控制仪表课程设计说明书

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1、煤气炉是工业生产中常用的加热设备，广泛应用于冶金、机械、建材、化工等行业，其温度控制系统常用的控制技术有PID控制、模糊控制技术等，但由于煤气炉是一个吋变的、大滞后的被控对象，且升温具有单向性，很难建立精确的数学模型。而PID控制因其成熟、容易实现、并具有可消除稳态误差的优点，基本可以满足系统性能要求。KMM可编程程序调节器是一种多输入/输出、多功能、多用途的数学式控制仪表。它与模拟式调节器相比，具有与模拟仪表兼容，运算，控制及通信功能丰富、通用性强、可靠性高，使用维护方便等优点，用KMM进行系统设计，只要根据控制流程图进行组态即可，通过各种运算模块的不同组态可以实现多种控制

2、功能，如平、PID控制、前馈控制等，非常简便。用它进行控制，P、I、D参数调整方便，数字显示直观，适合于小规模生产装置的控制、显示和操作，也可以通过通信接口挂到数据通道同集散控制系统连接起来，实现中、大规模的分散控制、集中监视、操作和管理。一总体方案设计煤气炉是工业生产的重耍装置之一，它的任务是通过煤气的燃烧，产生一个理想的温度，以供生产、生活之用。在产品的工艺加工过程屮，温度对产品质量的影响很大，温度检测和控制很重要。基于常用的单回路控制系统结构简单但控制精度较低的实际，本设计捉出了基于KMM可编程控制器的串级控制系统。1、串级控制系统1.1串级控制系统的基本概念串级控制系

3、统采用两套检测变送器和两个调节器，前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定，后一个调节器的输出送往调节阀。前一个调节器称为主调节器，它所检测和控制的变量称主变量（主被控参数），即工艺控制指标；后一个调节器称为副调节器，它所检测和控制的变量称副变量（副被控参数），是为了稳定主变量而引入的辅助变量。整个系统包括两个控制回路，主回路和副回路。副回路由副变量检测变送、副调节器、调节阀和副过程构成；主回路由主变量检测变送、主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程构成。一次扰动：作用在主被控过程上的，而不包括在副回路范围内的扰动。二次扰动：作用在副被控过程上的，即包括在副回路范围内的扰

4、动。主参数（主变量）：串级控制系统中起主导作用的那个被调节参数称为主参数。副参数（副变量）:其给定值随主调节器的输出而变化，能提前反应主信号数字变化的中间参数称为副参数。主对象（惰性区）:主参数所处的那一部分工艺设备，它的输入信号是副变量，输出信号是主变量。副对象（导前区）:副参数所处的那一部分工艺设备，它的输入信号是调节量输岀信号，其输出信号是副参数。主调节器：根据主参数与调节器给定值的偏差而动作，其输出作为调节器的给定值的那个调节器称之为主调节器。副调节器：其给定值由主调节器的输出决定，并根据副参数对给定值的偏差动作的那个调节器称为副调节器。主回路：断开副调节器的反馈回路

5、后的整个外回路。副冋路：由副参数、副调节器及其所包括的一部分对象等环节所组成的闭合回路，副回路有时还称作随动回路。1.2串级控制系统的基本原理串级控制系统的原理图如下1-1所示根据图KL可以得出串级控制系统的原理方框图的一般形式，如下图「2所示2、煤气炉炉温仪表串级控制系统的设计方案2.1控制系统原理及原理方框图本设计采用串级控制系统，串级控制系统的原理及基本结构二次图已经在上一个章节介绍过了，这里结合具体控制对象（煤气炉）,详细介绍其炉温控制系统的设计方法。基本设计思想：以煤气炉温度作为主控信号，构成主控调节回路，以煤气流量信号作为副控信号，构成副控调节回路。引入煤气流量信

6、号可以消除控制阀门相同开度的情况下压力影响煤气燃烧量的现象。其原理框图如下图1-3所示：二仪表选型仪表的选型关系到整个系统各个部分之间的信号的匹配、兼容性、安全性及稳定性等多个方面的问题，因此，仪表的选型是一个设计是否成功的一个相当关键的环节。本设计中需要用的控制仪表主要有：辐射式温度计、温度变送器、KMM可编程调节器、孔板流量计等,本设计的仪表选型如下所示：序号类型名称信号模式备注1温度计WDH-II型光电温度计A2温度变送器WDII-II自带的A主变送器3流量变送器CECC电容式差压变送器（配节流装置）A副变送器4流量计孔板流量计A5调节器KMM可编程调节器D6调节阀ZA

7、ZNCIII型电动双座调节阀A2KMM可编程调节器KMM是单回路控制仪表（SSC）中DIGITRONIK系列的一个主要品种，适用于小规模生产装置的控制、显示和操作，也可以通过通信接口挂到数据通道上与个人计算机或集散系统（如TDC-3000）连接起來，实现大、中规模的分散控制、集中监视、操作和管理。1KMM的基本组成KMM主要由硬件、软件两个部分组成。KMM的硕件部分包括主机电路、模拟量输入/输出电路，数字量输入/输出电路、输入/输岀接口电路。主机电路包跨CPU、ROM、RAM、定时器电路、监视器电路和电