热工自动控制系统课程设计
1. 引言
热工自动控制系统是在热工过程中采用自动化技术实现的控制系统。它可以实现对热工过程的自动控制和监测，提高热工系统的运行效率和安全性。本课程设计旨在针对热工自动控制系统的实际应用，通过设计热工自动控制系统，提高学生的实践能力和综合素质。本文将详细介绍该课程设计的设计要求、设计方案、设计流程、实验结果等内容。
2. 设计要求
热工自动控制系统是一种微型化的自动控制系统，要求学生在设计中考虑到系统的精度、可靠性、复杂性等因素。具体要求如下：
2.1 系统稳定性
热工自动控制系统需要保证系统的稳定性，能够在热工过程中保持系统的平衡状态。因此，学生需要考虑到系统的控制算法、传感器精度等问题。
2.2 系统精度和可靠性
自动控制系统需要具备高的精度和可靠性。学生需要考虑到系统的控制精度、传感器的滞后、误差等问题。
2.3 系统复杂程度
自动控制系统需要考虑到系统的复杂程度，学生需要合理设计系统的结构、控制算法、传感器数量等问题。
3. 设计方案
3.1 系统结构设计
系统结构设计是热工自动控制系统设计的首要任务。学生需要结合实际应用场景，选取合适的控制器、传感器、执行器等元件，合理设计系统结构。
3.2 控制算法设计
热工自动控制系统的控制算法是实现自动控制的核心。学生应针对具体应用场景，选择合适的控制算法，采用模拟和数字信号处理技术，提高控制效果和精度。
3.3 系统软件编程
学生应根据系统功能和任务需求，采用一种或多种编程语言实现系统功能和任务。
3.4 实验装置调试
在设备选型、软件编写等工作结束后，学生需要实际进行系统装置调试。针对装置调试过程中出现的问题，结合知识和经验，及时解决调试过程中出现的问题。
4. 设计流程
4.1 策划
首先，在设计热工自动控制系统之前，学生应依据本体系的课程要求，深入了解相关知识和技术，根据实际应用场景制定详细的设计方案和设计流程。
4.2 分配任务
学生应根据个人特长、知识背景等因素，分配具体任务。可能包括硬件选型、控制算法设计、系统软件编程等。
4.3 设计论证
将选型的元件进行论证，对系统进行详细分析和研究，以确定合理的算法和装
置方案。
4.4 装置调试
结合上述工作，进行装置调试，并在调试过程中解决出现的问题，优化系统性能。
4.5 实验报告书写
学生应撰写实验报告，描述如何设计、调试和优化热工自动控制系统。
5. 实验结果
经过大量的实验和调试，实验结果表明，热工自动控制系统能够非常稳定地运行，并达到了预期目标。最终的设计方案实现了精度和可靠性较高，系统结构合理，复杂度低等特点。
6. 结论
本次热工自动控制系统的课程设计，时期学生学习和应用控制理论和技术。通
过实际操作，提高了学生的实践能力和解决问题的能力。在今后的工作中，学生可以将所学到的知识和技术应用于实际应用场景中去，以提高热工自动控制系统的整体效率和安全性。
热工控制系统课程设计 气温控制 系别动力工程系 专业班级热能13K4 学生姓名王巧珍 指导教师孙群丽 二○一六年十二月
目录 1前言 (1) 2 多容对象动态特性的求取 (2) 2.1导前区................................................. 错误！未定义书签。 2.2惰性区 (4) 3单回路系统参数整定 (5) 3.1广域频率法确定调节数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3.2临界比例带法确定调节器参数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 3.3比例、积分、微分调节器的作用 (8) 4 串级回路系统参数整定 (12) 4.1主蒸汽温度串级控制系统参数整定 (12) 5 北京国电智深气温控制系统SAMA图分析 (16) 5.1过热器一级减温系统. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 5.2过热器二级减温系统. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 总结 (18) 参考文献 (19)
<<温度控制系统的设计>> 课程设计报告 题目：_温度控制系统的设计_ 专业：_电子信息工程___ ___ 年级： 2011级___ ____ _ 学号：_B110301___________ 学生姓名： ______________ 联系电话：___________ 完成日期：2014 年12月
绪论 随着社会的发展，科技的进步，以及测温仪器在各个领域的应用，智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。特别是近年来，温度控制系统已应用到人们生活的各个方面，但温度控制一直是一个未开发的领域，却又是与人们息息相关的一个实际问题。针对这种实际情况，设计一个温度控制系统，具有广泛的应用前景与实际意义。 温度是科学技术中最基本的物理量之一，物理、化学、生物等学科都离不开温度。在工业生产和实验研究中，像电力、化工、石油、冶金、航空航天、机械制造、粮食存储、酒类生产等领域内，温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之一。比如，发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内；许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行；炼油过程中，原油必须在不同的温度和压力条件下进行分馏才能得到汽油、柴油、煤油等产品。没有合适的温度环境，许多电子设备就不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障。