北华大学过程控制实习实习题目：电阻炉温度控制系统班级学号：_________________________ 姓名：_________________________ 专业名称：_________________________ 指导教师：_________________________ 2014年3月24日前言在大二的课程里我们学习了自动控制系统、过程控制工程及工业自动化仪表等课程。

我们学习到了许多关于自动控制方面的理论知识，但实践是检验一切真理的标准，只有真真正正的将理论与实践相结合。

用理论来指导实践，用实践来检验并完善理论。

为了使提高我们的动手能力及理论相结合的能力，学校组织了为期三周的关于电阻炉温度控制系统的生产实习。

生产实习为期三周，分为两阶段。

第一阶段为第一周，在这一周里，我们要了解温度控制系统所用到的仪器仪表及理论知识，学习使用组态王这一生产模拟软件并用它将温度控制系统的整个控制过程做成动态模拟动画。

第二阶段为第二、第三两周，在这段时间里，我们需要学会PID自整定控制仪、无纸记录仪及可控硅三相调功器的功能、使用方法以及校准。

画出整个系统的电气原理图及仪器仪表的电路接线图。

利用4:1衰减曲线法来调节PID的控制参数，以实现无偏差控制的控制目标。

经过三周的生产实习能够更好的做到学以致用，将理论实际相结合，用理论来指导实践，用实践来完善理论。

目录第一部分系统简介及工艺流程 (1)1.1系统简介 (1)1.2双向可控硅 (2)1.3三相电阻炉 (3)1.4K型热电偶 (5)1.5温度变送器 (9)1.6无纸记录仪 (10)1.7工艺流程图 (13)第二部分零点调整及量程调整 (14)2.1零点调整 (14)2.2量程调整 (18)第三部分静态特性及动态特性 (18)3.1静态特性及动态特性的定义 (18)3.2实验步骤 (19)3.3PID的参数整定口诀 (20)3.4积分饱和问题 (20)第四部分参数整定及投运 (22)4.1在纯比例作用的参数整定 (22)4.2在比例积分作用下的参数整定 (24)4.3比例积分微分的参数整定 (25)4.4系统的投运 (26)第五部分组态王软件的应用 (27)5.1组态王软件的简介 (27)心得体会 (28)参考文献 (30)附录一 (31)附录二 (32)附录三 (33)附录四 (34)1.2双向可控硅1）工作原理：图 2 双向可控硅原理图双向可控硅属于NPNPN五层器件，三个电极分别是T1、T2、G。

因该器件可以双向导通，故除门极G以外的两个电极统称为主端子，用T1、T2。

表示，不再划分成阳极或阴极。

其特点是，当G极和T2极相对于T1，的电压均为正时，T2是阳极，T1是阴极。

反之，当G极和T2极相对于T1的电压均为负时，T1变成阳极，T2为阴极。

双向可控硅由于正、反向特性曲线具有对称性，所以它可在任何一个方向导通。

2）功能及作用：可以整流、调压、调整，开关，控制温度。

3）相关技术参数：IT(AV)--通态平均电流 VRRM--反向反复峰值电压IDRM--断态重复峰值电 ITSM--通态周波不反复浪涌电流VTM--通态峰值电压 IGT--门极触发电流VGT--门极触发电压 IH--维持电流dv/dt--断态电压临界上升率di/dt--通态电流临界上升率Rthjc--结壳热阻 VISO--模块绝缘电压Tjm--额定结温 VDRM--断态重复峰值电压IRRM--反向重复峰值电流 IF(AV)--正向平均电流1.3三相电阻炉（采用角接）1）定义及工作原理：电阻炉是利用电流使炉内电热元件或加热介质发热，从而对工件或物料加热的工业炉。

电阻炉在机械工业中用于金属锻压前加热、金属热处理加热、钎焊、粉末冶金烧结、玻璃陶瓷焙烧和退火、低熔点金属熔化、砂型和油漆膜层的干燥等。

电阻炉的工作原理是利用电的热效应，以电为最基础能源，通过电热元件将电能转化为热能，在炉内对金属进行加热。

电阻炉和火焰比，热效率高，可达50－80℅，热工制度容易控制，劳动条件好，炉体寿命长，适用于要求较严的工件的加热，但耗电费用高。

2）安装需注意：①安装前首先按基础图检查地基是否符合要求。

②检查炉子附件是否齐全，运输过程有否损坏，炉衬有无开裂和塌陷，电热元件有否拆断和脱离搁砖现象。

③电阻炉烘干前，应用万用表测量电热元件与炉壳间的电阻，不允许有短路现象。

烘干后，应用500V兆欧表测量冷态绝缘电阻值不小于0.5兆欧。

④电阻炉的工作电压超过36V时，应有良好的接地装置。

炉壳外裸露的带电部分和传动装置，应加保护罩壳。

为保证操作安全可靠，要设置必要的保护措施，如过流继电器、压力继电器和自动断路开关等。

⑤电控、温控柜应安置在炉子一侧，不能距炉子太远。

控制柜后门距墙壁要大于600mm，元件板支架要用地脚螺栓固定。

各种管路要按规定涂上不同颜色，以示区别。

⑥易燃或有爆炸危险的气源，应放在专用的安全隔离房间。

并式电阻炉一般安装在地坑中，炉盖标高在地面上500mm左右。

炉子主回路电缆和热电偶补偿导线应敷设在地沟中，上面覆盖板。

3）角接法：角形接法连接是把三相绕组的首端和尾端依次相连。

接法如下图所示。

三角形接法，有助于提高电机功率，缺点，启动电流大，绕组承受电压（380V)大！对电阻丝的绝缘要求更高！图3 角接法1.4 K型热电偶1）工作原理：图4热电偶原理图热电偶是目前应用广泛、简单的温度传感器，也是有源热电传感器的主要类型，他在很多方面具备了一种理想温度传感器的条件。

