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锅炉运行时如何控制和调节水位在锅炉的运行过程中，水位是非常重要的一个参数。
如果水位过高或者过低，都会对锅炉的安全和效率产生不良影响。
因此，控制和调节锅炉的水位是锅炉操作过程中的一个重要环节。
为什么需要控制和调节水位在锅炉内部，燃烧产生的热能会转化为水蒸气，进而驱动涡轮发电机产生电能。
而水蒸气的产生需要有足够的水量进行补充，因此保持合适的水位是非常重要的。
水位过高会导致水波打击壁面，加速泥沙进入锅炉，导致锅内管路堵塞，甚至引起爆炸。
水位过低则会使锅炉受热面温度上升，甚至烧坏受热面，同时也会造成燃烧产生的废气难以从锅炉内部排出，影响燃烧效率甚至火灾。
因此，在锅炉运行时，需要对水位进行控制和调节，保持合适的水位。
如何控制和调节水位液位计液位计是目前锅炉监测水位最常用的设备。
液位计的种类很多，常见的有玻璃管式液位计和电极式液位计。
玻璃管式液位计玻璃管式液位计是一种简单的、经济的液位计。
它由一根透明的玻璃管和若干个连接管组成，玻璃管的一端通到锅炉内部，另一端通到锅外，连接管处有一个水箱，用来提供压力，保证玻璃管内的水位与锅内水位一致。
使用玻璃管式液位计时需要注意以下几点：1.液位计要安装在锅炉上部，远离火焰和烟气。
2.液位计要保持清洁，否则会影响观察效果。
3.玻璃管式液位计不能用于高压锅炉上，否则会出现玻璃管破裂的危险。
电极式液位计电极式液位计包括导电杆和探头，通过检测导电杆上两个导电探头之间的电阻来判断水位高低。
电极式液位计适用于高压锅炉，但也存在一些缺点，比如容易受一些物质的影响而失灵。
控制系统锅炉的水位控制系统主要包括控制器、开关、泵和报警器等多个部分。
控制器是水位自动控制的核心部分，能够实现自动控制和调节水位。
开关是用来控制泵的运行，泵则是用来向锅炉中注入水的。
控制器通常包括三种控制方式：自动控制、手动控制和远程控制。
其中，自动控制方式是最常用的，它能够根据预设的水位范围，自动控制泵的启闭和给水量大小，以达到维持锅炉水位的目的。
过程控制与自动化仪表课程设计任务书题目：锅炉液位多回路控制系统设计与实现一、目的：(1) 熟悉液位－流量串级控制系统的结构和组成(2) 熟悉前馈控制系统的结构和组成(3) 掌握液位－流量串级控制系统的投运与参数整定方法(4) 主、副调节器参数的改变对系统性能的影响(5) 研究阶跃扰动分别作用于主、副对象，对系统主控制量的影响(6) 研究前馈控制对系统主控制量的影响(7) 研究锅炉液位三冲量控制系统的构成方式和控制品质(8) 熟悉工业组态软件的使用方法二、设备：(1) EFAT/P-Ⅱ过程控制实验装置(2) 计算机、组态王软件、RS232-485转换器1只，串口线1根(3) 万用表1只三、原理.本次课程设计控制系统的主控对象为锅炉液位，锅炉液位L为主被控参数；副参数为锅炉进水管道流量Q1,前馈参数为锅炉出水管道流量Q2(用水负荷) 。
执行元件为电动调节阀，控制量为阀门开度。
四、内容(1) 根据实验原理图进行方案设计，构建锅炉液位多回路控制系统框图；(2) 利用计算机中组态软件绘制锅炉液位多回路控制系统结构图，通过计算机与调节器的通讯端口采集和显示控制对象各个参量，实现数据实时曲线及历史曲线的调用功能。
(3) 利用实验室装置搭建锅炉液位多回路控制系统结构，调节主、副控制器参数实现控制目标，并利用计算机记录响应曲线。
(4) 在系统达到稳定后，分别输入扰动信号以及前馈扰动作用于控制系统，观察、记录和分析系统的输出响应曲线。
(5) 自行设计方案实现锅炉液位的三冲量的变比值实现方法。
五、提示(1) 副回路是一个随动系统，要求副回路的输出正确、快速的复现主调节器输出的变化规律，以达到对主控制量L的控制目的，因此副调节器可采用P或PI控制。