因此，各行各业对温度控制的要求都越来越高。可见，温度的测量和控制是非常重要的。 单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多的电子产品中也用到了温度检测和温度控制。随着温度控制器应用范围的日益广泛和多样，各种适用于不同场合的智能温度控制器应运而生。单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。而51单片机是各单片机种最为典型和最有代表性的一种。本系统是基于MCS51系列单片机所设计的，可以实现键盘按键与数字动态显示并可以显示出实时温度。本系统基于单片机技术原理，以单片机芯片AT89C51作为核心控制器，通过硬件电路的制作以及软件程序的编制，设计制出一个温度控制系统，包括以下功能：1能设置需要控制的温度；2检测实际温度；3能显示设置温度和实际温度；4比较实际温度和设定温度,判断是否启动加热装置；该温度系统主要有LCD显示模块、LED状态灯模块、键盘模块、温度检测模块，复位模块等部分组成。 2011年1月4日于长沙
300MW机组给水全程控制系统设计 摘要 目前，大型火电单元机组都采用机、炉联合启动的方式，锅炉、汽轮机按照启动曲线要求进行滑参数启动。随着机组容量的增大和参数的提高，机组在启停过程中需要监视和控制的项目也就越来越多，因此人工操作、监视的方式已远远不能满足运行的要求，而必须在启停过程中实现自动控制。这就需要有全程控制系统。 汽包锅炉水位是锅炉运行中一个重要的监控参数。它间接的表示了锅炉蒸汽负荷和给水量之间的平衡关系。维持汽包水位正常是保正汽轮机和锅炉安全运行的重要条件。锅炉汽包水位过高，会影响汽包内汽水分离装置的正常工作，造成出口蒸汽水分过多而使过热器管壁结垢，容易烧坏过热器。汽包出口蒸汽水分过多，也会使过热气温产生急剧变化，直接影响机主运行的安全性和经济性。汽包水位过低，则可能破坏锅炉水循环，造成水冷壁管烧坏而破裂。本论文结合元宝山发电厂的实际情况对其给水系统进行了全程控制设计，论文比较详细的论述了控制系统的工作原理及特点，控制对象的动态特性，控制系统的构成以及具体的控制方案与策略。 关键词：给水全程控制系统、汽包水位控制、串级三冲量控制
热工过程控制系统课程设计 Abstract Current, large fire electricity unit machine a way for all adopting machine, boiler uniting starting, boiler, vapor a machine according to start the curve request proceed the slippery parameter starts. Along with the aggrandizement of the machine a capacity with the exaltation of the parameter, machine an item for in start and stop process needing keeping watch on with control too more and more, the for this reason artificial operates, the monitoring way can't satisfy the request of the movement already and far and far, but must realizes in start and stop process the auto control. This need the whole distance control system. The vapor a boiler water level is a boiler to circulate inside to supervise and control the parameter importantly. It meant indirectly that the boiler steam carries with the equilibrium relation of the amount of water applied. Maintaining the vapor a water level normal is an important term to protect the positive vapor a machine to circulate with the boiler safety. Boiler vapor a water level over high, will affect the normal work that vapor an inside soda separate equip, making exit steam humidity excessive but made the hot machine take care of the wall knot dirty mark, burn easily bad over hot machine. A safety for exporting steam humidity excessively, and also would making hot air temperature producing nasty upheaval turning, directly affecting machine lord circulating with economic. Vapor a water level over low, then may break the boiler water circulates, resulting in