热电偶测温时基于热电效应。

在两种不同的导体（或半导体）A和B组成的闭合回路中，如果他们两个结点的温度不同，则回路中产生以个电动势，通常称这种电动势为热电动势，这就是热电效应。

K（镍铬-镍硅）型热电偶和其它型号热电偶的工作原理相同，如图所示，K型热电偶是以镍铬合金为正极，镍硅合金为负极的两导体的一端焊接而成的。

这两根导体的焊接端称为K 型的热电极，其焊接端为热端，非焊接端为冷端。

在进行温度测量时，将热端插入被测的物体介质中，使其热端感受到被测介质的温度，其冷端置于恒定的温度下，并用连接导线连接电气测量仪表。

由于两端所处的温度不同，在回路中就会产生热电势，在保持冷端温度不变的情况下，产生的热电势只随其热端温度而变化，因此，用电气测量仪表测得热电势的数值后，便可求出对应的温度数值。

2）使用场合及使用要点可测量0～1300℃的介质温度，适宜在氧化性及惰性气体中连续使用，短期使用温度为1200℃，长期使用温度为1000℃，其热电势与温度的关系近似线性，价格便宜，是目前用量最大的热电偶。

Ｋ型热电偶是抗氧化性较强的贱金属热电偶，不适宜在真空、含硫、含碳气氛及氧化还原交替的气氛下裸丝使用；当氧分压较低时，镍铬极中的铬将择优氧化，使热电势发生很大变化，但金属气体对其影响较小，因此，多采用金属制保护管。

使用要点：①热电偶导体及套管的传热可能引起测温误差。

为了减少此种影响，应注意热电偶在被测介质中插入深度。

②与热电偶相配的仪表必须是高输入阻抗的，保证不从热电偶取电流，否则测出的是端电压而不是电动势。

最好用直流电位计，或由场效应管、运算放大器等元件构成的电路与热电偶相配合。

③应注意寄生电动势引起的误差。

因为热电动势很小，如果导线、接线端子、切换开关等金属材料不同而有接触电动势，或由于温度分布不均而又温差电动势。

都会对测量结果有影响。

3）相关技术参数：①输入输入类型：K、E、S、B、T、J等型热电偶，本系统采用K型热电偶温度量程范围：输入阻抗：≥20KΩ，冷端温度补偿：-15～+75℃②输出输出电流：4～20mA 输出回路供电：12～30VDC，最小工作电压：12VDC③综合参数标准精度：±0.2%温度漂移：基本误差/10℃热电阻引线补偿：±0.1%（0～10Ω）工作环境温度：-20～+70℃负载变化影响：±0.1%（允许负载范围内）电源变化影响：±0.1%（12～30V）开机响应时间：<1S（0～90%）防护等级：IP00/IP54（传感器防护等级决定）电磁兼容：符合IEC61000,EN610001.5 温度变送器1）作用及功能：作用：温度变送器是将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表，主要用于工业过程温度参数的测量和控制。

电流变送器是将被测主回路交流电流转换成恒流环标准信号，连续输送到接收装置。

功能：线性化输出4~20mA标准电流信号；采用环氧树脂浇注工艺，防震，防潮；热电偶变送器冷端自动补偿；温度模块内部采用环氧树脂浇注工艺，适用于各种恶劣和危险场所使用；采用热电偶温变，可免用补偿导线。

图 5 温度变送器2）相关技术参数：执行标准：IEC688：1992，QB 输入范围：-60℃~175℃精度等级：≤0.5%.F.S 整机功耗：≤0.5VA绝缘电阻：≥20MΩ(DC500V) 响应时间：≤350mS 工作环境：-10℃~50℃，20%~90%无凝露贮存环境：-40℃~70℃，20%~95%无凝露1.6 无纸记录仪1)功能：图 6 无纸记录仪外观①及时性；②自动报警系统；③在局部区域出现异常情况，可自动关闭相关阀门，防止事故发生；④提高统计数据的准确性；⑤系统维护量小；⑥各项参数一目了然；⑦后方作为数据服务器的计算机通过无线方式接收数据后，不但本机可以显示、进行数据处理和报表打印，而且可通过网络达到数据共享。

⑧双重记录功能。

无纸记录仪和后方计算机同时记录，互为冗余，可较好的防止数据丢失，即使计算机中的数据由于各种原因丢失，可方便的从记录仪中取回历史数据。

⑨本系统现场部分采用无纸记录仪，集采集、控制、记录、显示于一体，结构简单，功能强大。

⑩配备了配套的计算机管理软件，用户可根据需要，十分方便的组态自己所需的画面及处理数据。

2）使用方法：运行前首先进行仪表系数的设定，确定流量计接线无误、接地良好后方可使用。

定期对流量计管道进行清洗、检查和复校。

设有润滑油或清洗液注入口的流量计，应按说明书的要求定期注入润滑油或清洗液，以维护叶轮良好运行。

监查显示仪表状况，评估显示仪表读数，有异常要及时检查。

过滤器清洁，不能被杂质堵塞，可以从其入口、出口处压力表读数差的增大来判断出，出现堵塞及时排除，否则，会严重降低流量。

为了保证流量计的精确度，现场应配备在线校验设备，必须经常对流量计校验。

3）相关技术参数：性负载）默认为常开触点最多4路模拟量变送输出，4～20mADC, 负载电阻小于600Ω基本误差：±0.2%F·S数据备份和转存：256M-1G 优盘可选（USB 接口）热电偶冷端补偿误差：±1℃断电保护：内置FLASH 存储器，保护参数和历史数据，断电后数据可永久保存。