(2) 调节器参数设置（参考）六、思考问题(1) 如果副回路中的反馈通道开路，系统能否正常运行？(2) 如果主回路中的反馈通道开路，系统能否正常运行？七、报告格式(1) 预习报告封面和正文格式如下：手写，不允许打印，纸张为16K 白纸（不能采用实验报告纸）预习报告封面预习报告正文格式(2) 设计报告封面和正文格式如下：手写，不允许打印，纸张为16K 白纸（不能采用实验报告纸） 设计报告正文中的图形结果可以打印，不允许复印。
锅炉液位控制系统一.锅炉液位控制系统原理概述锅炉是电厂和化工厂里常见的生产蒸汽的设备。
为了保证锅炉的正常运行，需要维持锅炉液位为正常标准值。
锅炉液位过低，易烧干锅而发生严重事故；锅炉液位过高，则易使蒸汽带水并有溢出危险。
因此，必须通过调节器严格控制锅炉液位的高低，以保证锅炉正常安全的运行。
常见的锅炉液位控制系统示意图如图1-1所示。
图1-1锅炉液位控制系统示意图当蒸汽的耗气量与锅炉进水量相等时，液位保持为正常标准值。
当锅炉的给水量不变，而蒸汽负荷突然增加或减少时，引起锅炉液位发生变化。
不论出现哪种情况，只要实际液位高度与正常给定液位之间出现了偏差，调节器均应立即进行控制，去开打或关小给水阀门，使液位恢复到给定值。
二．一阶单回路控制系统分析单回路系统是由四个基本环节组成，即被控对象（或被控过程）、测量变送装置、调节器和执行机构（本系统为调节阀）。
有时为了分析方便起见，往往把执行机构、被控对象和测量变送装置合在一起，称之为广义对象。
这样系统就归结为调节器和广义对象两部分。
然而，一般来说，还是把系统看成上述四个基本环节所组成。
假定有如3-3图所示的水槽，流入量和流出量分别为q1和q2，我们的任务是维持水槽的液位不变。
为了控制液位，就要选择相应的变送器、控制器、和控制阀，并按图3-4所示的原理图构成单回路控制系统。
图3-3 水槽示意图图3-4水槽液位控制系统上图中表示变送器，LC表示液位控制器，sp代表控制器的给定值。
由图3-4我们可以得出单回路控制系统方块图（原理图）如图3-5所示：图3-5单回路控制系统方块图图3-5是锅炉液位控制系统的方框图。
图中，锅炉为被控对象，其输出为被控参数液位，作用于锅炉上的扰动是指给水压力变化的产生的内外扰动；测量变送器为差压变送器，用来测量锅炉液位，并转变为一定的信号输至调节器；调节器是锅炉液位控制系统中的调节器，有电动，气动等形式，在调节器内将测量液位与给定液位进行比较，得出偏差值，然后根据偏差情况按一定的控制律[如比例（P），比例-积分（PI），比例-积分-微分（PID）等]发出相应的输出信号去推动调节阀动作；调节阀在控制系统中执行元件作用，根据控制信号对锅炉的进水量进行调节，阀门的运动取决于阀门的特性，有的阀门与输入信号成正比关系，有的阀门与输入信号成某种曲线关系变化。
基于组态软件的锅炉液位控制系统概述本次实习，我们做了一个小型的锅炉液位控制系统，用实验室的设备模拟工业现场的锅炉控制系统。
在做实验之前，先分析系统组成，各模块的功能，对系统的工艺有一定的认识，知道了系统的原理后在水槽中加满水，上电之前要对电气设备做好电气检查和机械检查，确保操作的安全。
开动电机之前将没用的阀门关闭，打开图中需要的阀门。
其工作过程为电动机将水槽中的水经V39抽到高处水塔的小水塔中，待小水塔中的水满后会自动溢出到大的水塔中，确保了高处的水塔中水的压力恒定。
大水塔中的水会由溢水管流入水槽中，高处的水塔的压力由LT—1即：DBYG 压力变送器测得。
水经V33后由主路的QS智能型电动调节阀或经旁路的电磁阀、V30流过，再通过FE—1即电磁流量传感器后又经V51进入锅炉中，在锅炉底部有LT—2即DBYG压力变送器测的锅炉底部的压力。
加热的水在经V21、FE—2（LDG—电磁流量传感器）、V35、V25后进入水槽中。
图形如下所示：概述图1锅炉介绍1.1锅炉简介锅炉是利用燃料或其他能源的热能，把水加热成为热水或蒸汽的机械设备。
锅炉包括锅和炉两大部分，锅的原义是指在火上加热的盛水容器，炉是指燃烧燃料的场所。
锅炉产生的热水或蒸汽可直接为生产和生活提供所需的热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。