the cold wall in water tube burns bad but break. The actual circumstance of the combinative coin in this thesis mountain power plant as to it's water supply system proceeded whole distance control design, detailed treatise in thesis control work principle and characteristicses of the systems, control the dynamic characteristic of the object, control the composing of the system and in a specific way of control project and strategy. Key words:feed water whole distance control system, drum water level control, serial class three element control
热工控制系统》课程教学大纲 课程编号: 0805507306 课程名称：热工控制系统 英文名称：Thermal Control System 课程类型: 专业必修课 总学时：72 讲课学时：72 实验学时：0 学分：4.5 适用对象: 热能动力工程专业（本科，热自方向）（08/09/10 级）先修课程：工程数学、电子技术、自动控制原理、计算机技术、热工基础、热工测量与仪表、生产过程设备系统及运行 一、课程性质、目的和任务 《热工控制系统》是热能动力工程专业火电厂热工自动化方向学生的专业必修课，也是其主干专业课。通过本课程的学习使学生理解并掌握热工对象的动态特性；掌握调节器的调节规律；掌握控制系统的基本概念、组成原理、分析设计方法、投运和调试方法，了解引进机组控制系统的新技术，为学生将来尽快适应实际工作奠定扎实的基础。 二、教学基本要求 本课程主要以单回路控制系统、串级控制系统、导前微分控制系统和前馈- 反馈复合控制系统为研究对象，以单回路控制系统为重点。学完本课程应达到以下基本要求： 1．理解热工对象动态特性并掌握其求取的基本方法。 2．理解掌握比例调节规律；理解掌握积分调节规律；理解掌握微分调节规律。 3．熟练掌握单回路控制系统分析；熟练掌握单回路控制系统的参数整定；了解单回路控制系统应用实例。 4．理解串级控制系统特点；掌握串级控制系统实例。 5．理解导前微分控制系统特点；掌握导前微分控制系统整定；了解导前微分控制系统实例。 6．理解前馈控制系统特点；掌握复合控制系统特性分析方法、复合控制系统实例分析方法和三冲量给水系统。 7．了解汽包锅炉燃烧对象动态特性；掌握燃烧控制系统基本方案；理解中储式锅炉燃烧控制系统和直吹式锅炉燃烧控制系统。 8．了解直流锅炉特点；了解直流锅炉动态特性；理解直流锅炉控制系统的基本方案。 9．掌握协调控制系统基本概念；理解协调控制系统基本方案。 三、教学内容及要求 1．概论 1) 了解热控的发展
热工控制系统课程设计 --------某300MW 火电机组过热汽温控制系统设计 系别动力工程系 专业班级热能与动力工程 学号 学生姓名 指导教师 二○一○年十二月
目录 1 多容对象动态特性的求取 (5) 1.1 课题背景…………………………………………………………………… 1.2 有自平衡能力 1.2.1 无迟延一阶对象的对象 1.2.2 有迟延一阶对象 1.3 利用Matlab，确定对象传递函数 1.3.1 导前区 1.3.2 惰性区 2 单回路系统参数整定 2.1 广义频率特性法参数整定 2.2 Matlab中仿真过程参数整定 2.2.1 临界比例带法确定调节器参数 2.2.2 改变调节器参数 2.2.2.1改变比例增益 2.2.2.2改变积分系数 2.2.2.3改变微分系数 2.2.2.4．同时改变所有参数 3 串级控制系统参数整定 3.1 主蒸汽温度串级控制系统参数整定 3.2 Matlab中仿真过程参数整定 3.2.1 100%负荷下参数整定 3.2.1.1副调节器参数的整定 3.2.1.2 主调节器参数的整定 3.2.1.3 加入减温水扰动 3.2.2 75%负荷下对系统控制品质的影响
1 多容对象动态特性的求取 1.1 课题背景 控制对象是指各种具体热工设备，例如热工过程中的各种热交换器，加热炉、锅炉、贮液罐及流体输送设备等。尽管它们的结构和生产过程的物理性质很不相同，从控制的观点来看它们在本质上有许多相似之处。控制对象是自动控制系统中的一个重要组成部分。它的输出信号通常是生产过程中要求控制的被调量；它的输入信号是引起被调量变化的各种因素 (扰动作用和控制作用)。对象的动态特性取决于它的内部过程的物理性质，设备的结构参数和运行条件等，原则上可以用分析方法写出它的动态方程式。但是由于一般热工对象内部过程的物理性质比较复杂，加之运行过程中的一些实际条件很难全面予以考虑，因此用分析方法并不容易得到动态特性的精确数学表达式。比较常用的方法是在运行条件下通过实验来获得对象的动态特性，根据测定到的对象阶跃响应曲线，把它拟合成近似的传递函数。 1.2 有自平衡能力的对象 1.2.1 无迟延一阶对象 无迟延一阶对象的阶跃响应曲线如下图所示，若选定的传递函数形式为:1 )(+=Ts K s W 其中，T —时间常数，K —放大系数 特征参数T 和K 可通过在响应曲线上作图的方法求出，其步骤是： 1）作稳态值的渐近线y(∞)，则0 ) 0()(μ?-∞= y y K 2）作响应曲线起始点c 的切线交y(∞)线切于m 点，则cm 在时间轴上的投影为时间常数T 。 作响应曲线的切线有时不准，可以在响应曲线上找出y(t 1)＝0.632y(∞)的时间t 1，则时间常数T ＝t 1-t 0
