项目三！ 电加热控制系统 集成与调试 模块一 电加热温度控制方案 湖州职业技术学院机电工程分院
1 模 块 一 电加热温度控制方案 湖州职业技术学院机电工程分院 项目三 电加热控制系统 集成与调试
一、作业点评 (一)题目要求 加热炉温度控制系统如图1所 示，根据工艺要求，出现故障 冷介质 时炉子应当熄火。试说明调节 热介质 阀的气开、气关型式，调节器 燃料 的正反作用方式，并简述控制 系统的动作过程。 图1加热炉控制系统图 从实际工艺要求可知：为了在控制阀气源断气时，炉温不继续升高，以 防烧坏炉子，应采用气开阀（断气时关闭），是“正”作用。炉温是随燃 料的增多而升高的，所以炉子也是“正”作用的。所以根据反馈控制原理 调节器必须为“反”作用，才能当炉温升高时，使阀门关小，炉温下降。 其红作过程如下：温度↑一→温度变送器输出↑→调节器输出！一→调节阀开度 一燃料输出→温度↓
2 一、作业点评 (一)题目要求 加热炉温度控制系统如图1 所 示，根据工艺要求，出现故障 时炉子应当熄火。试说明调节 阀的气开、气关型式，调节器 的正反作用方式，并简述控制 系统的动作过程。 T C 加热炉 冷介质 热介质 燃料 从实际工艺要求可知：为了在控制阀气源断气时，炉温不继续升高，以 防烧坏炉子，应采用气开阀（断气时关闭），是“正”作用。炉温是随燃 料的增多而升高的，所以炉子也是“正”作用的。所以根据反馈控制原理， 调节器必须为“反”作用，才能当炉温升高时，使阀门关小，炉温下降。 其工作过程如下：温度↑→温度变送器输出↑→调节器输出↓→调节阀开度 ↓→燃料输出↓→温度↓。 图1 加热炉控制系统图
二、加热控制的意义 从本次课开始我们将讨论温度控制 问题。温度控制在工业生产中具有 极广泛的应用，根据加热介质的不 同，大致可分为二类：一是燃烧加 热方式，另一种是电加热方式。后 者由于使用安全、效率较高、环保 节能、控制方便等优越性，越来越 加热器 受到重视与应用。因此我们将以电 加热模拟锅炉恒温控制系统的集成 出水 与调试技术，以使大家对温度控制 空 技术有一基本认识，并学会应用。 3
3 二、加热控制的意义 从本次课开始我们将讨论温度控制 问题。温度控制在工业生产中具有 极广泛的应用，根据加热介质的不 同，大致可分为二类：一是燃烧加 热方式，另一种是电加热方式。后 者由于使用安全、效率较高、环保 节能、控制方便等优越性，越来越 受到重视与应用。因此我们将以电 加热模拟锅炉恒温控制系统的集成 与调试技术，以使大家对温度控制 技术有一基本认识，并学会应用
2、 理论分析 温度 位式控制方案 (一)双位控制 当e>0或e0时 u=Umax U Umin o 开位 关位 理想的双位控制特性图 双位控制示例
4 三、理论分析——温度 位式控制方案 u = umax u = umin 理想的双位控制特性图 当e>0或e0时 （一）双位控制 u 开位 关位 e J 双位控制示例
三、理论分析一温度 位式控制方案 (二)具有中间区的双位控制 带中间区的双位控制规律 带中间区的双位控制过程
5 带中间区的双位控制规律 带中间区的双位控制过程 （二）具有中间区的双位控制 三、理论分析——温度 位式控制方案 u 开 关 e P t t T TO t L T 0 t h
三、理论分析 —温度 位式控制方案 双位控制的特点及应用 双位控制器结构简单、成本较低、易于实现，因此 应用很普遍。常见的双位控制器有带电触点的压力表 带电触点的水银温度计、双金属片温度计、动圈式 双位批示调节仪等。在工业生产中，如对控制质量要 求不高，且允许进行位式控制时，可采用双位控制器 构成双位控制系统。如空气压缩机贮罐的压力控制， 恒温箱、电烘箱、管式加热炉的温度控制等就常采用 双位控制系统