提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。
产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，又叫蒸汽发生器，常简称为锅炉，是蒸汽动力装置的重要组成部分，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。
锅炉承受高温高压，安全问题十分重要。
因此，对锅炉的材料选用、设计计算、制造和检验等都制订有严格的法规。
1．2锅炉的规格锅炉规格表示锅炉生产蒸汽或加热水的能力及水平。
蒸汽锅炉的规格以单位时间内产生蒸汽的数量及蒸汽参数表示，热水锅炉的规格以单位时间内水的吸热量及热水参数表示。
蒸汽锅炉每小时所产生蒸汽的数量称为锅炉的蒸发量，也称锅炉的容量或出力，通常以符号“D”表示，单位为t／h（吨／时）。
锅炉液位控制系统设计实验报告实验目的：1. 掌握锅炉液位控制系统的工作原理，了解常见的液位控制方案。
2. 学习液位传感器的基本原理，并设计并实现一个基于差压传感器的锅炉液位控制系统。
3. 通过实验验证液位控制系统的有效性和稳定性。
实验仪器和设备：1. 差压传感器2. 显示仪3. PLC 控制器4. 冷却塔5. 水泵6. 液压系统7. 电气保护仪实验原理：锅炉液位控制系统的工作原理基于液位的测量和比较，以及相应的控制电路。
常见的液位控制方案有多种，例如浮球传感器、差压传感器、超声波探测器等。
本实验设计并实现的液位控制系统基于差压传感器。
差压传感器是一种能测量液面压力差的传感器，其工作原理基于两个相隔一定距离的孔洞，分别在液位两侧，当液面高低不一时，两孔洞的压力就会不同，导致差压的产生。
根据流体力学原理，液位高度与产生的差压成线性关系，因此通过测量差压即可得知液位高度。
液位控制系统的核心控制器是 PLC 控制器。
PLC 控制器负责对液位信号进行采集和处理，并根据实际需求输出控制信号，控制阀门、水泵等设备的运行。
实验步骤：1. 搭建实验装置：将差压传感器安装在锅炉的水箱上，保证传感器的两个孔洞分别在水面上下两侧，连接传感器与示数仪。
将 PLC 控制器与传感器和执行器（水泵、阀门等）进行连线。
2. PLC 编程：编写 PLC 控制器的程序，实现对液位的控制和保护。
程序中应包含液位传感器的采集功能，液位数据的处理和比较功能，以及对执行器的控制指令。
另外，还需要设置自动保护功能，当液位过高或过低时及时切断加热器、泵等设备的供电，保证设备的安全运行。
3. 实验测试：在实验时，首先注入一定量的水，打开水泵进行循环水处理，同时启动加热器加热。
然后，由 PLC 控制器对液位信号进行采集和处理，控制水泵的开关以维持液位在一定范围内。
实验过程中，应注意观察液位变化和执行器运行状态，并及时调整控制参数。
实验结果与分析：本实验实现了基于差压传感器的锅炉液位控制系统，并通过PLC 控制器对液位信号进行采集和处理，控制水泵的开关以维持液位在一定范围内。
液位控制器项目计划书一、项目背景液位控制器是一种用于监测和控制液体水平的设备，广泛应用于工业自动化领域。
随着工业领域的发展和需求的增加，液位控制器的市场需求也在不断增加。
为了满足市场需求，提高生产效率和产品质量，我们计划开展液位控制器项目，研发一款高性能、高稳定性的液位控制器。
二、项目目标1. 设计研发一款性能稳定、响应速度快的液位控制器；2. 提高液位控制器的精度和可靠性；3. 提高液位控制器的生产效率和降低成本。
三、项目内容1. 研究市场需求和竞争情况，确定项目的技术路线和产品定位；2. 设计研发液位控制器的硬件和软件系统；3. 进行液位控制器的性能测试和优化；4. 打造生产线，进行批量生产；5. 推广和销售液位控制器产品。
四、项目计划1. 项目启动阶段（1个月）-明确项目目标和需求；-确定项目团队和分工；-启动项目立项流程。
2. 市场调研阶段（2个月）-调研市场需求和竞争情况；-确定项目的技术路线和产品定位。
3. 技术研发阶段（6个月）-设计液位控制器的硬件系统；-设计液位控制器的软件系统；-进行性能测试和优化。