目录 前言 (2) 1.1课题研究背景意义 (2) 第一章汽温控制系统原理 (3) 2.1 汽温控制系统的扰动影响 (3) 2.1.1 减温水流量扰动下汽温的动态特性 (3) 2.1.2 蒸汽负荷扰动下汽温的动态特性 (4) 2.1.3 烟气侧扰动时的汽温动态特性 (6) 2.1.4 过热汽温控制系统方案 (7) 2.2 串级汽温控制系统的工作原理 (7) 2.2.1 串级汽温控制系统的组成 (7) 2.2.2 原理结构图上信号规定 (8) 2.2.3 串级汽温控制系统工作原理 (9) 第二章串级汽温控制系统设计 (9) 3.1 控制对象实验建模 (9) 3.1.1 自动控制系统描述 (9) 3.1.2 单位阶跃响应曲线 (10) 3.1.3 控制对象传递函数求取 (15) 3.1.3.2 惯性区传递的传递函数 (15) 3.1.3.3传递函数求取方法 (17) 3.1.3.4传递函数求取 (19) 3.2 控制器设计原则及选取 (21) 3.2.1 主、副回路的设计原则 (21) 3.2.2 主、副调节器的选型 (21) 3.3 串级气温控制系统的整定 (22) 3.3.1内、外回路的工作频率差别较大时参数整定 (23) 3.3.2内、外回路的工作频率差别不大时参数整定 (23) 3.4 主、副控制器参数整定 (26) 3.4.1副控制器的参数整定 (27) 3.4.2主控制器的参数整定 (28) 结束语 (30) 参考文献 (31)
前言 1.1课题研究背景意义 汽温控制系统是锅炉的重要控制系统之一。汽温控制的质量直接影响到机组的安全与经济运行。它包括主汽温度控制和再热蒸汽温度控制。过热蒸汽温度控制的任务是维持过热器出口蒸汽温度在允许的范围之内，并保护过热器，使管壁温度不超过允许的工作温度。过热蒸汽温度是锅炉汽水系统中的温度最高点，蒸汽温度过高会使过热器管壁金属强度下降，以至烧坏过热器的高温段，严重影响安全。一般规定过热器蒸汽温度上限不能高于其额定值+5℃。如果过热器蒸汽温度偏低，则会降低电厂的工作效率，据估计，汽温每降低5℃，热经济性将下降约1%，且汽温偏低会使汽轮机尾部蒸汽湿度上升，甚至使之带水，严重影响汽轮机的安全运行。因此，过热蒸汽的汽温控制是十分重要的。 由于正常生产中对蒸汽的参数有很高的要求，简单的控制系统已无法满足控制过程的快速性以及准确性。因此，汽温德控制系统一般采用串级控制。串级控制系统和简单的系统有一个显著的区别，即其在结构上有两个闭环，其中内回路又叫副回路，在控制过程中起着粗调的作用；外回路用来完成细调的任务，以保证被调量满足生产要求。 控制系统的确立中还有一个比较重要的步骤，系数的整定。串级控制系统由内外回路构成，整定主副控制器的参数时，要区分两种情况：一是当内回路的控制过程比外回路的快得多时，内外回路可分别整定；二是内外回路的控制过程相差不大时，内外回路影响较大，需采用补偿对象法将串级系统等效为单回路系统进行整定。
电厂热工过程控制系统课程设计 一、引言 热电厂是电力工业中重要的组成部分，其中热工过程控制是实现高效供能与安全运行的重要手段。为提高学生的实践能力，本次课程设计旨在让学生通过编写热电厂热工过程控制系统来了解控制原理，加深对自动化控制系统的理解和掌握。 二、课程设计内容 1. 热电厂概述 介绍热电厂的基本构造、工艺流程和自动控制概述，让学生了解热电厂的基本工作原理。 2. 热工过程参数 通过对热电厂的热工过程参数的分析，包括进出口温度、压力、流量等，了解控制系统在热电厂内的应用。 3. 自动化控制系统 介绍自动化控制系统的基本原理和组成，并讲解控制系统在热电厂中的实际应用。学生需要掌握自动化控制系统的思想和操作流程。 4. 控制系统设计方案 根据热电厂的热工过程特点和自动化控制系统的基本原理，设计控制系统的方案，并编写控制程序。 5. 参数调试和改进 根据测试结果进行参数调试，了解控制系统的更多细节，随着实践的进行，对于方案的实现进行改进和完善。
三、课程设计目标 通过本课程设计，学生将能够： 1.了解热电厂的基本工作原理和热工过程参数； 2.掌握自动化控制系统的基本原理和思想； 3.设计热电厂热工过程控制系统，实现生产线的自动化； 4.熟悉控制系统的参数调试和持续改进流程。 四、课程设计实施方案 本课程设计的实施方案如下： 1. 设计任务分析 在课程开始前，让学生阅读相关资料，熟悉设计任务的基本要求，明确设计的具体目标和实施计划。 2. 设计方案讨论 通过小组讨论，让学生根据热电厂的工艺流程和热工参数，制定相应的控制系统设计方案，并在讨论中改进和完善方案，确立方案实施的技术路线图。 3. 编写控制程序 在设计方案讨论完成后，让学生开始编写控制程序，通过设计和实现，加深对控制系统工作原理的理解，并在实践中熟悉控制系统的操作。 4. 控制系统参数调试 对编写的控制程序进行测试，并根据测试结果对参数进行调整和改进，完成控制系统的优化和完善。
沈阳理工大学课程设计 目录 第一章绪论 (1) 1.1温度控制系统研究背景 (1) 1.2PLC概况 (2) 1.3研究主要内容 (2) 第二章控制系统结构图的设计 (3) 2.1控制系统结构图 (3) 2.2系统结构组成 (3) 第三章硬件设计、线路板设计 (4) 3.1I/O分配表 (4) 3.2硬件接线图 (4) 3.3温度检测和控制模块 (5) 第四章软件设计 (6) 4.1PID控制程序设计 (6) 4.2PID在PLC中的回路指令 (8) 4.3回路输入输出变量的数值转换方法 (9) 4.4程序设计流程图 (10) 4.5S7-200程序设计梯形图 (11) 第五章系统测试 (16) 5.1PLC调试方法与结果 (16) 5.2MCGS调试方法与结果 (16) 第六章锅炉夹套水温PID控制 (17) 6.1控制原理框图 (17) 6.2实验内容与步骤 (18) 第七章组态软件界面、逻辑、代码 (21) 7.1MCGS组态软件 (21) 7.2组态软件设计 (22) 7.3代码 (23) 第八章数据采集硬件系统构件、连线 (24) 8.1数据采集硬件系统构件 (24) 8.2硬件系统连线 (24) 第九章实验结果曲线及分析 (25) 第十章总结 (27) 参考文献 (28)
