一、实验目的
1．了解单回路温度定值控制系统的结构与组成。
2．研究不同控制器对温度系统的控制作用。
3. 掌握PID参数整定的方法。
二、 实验设备
1．
过程控制综合实验装置—DDC控制模块
2．计算机及MCGS组态软件—DDC控制实验_ModBusRTU.MCG
3．实验专用线若干及RS485转232通讯线一根。
三、实验原理
本实验采用计算机控制,将锅炉的水温控制在设定温度。根据加热器温度变送输出给计算机，计算机根据PID运算，然后控制输出信号。通过调压模块，调整电加热器的功率，使得锅炉里水的温度控制在设定的温度。也可控制加热器外层冷却水的流量（温度），控制锅炉内胆的水温。
锅炉内胆温度控制系统原理方块图如图3.31所示。
图3.31 锅炉内胆温度控制系统原理图
四、实验步骤与内容
1．了解实验装置中的对象，流程图如图3.32所示。
图3.32 锅炉内胆温度控制系统流程图
2．按要求接好实验导线和通讯线。
使用485转232通讯线将控制台侧边DDC通讯口 “COM1” 与上位机连接。
在传感器信号输出区域，将锅炉温度信号 TT用实验线连接到DDC控制模块的AI0信号输入端，正负一一对应。
将DDC控制模块输出信号AO0连接到执行器控制信号输入区的加热器 控制信号端口，AO1连接到变频器控制信号端口，正负一一对应。
3．先将手动阀门2V3打开，关闭2V1、2V2、V5。
4．先打开控制台左侧的总电源开关，按“Start”按钮启动设备，再打开DDC电源开关。
5．运行计算机上的 DDC控制实验_ModBusRTU.MCG工程，选择“系统管理”下拉菜单中的“用户登录”，出现“用户登录”界面。点击“确认”，用户登录完毕。
图3.34 用户登录界面
6．点击“确认”，用户登录完毕。选择“单回路控制实验”下拉菜单中的“锅炉内胆温度控制实验”。出现如下的“锅炉内胆温度控制实验”界面。
图3.35锅炉内胆温度控制实验界面
7．点击“参数设置”，出现如下界面。
图3.36 参数设置界面
8.将AI0设置为0 – 100，点击退出，参数设置完毕。
9．在控制台面板上打开变频器开关，打开变频器启停开关
10.观察锅炉水标，水位在水标的2/3以上，停止变频器。
11.在控制台面板上打开加热器电源开关。
12.按本章第一节中的经验法或动态特性参数法整定调节器参数，选择PI控制规律，并按整定后的PI参数进行调节器参数设置。
Ts=1 （参考值）
SV=30 （参考值）
Kc=20 （参考值）
Ti=150 （参考值）
Td=0 （参考值）
阀门开度OP=100（参考值）
13.选择计算机控制方式。
14．稳定后，分别适量改变调节仪的P及I参数，用计算机记录不同参数时系统的阶跃响应曲线。
15．分别用P、PD、PID三种控制规律，用计算机记录不同控制规律下系统的阶跃响应曲线。
16．实验结束后，停止变频器运行，关闭变频器电源，关闭漏电保护器，拆除实验线。
五、实验报告要求
1．画出锅炉内胆温度控制系统的结构框图。
2．用实验方法整定PI控制器的参数，写出整定过程。
3．比较不同PID参数对系统的性能产生的影响。
4．分析P、PI、PID三种控制规律对本实验系统的作用。
六、思考题
1． 温度控制PID 有什么特点？如何减小超调量和快速达到平衡。
2． 如果锅炉内胆不采用循环水，那么锅炉夹套的温度控制效果会怎样？
一、概述：
工业锅炉模拟实训装置采用半实物仿真技术，将锅炉的各个被控量，如锅炉汽包水位、锅炉送风量、锅炉引风量、过热汽（水）温等进行模型化（通过单片机程序设计来实现各种变量的输入输出状态及相互关系）处理，对锅炉各个主要部件，如锅炉、过热器、减温器、省煤器、空气预热器、引风机、送风机等，采用模拟设备进行模拟。这样既体现了锅炉的内部结构，又包含了对锅炉主要工艺流程（如锅炉冷态开车、正常操作、正常停车）地操作与控制。工业锅炉模拟实训装置适用于建筑环境与设备工程、热能与动力工程、锅炉运行与检修等专业的锅炉实训教学，同时也可满足国家职业资格的锅炉操作工初级工、中级工、技师的培训鉴定。
二、工业锅炉模拟实训装置特点：
1.本锅炉实训装置以教材中典型的锅炉结构为依据，具有较好的通用性和综合性，能够满足大多数锅炉结构、工艺及控制方面的实训教学要求。
2.通过使用工业锅炉模拟实训装置，学生可以掌握工业锅炉的工艺流程以及锅炉液位、温度、流量、压力的控制方法。
3.通过实训，学生可以熟悉和掌握锅炉的冷态开车步骤、控制系统的投运方法、步骤以及各控制回路参数的整定等。
4.锅炉各个被控制量的模型化设计代码完全开放，学生可以进行二次开发或课程设计。
三、工业锅炉模拟实训装置技术性能：
输入电压：单相三线～220V±10% 50HZ
工作环境：环境温度范围为-5℃～+40℃
相对湿度＜85%（25℃）海拔＜4000m
四、系统组成：
1.锅炉设备主要由锅炉（含炉膛、水冷壁、双锅筒、对流管等）、过热器、减温器、省煤器、空气预热器、引风机、送风机、烟管等组成。
2.控制模型信号板将锅炉中的汽包水位、锅炉送风量、锅炉引风量、过热水（汽）温各采用一套控制模型信号板来对其正常工作信号进行模拟。
3.动力设备及执行器锅炉系统的动力设备及执行器主要有：风机2只、比例阀2只、变频器2只。
4.锅炉控制柜锅炉控制柜主要由控制器（西门子S7-200PLC）、监控仪表、供电电源等设备组成。
5.锅炉监控软件监控软件采用北京昆仑通态的MCGS组态软件进行工程组态，该软件是一套基于Windows平台，并用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，可运行于Microsoft Windows 95/98/NT/2000/XP等操作系统。组态软件为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。上位机软件除了锅炉实训系统的数据监控和报表输出外，同时还将对锅炉的冷态开车操作过程、锅炉的运行工况等进行流程控制。
五、工业锅炉模拟实训装置实训项目：
1.汽包水位的测量与控制
2.锅炉送风量的控制
3.锅炉引风量的控制
4.汽（水）温的控制
5.锅炉的冷态开车
6.锅炉的正常停车