4. 生产制造阶段（3个月）-建设生产线；-进行小批量生产；-优化生产流程。
5. 推广销售阶段（1个月）-推广液位控制器产品；-开展销售工作；-根据市场反馈进行产品调整。
五、项目实施方案1. 构建项目团队，各个部门之间合作紧密，确保项目进度和质量；2. 定期召开项目会议，及时沟通项目进展和问题，及时解决；3. 保持与客户和市场的沟通，根据市场需求调整项目方向和产品定位。
六、项目预期成果1. 设计开发一款性能优异的液位控制器产品；2. 提高公司的技术水平和市场竞争力；3. 开辟新的市场份额，实现项目经济效益。
七、项目风险分析1. 技术风险：设计研发过程中遇到技术难题，导致项目延期和成本增加；2. 市场风险：市场需求不足，影响产品销售；3. 生产风险：生产线无法正常运行，导致生产效率低下。
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。
课前准备：多媒体课件制作、演示实验设备调试、以4人/小组进行分组。
一、课程导引——控制系统调试的意义过程控制系统在投运前的一项重要工作就是系统调试，经过调试使控制器的PID参数得到整定，从而使控制系统在稳、准、快的三方面综合指标得到优化。
系统调试方法有多种，并且因系统结构的不同、工艺条件不同而使调试方法也有较大差别，这就要求我们认真学会基本的调试原则，同时还需多实践，不断积累经验，达到熟能生巧。
二、调试知识——控制系统品质指标和调试方法（35分钟）（一）控制系统品质指标要对控制系统实施调试，首先得清楚控制系统的品质指标评价方法，而闭环控制系统的品质指标主要由过渡过程性能反映。
1、闭环控制系统的过渡过程一个处于平衡状态的自动控制系统在受到扰动作用后，被控变量发生变化；与此同时。
控制系统的控制作用将被控变量重新稳定下来，并力图使其回到设定值或设定值附近。
一个控制系统在外界干扰或给定干扰作用下，从原有稳定状态过渡到新的稳定状态的整个过程，称为控制系统的过渡过程。
控制系统的过渡过程是衡量控制系统品质优劣的重要依据。
在阶跃干扰作用下，控制系统的过渡过程有如图1所示的几种形式。
图1 (b)为发散振荡过程，它表明这个控制系统在受到阶跃干扰作用后，非但不能使被控变量回到设定值，反而使它越来越剧烈地振荡起来。
显然，这类过渡过程的控制系统是不能满足生产要求的。
图1 (c)为等幅振荡过程，它表示系统受到阶跃干扰后，被控变量将作振幅恒定的振荡而不能稳下来。
因此，除了简单的位式控制外，这类过渡过程一般也是不允许的。
图1 (d)所示为衰减振荡过程，它表明被控变量经过一段时间的衰减振荡后，最终能重新稳定下来。
图1 (e)所示为非周期衰减过程，它表明被控变量最终也能稳定下来，但由于被控变量达到新的稳定值的过程太缓慢，而且被控变量长期偏离设定值一边，一般情况下工艺上也是不允许的，而只有工艺允许被控变量不能振荡时才采用。
2、过渡过程的质量指标从以上几种过渡过程情况可知，一个合格的、稳定的控制系统，当受到外界干扰以后，被控变量的变化应是一条衰减的曲线。
摘要集散控制系统（Distributed control system）是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称DCS系统。
该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人-机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。
DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。