第一章绪论 1.1 温度控制系统研究背景 温度与人们的生存生活生产息息相关。从古人类的烧火取暖，到今天的工业温度控制，处处都体现了温度控制。随着生产力的发展，人们对温度控制精确度要求也越来越来高，温度控制的技术也得到迅速发展。 传统的温度控制器多由继电器组成的，但是继电器的触点的使用寿命有限，故障率偏高，稳定性差，无法满足现代的控制要求。而随着计算机技术的发展，嵌入式微型计算机在工业中得到越来越多的应用。将嵌入式系统应用在温度控制系统中，使得温度控制系统变得更小型，更智能。随着国家的“节能减排”政策的提出，嵌入式温度控制系统能够降低能耗，节约成本这一优点使得其拥有更加广阔的市场前景，而PLC就是最具代表性的一员。目前智能温度控制系统广泛应用于社会生活、工业生产的各个领域，适用于家电、汽车、材料、电力电子等行业，成为发展国民经济的重要热工设备之一。在现代化的建设中，能源的需求非常大，然而我国的能源利用率极低，所以实现温度控制的智能化，有着极重要的实际意义。 温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比有着较大差距。目前，我国在这方面总体技术水平处于20世纪50年代中后期水平，成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主。它只能适应一般温度系统控制，难以控制滞后、复杂、时变温度系统。而适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟，形成商品化并在仪表控制参数的自整定方面，国外已有较多的成熟产品。但由于国外技术保密及我国开发工作的滞后还没有开发出性能可靠的自整定软件。控制参数大多靠人工经验及现场调试确定。 国外温度控制系统发展迅速，并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得成果。日本、美国、德国、瑞典等技术领先的国家，都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表，并在各行业广泛应用。目前，国外温度控制系统及仪表正朝着高精度、智能化、小型化等方面快速发展。
热工自动控制系统第二版课程设计 课程设计任务概述 本次热工自动控制系统第二版课程设计的任务是设计一个具有远程监控和控制功能的热水锅炉控制系统。 设计要求 1.具有自动控制、远程监控、数据采集等功能。 2.可以通过网络远程控制锅炉的启停和温度的调节等操作。 3.数据采集和传输至远程监控中心，实现实时监测锅炉的工 作状态、输出功率和温度等参数。 4.可以进行环境参数的监控，如气温、湿度等，并在监测到 危险情况时发出警报。 设计方案 1.硬件：选用ATmega328p单片机、ESP8266无线通信模块等 硬件构成系统。 2.软件：利用C语言编程，使用Arduino IDE进行编程，设 计相应的气象传感器等模块进行数据采集和传输。
设计要求详解 自动控制功能 本次设计要求实现自动控制功能，即根据实时监测到的锅炉输出功 率和温度等参数，自动控制锅炉的运行状态，保证锅炉的运行稳定性 和工作效率。 在控制系统的设计中，可以设置锅炉的启停温度、最高温度阈值等 控制参数，当温度超过设定的阈值时，自动停止锅炉的加热过程。 远程监控和控制功能 为了方便对锅炉的监测和控制，本设计要求实现远程监控和控制功能。采用ESP8266无线通信模块，将监测到的数据传输到远程监控中心，同时接收远程监控中心发送的控制命令，从而实现远程调节锅炉 的工作状态和参数。 数据采集和传输功能 本次设计需要实现对锅炉的实时数据采集和传输，采用气象传感器 等模块，对环境温度、湿度等参数进行采集，并将采集到的数据传输 到远程监控中心，进行数据分析和处理，最终实现远程监控和控制的 目的。 环境参数监测和警报功能 为了保证锅炉的工作安全性，本设计要求实现环境参数的监测，如 气温、湿度等参数的监测，当监测到温度或湿度等参数超出设定范围，发出警报信号通知操作人员及时采取措施，以免发生危险情况。
热工过程自动调节教学设计 一、设计背景 热工过程自动调节是热能工程学中的重要内容，本教学设计旨在通过教学实验的方式，使学生深度理解热工过程自动调节的原理和应用。 二、教学目标 1.理解热工自动调节系统的基本原理； 2.掌握调节系统的常用调节方式； 3.学会使用PID调节器进行调节； 4.能够做好热工自动调节实验。 三、教学内容 1. 热工自动调节系统的基本原理 热工自动调节系统由调节器、执行器、被调节对象和测量元件组成。被调节对象是要进行调节的对象，例如温度、压力等。测量元件是用来对被调节对象进行测量的元件。调节器通过将被调节对象的测量值与设定值进行比较，控制执行器，使被调节对象达到设定值，从而实现自动调节。 2. 常用调节方式 常用的调节方式有比例调节、积分调节和微分调节。比例调节是将被调节对象与设定值的差值乘以一个比例常数，得到控制量，从而控制执行器。积分调节是将被调节对象与设定值的积分乘以一个常数，得到控制量，从而控制执行器。微分调节是将被调节对象与设定值的微分乘以一个常数，得到控制量，从而控制执行器。
