作为控制器的锅炉温度串级控制系统，通过控制整个电阻丝上的电压来调节出口处的水温和炉膛内的温度" />
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基于S7―200的锅炉温度串级控制系统的设计
　　[摘要]本文介绍了以PLC作为控制器的锅炉温度串级控制系统，通过控制整个电阻丝上的电压来调节出口处的水温和炉膛内的温度，由此构成锅炉温度串级控制系统。该系统应用PID算法，通过PLC梯形图编程语言进行编程，完成对锅炉温度的自动控制。 中国论文网 http://www.xzbu.com/7/view-6377385.htm　　[关键词]PLC 串级控制 PID算法 　　[中图分类号]TP273 &[文献标识码]A &[文章编号]（3-01 　　一、概述 　　本设计选用德国西门子公司 S7-200系列PLC，控制器CPU 226被选定为系统中的控制器。锅炉实际水温的温度信号由PT100热敏电阻检测并转换成电流信号，通过EM 231模块发送到PLC的PID调节模块进行数字信号转换。接着，PID控制器输出一个0―10mA的电流信号，该信号被输入到可控硅整流器的电压调节器触发电路中，这样做是为了改变可控硅管的导通角调节输出功率，控制加热器的加热时间。PLC和组态王连接，进行实时监控。 　　二、系统的建模 　　在该控制系统中，TT1（出口处的温度传感器）将水的温度信号在出口处转换成电流信号，然后它会传递给EM235模块的电路A;同时，TT2（炉底温度传感器）将所检测到的水的温度转换成电流信号，然后将其发送到模块EM235的电路B。两个电路的模拟信号将被转换成由EM235模块传递的数字信号，然后发送到PLC。最后，PLC应用这些信号，通过PID模块进行PID调节。基于PLC的串级控制系统的框图见图1。 　　图1 串级控制系统框图 　　在这个控制系统中，锅炉出口处水的温度用作主要调节参数。炉膛的温度被用作副调节参数。PI控制为主控制器，P控制为辅助控制器。因温度具有时间延迟，采样时间不能过短，它一般应该是15―20秒。 　　三、系统程序设计 　　STEP7-Micro/WIN的编程软件是基于Windows的应用程序，是由西门子公司开发的专门为S7-200系列PLC设计的软件。本方案设计的理念如下：当PLC运行时，特殊继电器SM0.0产生一个初始化脉冲，将设定温度值和PID参数送至数据寄存器中，然后，系统开始温度采样，采样周期是17S。TT1（出口水温传感器）将收集的温度信号转换为电流信号，信号通过AIW0到达PLC，作为主电路的反馈值。该输出信号是通过在主控制器（PID0）反馈的PI运算生成的。它被用作副电路的设定值。TT2（炉床水温度传感器）将所收集的炉床水的温度信号转换成电流信号，该信号随后经由AIW2到达PLC，用作副电路的反馈。输出信号通过二级控制器（PID1）和AQW0的P运算产生，输出4―20毫安电流，该信号传递还控制可控硅的导通角，控制整个加热丝上的电压。 　　四、系统测试 　　配置显示器，被启动后，自动显示配置界面，如图2所示。 　　图2 监控主画面 　　五、结论 　　在本文中，通过西门子S7-200PLC和组态王组建了人机监控的温度控制系统。它应用PID调节，粗调和细调结合，控制系统的快速性和准确性。此外，组态王操作容易，我们通过肉眼能够查看温度控制曲线的任何变化，并且实时曲线是工业控制常见的。 　　【参考文献】 　　[1]陈海霞.西门子PLC的编程与应用[M].北京：机械工业出版社，2012. 　　[2]陈庆.自动控制理论[M].北京：中国电力出版社，2012. 　　[3]易其杭.基于PLC的锅炉温度控制系统的设计[M].济南：山东冶金工业出版社，2011. 　　 责任编辑：张丽
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