关键字：集散控制系统；微处理器；最优化控制目录1. 概述 (1)2.通用版及嵌入版MCGS组态软件 (5)2.1锅炉液位控制工程文件建立 (5)2.2锅炉液位控制画面设计 (11)3.被控对象设计 (17)3.1实验装置简介 (17)3.2被控对象特性说明（过程工艺分析） (18)3.3被控对象的结构设计 (18)3.4被控对象工艺流程图 (19)4.控制系统设计 (19)4.1控制系统原理分析及控制方案设计 (19)4.2一次仪表选型设计 (21)4.3 DCS选型设计 (25)5.DCS组态设计 (26)5.1 DCS硬件组态设计 (26)5.2 DCS软件组态设计 (28)5.3 DCS系统闭环运行调试结果分析与说明 (32)5.设计总结与体会 (34)6.参考文献 (35)1. 概述集散控制系统（Distributed control system）是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称DCS系统。
该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人-机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。
液位控制方案范文液位控制是工业生产过程中的重要环节，它涉及到液体的加工、输送、储存等多个方面。
液位的控制有效地提高了生产效率、保证了产品质量和安全，因此液位控制方案的设计和应用是十分关键的。
本文将介绍一种液位控制方案，并对其原理、应用范围、优势和注意事项进行分析和讨论。
一、液位控制方案的原理液位控制方案主要基于液位传感器的测量结果，通过比较测量结果与预设值，来控制液位的升降。
常见的液位传感器有浮子式、电容式、超声波式等多种类型。
其中，浮子式液位传感器是最常用的，其原理是利用浮子的上浮和下沉来判断液位的高低。
当液位上升时，浮子跟随液面上浮，浮子与控制系统之间的机械联动装置被拉动，从而产生一个信号，告知控制系统液位上升。
相反，当液位下降时，浮子下沉，机械联动装置产生信号告知液位下降。
控制系统根据浮子的上浮和下沉信号，来控制液位的升降，以维持液位在设定范围内。
二、液位控制方案的应用范围液位控制方案广泛应用于化工、石油、食品、医药等行业。
例如，在化工行业中，液位控制方案可以用来控制反应釜的进料和排放，以保证反应的稳定性和产品的质量。
在石油行业中，液位控制方案可以用来控制油罐的注入和排放，以保证油罐的安全和使用寿命。
在食品行业中，液位控制方案可以用来控制槽罐的液位，以保证食品的储存和加工质量。
在医药行业中，液位控制方案可以用来控制药液的注射和排出，以保证药品的灌装准确和生产质量。
三、液位控制方案的优势1.自动化程度高：液位控制方案采用自动控制系统，可以实现全自动化操作，减少了人工干预的可能性，提高了生产效率。
2.精确度高：液位控制方案采用先进的传感器和控制器，可以实时监测和调节液位，精确控制在设定范围内，大大提高了产品质量和安全性。
3.灵活性强：液位控制方案可以根据实际需要进行调整和优化，适应不同工艺和工况的要求，具有较强的适用性。
4.安全性高：液位控制方案可以及时发现液位异常情况，并及时采取措施进行干预和处理，保证了生产过程的安全性。
湖州职业技术学院 《过程控制与自动化仪表》 教 案
讲说人：高志宏 机电工程分院
2006年12月 本次课标题：1）课程导引；2）锅炉液位定值控制方案 授课班级 上课 时间 周 月 日 第 节 上课 地点
过程控制实验室
周 月 日 第 节
教 学 目 的
用控制理论组成合理的液位定值控制系统。
教学 目标
能力（技能）目标 知识目标 1、能正确分析单回路控制原理，并正确应用。 2、能绘制规范的控制系统结构图和方框图。 1、掌握单回路反馈控制原理。 2、熟悉常用仪表的图形符号表示方法。
重点 难点 及 解决方法 重点：单回路反馈控制原理、系统结构图和方框图。
难点：反馈控制原理的合理应用。 解决办法：采用对比法——以人工控制液位的方法，引出单回路控制原理，并对比分析各部分功能；在控制实现的难点解决采用——理论分析、结合实物系统加以分析与说明。
参考资料