3. PID调节器的使用 PID调节器是一种常用的自动调节器，它可以通过调整比例参数、积分参数和 微分参数，来实现对被调节对象的控制。PID调节器在自动控制系统中应用广泛。 4. 热工自动调节实验 热工自动调节实验是通过具体实验，让学生进行实际操作，从而更深入地了解 热工自动调节的原理和应用。本次实验将根据课程设计要求，选取合适的实验项目，从而让学生更好地掌握热工自动调节理论知识。 四、教学方法 1.讲授法：通过课堂讲解，让学生全面了解热工自动调节的内容。 2.实验法：通过实验操作，让学生深入理解热工自动调节的原理和应用。 3.讨论法：通过讨论，激发学生的活跃性，促进学生的思考。 五、教学评估 通过考试、实验、报告等方式，对学生的知识掌握情况进行评估。同时，通过 学生的课堂表现和实验操作情况等，对学生的思维能力、动手能力和实际操作能力进行评估。 六、教学资源 1.热工自动调节实验仪器设备； 2.相关课程教材和参考书籍； 3.课件、视频等多媒体教学资料。
（注意：保持清洁，设计结束后装订在设计说明书正文的第1页） 《热工过程自动控制》课程设计任务书 专业方向：热能与动力工程 班级： 学生姓名： 指导教师： 周数：1.5 一、设计题目 300MW单元机组汽包锅炉给水全程控制系统的组态设计 二、原始资料 1. 控制对象 该锅炉为亚临界、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、自然循环汽包炉，其给水系统由三台给水泵前置泵、一台容量为50%额定负荷的电泵和两台容量各为50%的汽泵、三台表面式高加及省煤器、给水管道等组成。 2. 控制要求 （1）解决给水全程控制中的特殊问题，包括测量信号的自动校正、系统的无扰切换、给水泵安全运行的特殊要求； （2）实现从启动至15%额定负荷阶段的单冲量两段给水控制； （3）实现从15%至25%额定负荷阶段的单冲量一段给水控制； （4）实现从25%额定负荷以上阶段的三冲量一段给水控制； 三、设计任务 1、了解大型单元机组控制系统概貌和集散控制系统的组态原理； 2、了解西门子集散控制设备及其重要功能模块的作用； 3、掌握控制对象（包括工艺流程）及控制任务； 4、根据控制系统原理进行相应集散控制系统的组态设计； 给水全程控制系统包括三个部分：（1）大旁路给水调节阀控制系统（2）给
水泵转速控制系统的偏差回路和泵的安全保护回路（3）给水泵转速控制系统，可任选其中两部分做组态设计； 5、对所设计的部分进行组态分析。 四、建议时间安排 课程设计时间安排 五、成果要求 1、课程设计报告 （1）字数约5000左右，统一用A4纸手工书写，字迹工整。 （2）主要内容及装订顺序：封面、扉页、成绩考核表、课程设计任务书、目录、正文、参考文献、设计体会及附录。 （3）正文部分应该包括以下几项内容：大型单元机组控制系统概述、集散控制系统概述及其组态原理、西门子集散控制设备简介及重要功能模块的作用、系统的控制对象（包括工艺流程）及控制任务、所选定部分的组态设计和组态分析。（4）设计报告严禁抄袭，即使是同一小组也不允许雷同，否则按不及格论。 2、图纸要求：图纸要求手绘，以附录的形式放在报告最后。 六、成绩评定 设计成果主要由设计报告体现，成绩评定等级为优、良、中、及格、不及格五级制。设计成绩根据以下四个方面综合确定：（1）设计报告（40%）（2）设计期间表现（20%）（3）设计答辩（40%）。
热工过程自动调节第二版课程设计 1. 选题背景 热工过程是化工工艺过程中非常重要的一环。在热工过程中，要对温度、压力 等参数进行监控和调节才能保证产品的质量和工艺稳定。传统的热工过程调节是通过人工进行控制，但由于人工操作存在误差和滞后等不可避免的问题，因此必须引入自动化控制，实现热工过程的自动调节。热工过程自动调节是化工过程控制的基础，也是热工工程师必须掌握的核心技术之一。 2. 选题目的和意义 本课程设计主要是为了提高学生的热工工程实践能力和对热工过程自动化控制 的理解和应用能力。通过本课程设计，学生将能够深入掌握热工过程自动调节的基本原理和方法，并能够在实践中灵活运用。此外，本课程设计还能够培养学生的实验设计能力和团队合作精神，为学生未来的工程实践打下坚实的基础。 3. 课程设计内容 3.1 实验目的 热工过程自动调节的实验目的是加强学生对自动控制的了解和应用能力，以培 养工程实践能力。 3.2 实验内容 实验内容主要是通过某热工工艺过程的调节，让学生加深对热工过程的理解， 了解自动控制的基本原理和方法，并能够通过软硬件调试，实现热工过程自动调节。 3.3 实验流程 实验步骤如下：
1.设计调节方案和要求； 2.搭建实验平台和实验电路，进行热工过程自动调节的软硬件实现； 3.实验数据采集和处理，进行结果分析和实验总结。 3.4 实验要求 本课程设计要求学生结合所学知识和实践经验，自主设计一个热工过程自动调 节的方案，进行软硬件调试，并完成实验数据采集和处理。同时，要求学生在实验前完成相应的理论学习和实验准备，并在实验中积极合作，严格按照实验要求进行操作。 4. 实验设计要点 本课程设计的实验设计要点如下： 1.自主设计方案：学生根据需要自主设计一个热工过程自动调节的方案， 包括控制器选择、传感器选型、控制算法编写等； 2.实验电路设计：根据方案进行实验电路的设计和搭建，明确各组成部 分的连接方式； 3.软硬件调试：进行实验软硬件调试，确保各部分能够正常工作； 4.数据采集和处理：对实验结果进行数据采集和分析，总结实验过程中 遇到的问题和解决方法； 5.实验报告撰写：根据实验结果进行实验报告撰写，包括实验原理、方 案设计、实验步骤、结果分析和总结等。 5. 总结 本课程设计旨在提高学生的热工工程实践能力和对自动控制的理解和应用能力，加深对热工过程的理解，并能够通过软硬件调试，实现热工过程自动调节。通过本课程设计，学生能够深入掌握热工过程自动调节的基本原理和方法，并能够在实践
课程设计报告 题目控制系统分析及整定 课程名称自动控制原理课程设计