6 双位控制的特点及应用 双位控制器结构简单、成本较低、易于实现，因此 应用很普遍。常见的双位控制器有带电触点的压力表 、带电触点的水银温度计、双金属片温度计、动圈式 双位批示调节仪等。在工业生产中，如对控制质量要 求不高，且允许进行位式控制时，可采用双位控制器 构成双位控制系统。如空气压缩机贮罐的压力控制， 恒温箱、电烘箱、管式加热炉的温度控制等就常采用 双位控制系统。 三、理论分析——温度 位式控制方案
三、理论分析—温度位式控制方案 (三)多位控制 三位控制规律特点 00 当被控变量在某一个范 围内时，执行器可以处于 509 某一中间位置，以使系统 中物料量或能量的不平衡 状态得到缓和，这就构成 三位控制器特性示意唇 了三位式控制规律
7 （三）多位控制 三位控制器特性示意图 当被控变量在某一个范 围内时，执行器可以处于 某一中间位置，以使系统 中物料量或能量的不平衡 状态得到缓和，这就构成 了三位式控制规律。 三位控制规律特点 三、理论分析——温度位式控制方案
(三)三位控制器 高 中低总 表1电炉加热系统三位控制工作情况表 ⑦☑⑦☑☑☑ 继电器工作情况 指针位置 闭合 闭合 断开 闭合 断开 断开 220 在加热炉中，采用XCT型动圈式三位指示调节仪 进行温度的三位控制
8 乙 甲 － ＋ 220V～ 220V～ J 1 J 2 中 低 总 高 表1 电炉加热系统三位控制工作情况表 指 针 位 置 继电器工作情况 J1 J2 闭 合 闭 合 断 开 闭 合 断 开 断 开 （三）三位控制器 在加热炉中，采用XCT型动圈式三位指示调节仪 进行温度的三位控制
四、温度控制方案的改进 基于可控硅电力控制器的温度控制系统可用下图表示，其基本原 理是：温度传感器检测水温，并以电信号方式传送给温度控制器， 温度控制器则与给定值比较后得到偏差e,经运算后得到控制值输 出给可控硅电力控制器，并由它去控制串在主回路中的可控硅 （晶闸管)模组，改变主回路中电压的导通与关断，由此达到调 节电功率的目的。 调节器 PID调节⑧ 给定值 传感器 可控硅电 力控制器
9 四、温度控制方案的改进 调节器 可控硅电 力控制器 给定值 PID调节 温度 传感器 基于可控硅电力控制器的温度控制系统可用下图表示，其基本原 理是：温度传感器检测水温，并以电信号方式传送给温度控制器， 温度控制器则与给定值比较后得到偏差e，经运算后得到控制值输 出给可控硅电力控制器，并由它去控制串在主回路中的可控硅 （晶闸管）模组，改变主回路中电压的导通与关断，由此达到调 节电功率的目的
可控硅的不同触发方式 1、“调压型”触发方式 “调压型”触发方式，也称为 电源波形 “移相型”触发方式，即在交流 电的半个周期（正半周期或负半 周期)内通过控制（移动）触发 触发脉冲 脉冲的相位，来调整“导通时间” （又称导通角)和关断时间（又 负载波形 称控制角)的比例来达到改变输 出电压平均值的目的，输出的连 续性比较好，被控参数比较稳定 控制角 导通有 “调压型”触发方式的工作波形 o
10 可控硅的不同触发方式 1、 “调压型”触发方式 “调压型”触发方式，也称为 “移相型”触发方式，即在交流 电的半个周期（正半周期或负半 周期）内通过控制（移动）触发 脉冲的相位，来调整“导通时间” （又称导通角）和关断时间（又 称控制角）的比例来达到改变输 出电压平均值的目的，输出的连 续性比较好，被控参数比较稳定 “调压型”触发方式的工作波形 0 t U t t U U 0 0 电源波形 触发脉冲 负载波形 控制角 导通角