[1] 高志宏主编，《过程控制与自动化仪表》，浙江大学出版社，2006年 [2] 厉玉鸣主编，《化工仪表及自动化》，化学工业出版社，2004年. [3] 王森等主编，《仪表工试题集》，化学工业出版社，2003年第二版. [4] 解怀仁、杨彬彦主编，《石油化工仪表控制系统选用手册》，北京，中国石化出版，2004年 [5] 吴勤勤主编，《控制仪表及装置》，化学工业出版社，2002年第二版. 课前准备：多媒体课件制作、演示实验设备调试、以4人/小组进行分组。 一、感知——自动化技术的神奇（15分钟） 1、图片展示 利用多媒体展示自动化技术在石油、冶金、化工、机械等行业的应用，以了解自动化技术的神奇与重要性。
2、技术说明 结合图片教师对断续过程控制（如加工过程自动化、数控技术等）和连续过程控制作及时解释，并说明本课程应用范围属连续过程控制，主要是对温度、压力、流量、物位等参数进行控制。
二、明确课程目标与考核方法（30分钟）
1、问题提出——拟定电加热锅炉自动控制方案。 锅炉是一个产生蒸汽的热能设备，在工业上有极其广泛的应用。由于加热方式的不同其控制方法有一定的差别，但液位控制方法基本相同。图1是电加热锅炉的简易流程图，电加热器加热水产生一定压力的水蒸汽，并通过上部的输汽管供给用户或下一个工序，为了及时补充因蒸发而不断减少的锅炉水量，在锅炉下部用水泵连续的加入冷水。 工艺基本要求：1）产生的蒸汽必须压力恒定以满足用户需求；2）由于用户的蒸汽用量经常变化，造成锅炉液位上下变动而导致危险，应采取措施以保证锅炉的运行安全。 根据工艺要求，请学生以小组为单位进行讨论，初步拟定一个自动控制方案。
2、集体讨论 选取1～2个小组，由代表汇报小组讨论后形成的集体意见。 3、教师点评、提出教学要求 学生积极参与、开动脑筋寻求合理的处理方法的学习精神应充分肯定，但从小组代表的汇报情况，电加热锅炉的自动控制方法还存在许多不足之处，个别小组根本无从下手。 电加热锅炉的自动控制，在工业上将其分为二个问题：1）电加热的恒温自动控制；2）液位的定值自动控制。其实现并不难，事实上本课程正是以电加热锅炉自动控制为实例，来介绍过程控制及自动化仪表的应用技术，同学们经过一学期的学习与训练，不仅能掌握电加热锅炉自动控制的实现，同时，基于此能解决工业上常见的自动控制问题。 通过本课程学习，使同学们掌握基本的过程控制理论及自动化仪表知识
基础上，重点学会——常用仪表的选用与维护、典型控制系统的调试与投运、简单控制系统的开发与实施。 整个课程设计一个大的总体项目——电加热锅炉自动控制系统开发与实施。 4名同学一组，各组在整个学期学习过程中必须完成基本篇的四个项目——单回路液位控制系统集成与调试、液位流量串级控制系统集成与调试、单回路温度控制系统集成与调试、
图1 电加热锅炉的简易流程图 电加热锅炉恒温供水控制系统的开发与实施。前三个项目属于学习和探索，每次按项目要求通过“教、学、做”一体化的教学方法，完成系统集成与调试任务，主要是熟悉系统组成原理、学会仪表的使用、掌握系统调试方法、验证实验结论。第四个项目为综合实践项目，要求综合应用知识与各种方法，完成电加热锅炉恒温供水控制系统开发与实施，通过组内学生之间的分工与协作，自我分析问题、解决问题，以强化综合应用能力的培养，最后每组集体答辩。提高篇的二个训练项目——基于SLPC可编程调节器的蒸汽流量温压补偿测量、锅炉二冲量控制系统开发。至此，锅炉二冲量实用控制系统的开发与实施已基本完成。 改革考核方式
（1）对学生实行以能力为中心的开发性项目式考核：第一，考核范围开放，以项目作为主要依据；第二，考核方式开放，以项目在学习过程中进行；第三，考试标准开放，以项目要求作为主要评分标准；第四，考核知识点与技能点全面开放，以项目带动知识点的学习。 （2）全程化考核：学习过程的全程化考核，考核内容包括学生平时课堂参与状况、作业完成情况、实践教学的表现等；平时考核、项目考核、期末考试各占总分数的20%、50%、30%。 （3）考核形式多样化：包括课堂展现、笔试、口试、现场演示，每一种考核形式都赋予了分数。 图2 课程项目结构图 三、知识学习——确定控制方案（20分钟） 确定控制方案是自动控制系统开发的第一步，也是最关键的一步。为此，我们就第一个子项目——锅炉液位定值自动控制的控制方案进行讨论。为了突出液位控制问题、便于分析与实现，对锅炉的工艺流程稍作变动——水从上部（上一个工序）连续不断地流入锅炉中，并经下部管路送出。