目录 一、课程设计的目的 (1) 二、本课程设计课题任务的内容和要求 (1) 2.1课程设计的主要内容： (1) 2.2课程设计的要求： (1) 三、自动控制系统的分析及整定 (2) 3.1、控制系统的时域分析 (2) 3.2、控制系统的根轨迹分析 (7) 3.3、控制系统的频域分析 (13) 3.4、单回路自动调节系统的整定 (18) 四、课程设计体会 (29) 五、主要参考文献 (29)
一、课程设计的目的 本次自动控制原理课程设计的目的是让学生能综合运用所学的自动控制理论知识，结合计算机仿真软件，进行部分自动控制原理的验证试验并能够对简单反馈控制系统的进行设计和整定，以加深对自动控制原理知识的理解，提高综合应用知识的能力、分析解决问题的能力，从而为进行后续专业课程的深入学习和将来参与实际生产过程的自动控制奠定扎实的理论基础。 二、本课程设计课题任务的内容和要求 2.1课程设计的主要内容： 1．学习和熟悉计算机仿真计算软件MATLAB，重点学习SIMULINK工具箱的使用方法和MATLAB语言编程方法。 2．绘制和观察典型热工对象的阶跃响应曲线，熟悉它们的动态特性。 3．控制系统的根轨迹分析，即已知某单位负反馈系统的开环传递函数，要求能绘制系统的闭环根轨迹，并利用根轨迹分析系统性能。 4．控制系统的频域分析，即已知某单位负反馈系统的开环传递函数，要求能绘制控制系统的奈奎斯特曲线并判断系统的稳定性。 5．单回路自动调节系统的整定，利用理论计算或工程整定方法对两类典型的热工对象的单回路自动调节系统进行整定，并观察和分析调节器各参数值的变化对调节过程的影响。 2.2课程设计的要求： 通过课程设计，要求学生能掌握自动控制的基本理论和基本分析方法，能应用控制理论对自动控制系统进行性能分析，能对单回路系统进行整定计算，能够较熟练地将MATLAB软件应用于控制系统的设计和分析。具体要求有： 1.MATLAB软件作为课程设计的主要工具，应能较好地掌握和熟练的运用；学会使用 SIMULINK工具箱和利用MATLAB语言编程两种方法进行仿真。 2．掌握绘制对象或系统阶跃响应曲线的方法，熟悉典型热工对象的动态特性。 3．掌握绘制根轨迹的方法，通过观察和分析进一步明确根轨迹的概念，能够利用根轨迹定性分析系统性能。 4．掌握绘制对象或系统的奈奎斯特曲线的方法，通过观察和分析曲线正确理解频率响应、频率特性的概念，明确频率特性的物理意义，理解奈奎斯特稳定判据的原理，掌握运用奈奎斯特稳定判据判定系统稳定性的方法。 5. 掌握几种常用的控制系统整定方法，并会利用这些方法对某一给定的单回路控制系统进行整定，同时注意观察和分析对象参数和PID参数的变化对系统品质的影响。
目录 1 实验背景 (2) 2 实验介绍 (3) 3 微分方程和传递函数 (6)
1 实验背景 在现代科学技术的众多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用。自动控制原理是相对于人工控制概念而言的，自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器，设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控制量）自动地按照预定的规律运行。 在自动控制原理【1】中提出，20世纪50年代末60年代初，由于空间技术发展的需要，对自动控制的精密性和经济指标，提出了极其严格的要求；同时，由于数字计算机，特别是微型机的迅速发展，为控制理论的发展提供了有力的工具。在他们的推动下，控制理论有了重大发展，如庞特里亚金的极大值原理，贝尔曼的动态规划理论。卡尔曼的能控性能观测性和最优滤波理论等，这些都标志着控制理论已从经典控制理论发展到现代控制理论的阶段。现代控制理论的特点。是采用状态空间法（时域方法），研究“多输入-多输出”控制系统、时变和非线性控制系统的分析和设计。现在，随着技术革命和大规模复杂系统的发展，已促使控制理论开始向第三个发展阶段即第三代控制理论——大系统理论和智能控制理论发展。 在其他文献中也有所述及（如下）： 至今自动控制已经经历了五代的发展： 第一代过程控制体系是150年前基于5－13psi的气动信号标准（气动控制系统PCS，Pneumatic Control System）。简单的就地操作模式，控制理论初步形成，尚未有控制室的概念。 第二代过程控制体系（模拟式或ACS,Analog Control System）是基于0－10mA或4－20mA的电流模拟信号，这一明显的进步，在整整25年内牢牢地统治了整个自动控制领域。它标志了电气自动控制时代的到来。控制理论有了重大发展，三大控制论的确立奠定了现代控制的基础；控制室的设立，控制功能分离的模式一直沿用至今。 第三代过程控制体系（CCS，Computer Control System）.70年代开始了数字计算机的应用，产生了巨大的技术优势，人们在测量，模拟和逻辑控制领域率先使用，从而产生了第三代过程控制体系（CCS，Computer Control System）。这个被称为第三代过程控制体系是自动控制领域的一次革命，它充分发挥了计算机的特长，于是人们普遍认为计算机能做好一切事情，自然而然地产生了被称为“集中控制”的中央控制计算机系统，需要指出的是系统的信号传输系统依然是大部分沿用4－20mA的模拟信号，但是时隔不久人们发现，随着控制的集中和可靠性方面的问题，失控的危险也集中了，稍有不慎就会使整个系统瘫痪。所以它很快被发展成分布式控制系统（DCS）。 第四代过程控制体系（DCS，Distributed Control System分布式控制系统）：随着半导体制造技术的飞速发展，微处理器的普遍使用，计算机技术可靠性的大幅度增加，目前普遍使用的是第四代过程控制体系（DCS，或分布式数字控制系统），它主要特点是整个控制系统不再是仅仅具有一台计算机，而是由几台计算机和一些智能仪表和智能部件构成一个了控制
注： 目录没弄……；附图我另传，要的进我文库下 摘要 过热蒸汽温度的扰动来源很多，蒸汽流量、燃烧工况、进入过热器蒸汽的热焙、流经过热器的烟气温度和流速等的变化都会使过热蒸汽温度发生变化。而有些扰动间又相互影响，使对象动态过程变得复杂。但归纳起来，主要有三种扰动：蒸汽量、烟气量和减温水量。 本文是针对锅炉过热蒸汽温度控制系统进行的分析和设计。控制系统采用串级控制来控制减温器喷水量以提高系统的控制性能。喷水减温作为调节汽温的手段，根据汽温偏差来改变喷水量。通过使用该系统，可以使得锅炉过热器出口蒸汽温度在允许的范围内变化，并保护过热器营壁温度不超过允许的工作温度。 关键字：扰动来源过热蒸汽控制串级控制系统调节手段
1、生产工艺介绍 1.1 锅炉设备介绍 锅炉是工业过程必不可少的重要动力设备，它所产生的高压蒸汽既可作为驱动透平的动力源，又可作为精馏、干燥、反应、加热等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大，作为动力和热源的过滤，也向着大容量、高参数、高效率的方向发展。 锅炉设备根据用途、燃料性质、压力高低等有多种类型和称呼，工艺流程多种多样，常用的锅炉设备的蒸汽发生系统是由给水泵、给水控制阀、省煤器、汽包及循环管等组成。 燃料与空气按照一定比例送入锅炉燃烧室燃烧，生成的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽，经过过热器形成过热蒸汽，在汇集到蒸汽母管。过热蒸汽经负荷设备控制，供给负荷设备用，于此同时，燃烧过程中产生的烟气，除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，还经省煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气，最后经引风送往烟囱排空。
锅炉设备主要工艺流程图 锅炉设备的控制任务是根据生产负荷的需要，供应一定压力或温度的蒸汽，同时要使锅炉在安全、经济的条件下运行。按照这些控制要求，锅炉设备将有如下主要的控制系统： ①供给蒸汽量适应负荷变化需要或保持给定负荷。 ②锅炉供给用汽设备的蒸汽压力保持在一定范围内。 ③过热蒸汽温度保持在一定范围。 ④汽包水位保持在一定范围内。 ⑤保持锅炉燃料的经济性和安全性。 ⑥炉膛负压保持在一定范围。 1.2 蒸汽过热系统的控制 蒸汽过热系统则是锅炉系统安垒正常运行，确保蒸汽品质的重要部分。本设计主要考虑的部分是锅炉过热蒸汽系统的控制。 过热蒸汽温度的控制任务是维持过热器出口汽温在允许范围内，并且保护过热器使管壁温度不超过允许的工作温度.过热蒸汽温度是锅炉给水通道中温度最高的地方.过热器正常运行时的温度一般接近于材料所允许的最高温度.因此，过热蒸汽温度的上限一般不应超过额定值5℃(额定值为450℃ ).如果汽温偏低，则会降低全厂的热效应和影响汽轮机的安全运行，因而过热蒸汽温度的下限一般不低于额定值10℃。 过热蒸汽温度控制的主要任务就是： ①克服各种干扰因素，将过热器出口蒸汽温度维持在规定允许的范围内，从而保持蒸气品质合格： ②保护过热器管壁温度不超过允许的工作温度。 本次设计以控制减温水流量的变化来阐述对过热蒸汽温度的自动调节。
一、热工过程控制系统课程教学改革1课程教材建设教材是进行课程教学的基本工具，是进行教学工作、有效提高教学质量的重要保证。 该课程在教学中使用过两种正式出版教材，总体来看，所用课程教材内容比较全面。 但是，由于热工过程控制技术和火力发电机组技术的不断发展，教材中有些内容就显得较陈旧，为此根据最新拟定的教学大纲，并参考国内有关火力发电机组最新技术和过程控制相关教材，结合课程组近几年形成的教学经验，编写并出版了热工过程控制系统课程的新教材。 2更新教学内容热工过程控制系统课程内容几乎涉及到本专业先修的所有专业基础课程与专业课程。 在组织课程教学内容上，根据最新出版的教材，每学期课程组依据收集的火力发电机组最新技术和过程控制技术在火力发电机组上的最新应用，在学期末课程组开会集体研究、整理，提炼出必要的内容充实到下个学期的课程教学中，不断更新教学内容，保持教学内容的前沿性和新颖性。 同时注重不同专业课程内容之间的衔接，将检测技术、控制仪表、集散控制系统、锅炉原理、汽轮机原理、智能控制技术与控制系统仿真技术等知识融入到具体的控制系统分析和设计中，以有利于培养学生热工过程控制系统的分析、设计能力。 3改进教学方法和教学手段在课堂纪律管理方面上，制作签到点
名表格，学生上课时自己在签到表格上填写自己的姓名和学号。 通过学生签到点名方法，既节省了全班学生姓名点名所花的时间，同时，也方便教师与学生之间的互动，并加强了对课堂的管理。 在课堂上，通过学生的签到表，可以很方便对应地找到讲话、睡觉、玩手机、戴耳机等学生姓名，可通过点名或点名回答问题等方式提醒学生；与此同时，在课堂上积极跟教师互动、回答问题的学生都根据情况记录，在平时成绩上加分。 在教学方法上，注意运用启发式和互动式教学，课程中的基础知识点尽量讲解得生动形象易懂；对课程的重点和难点问题，在讲解后，采取提问或课堂讨论等互动手段加强学生对重点和难点的理解。 课程教学采用多媒体课件教学，对重要的理论知识及时使用进行仿真，进一步加强理论知识的理解。 比如课程中的重点和难点控制器比例、积分、微分三个参数对控制质量的影响，若是只将三个参数对控制质量影响的结论告诉学生，学生比较难以理解，但是通过仿真就能生动地将控制器的比例带、积分时间、微分时间三个参数变化对控制系统性能的影响通过曲线的形式体现出来，这样就加强了学生对课程内容的深入理解。 4实验教学改革本课程的所有实验都放在热工检测与控制技术实验这一门综合性实验课程，并出版了该实验课程的教材，由实验室老师讲授，并指导学生独立完成实验。 针对热工过程控制系统课程内容，开设了六个实验，包括单容水箱液位数学模型的测试、双容水箱液位数学模型的测试、单回路定值