1、存在问题 从流程图可以看出，由于流入量的波动会引起锅炉液位的波动，严重时会溢出或流空。
液位定值控制 液位流量控制 水温定值控制 恒温压供水实践 智 能 PI D 调 节 器 串级控制 简单控制 综合控制 15课时 14课时 11课时 一周
简单控制
温压补偿测量 锅炉液位控制 12课时 16课时 简单控制
前馈反馈 可
编程调节器
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基 本 篇 因此，必须采取措施防止锅炉液位的波动。 2、解决方法 最简单的解决方法是操作人员以锅炉液位为操作指标，以改变进水阀门开度为控制手段。当液位上升时，将进水阀门开小，液位上升越多，阀门开得越小；反之，当液位下降时，就开大出口阀门，液位下降越多，阀门关得越大。通过控制出口阀门开度而使液位保持在这一高度上，这样就不会出现锅炉液位过高或液位过低而出现危险。归纳起来，操作人员所进行的工作有三方面： （1）检测——用眼睛观察玻璃管液位计（测量元件）中液位的高低，并通过神经系统告诉大脑； （2）运算（思考）、命令——大脑根据眼睛看到的液位高度，加以思考，并与要求的液位进行比较，得出偏差的大小和正负，然后根据操作经验，经思考，决策后发出命令； （3）执行——根据大脑发出的命令，通过手去改变阀门开度，以改变流出量Q，从而把液位保持在所需高度上。 眼、脑、手三个器官，分别担负了检测、运算和执行三个任务，来完成测量、求偏差、再控制以纠正偏差的全过程。
3、控制方法改进 由于人工控制受到生理上的限制，满足不了大型现代化生产的需要，为了提高控制精度和减轻劳动强度，可以用一套自动化装置来代替上述人工操作，这样，就由人工控制变为自动控制了。锅炉和自动化装置一起构成了一个自动控制系统，如图4所示。如果绘制工艺控制流程图，一般表示成图5的形式，由图可知，自动化装置主要包括三部分。
图3 人工液位调节过程 图4 液位自动控制 图5 带控制点的工艺流程图 （1）测量元件与变送器——图中以 表示液位变送器。它的作用是测量液位，并将液位的高低转化为一种特定的信号（如标准电流信号、标准气压信号、电压等）。 （2）自动控制器——图中以 表示液位控制器。它接受变送器送来的信号，与工艺要求的液位高度相比较，得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果，用特定
LT LC 信号（电流或气压）发送出去。 （3）执行器——通常指控制阀，它和普通阀门的功能一样，只不过它自动地根据控制器送来的信号值改变阀门的开启度。 显然，这套自动化装置具有人工控制中操作人员的眼、脑、手的部分功能。因此，它能完成自动控制贮中液位高低的任务。
四、技能提高——控制系统图绘制（20分钟）
1、控制系统流程图的规范表示 为了表示控制流程图，一般用小圆圈表示某些自动化装置。圈内写有两位（或三位）字母，第一位字母表示被测变量，后继字母表示仪表的功能，常用被测变量和仪表功能的字母代号见表6-1。 表1 被测变量和仪表功能的字母代号
字 母 第一位字母 后继字母 被 测 变 量 修 饰 词 功 能 A 分析 报警 C 电导率 控制（调节） D 密度 差 E 电压 检测元件 F 流量 比（或分数） I 电流 批示 K 时间或时间程序 自动-手动操作器 L 物位 M 水分或湿度 P 压力或真空 Q 数量或件数 积分、累积 积分、累积 R 放射性 记录或打印 S 速度或频率 安全 开关、联锁 T 温度 传送 V 粘度 阀、挡板、百叶窗 W 力 套管 Y 供选用 继动器或计算器 Z 位置 驱动、执行或未分类的终端执行机构
2、控制系统方块图的绘制 在研究自动控制系统时，为了能更清楚地表示出一个自动控制系统各个组成环节之间的相互影响和信号联系，便于对系统进行分析研究，往往将表示各环节的方块根据信号流的关系排列起来，组成自动控制系统的方块图。图6即是这个液位自动控制系统的方块图。
