换热元件综合试验室现包括:散热器、中冷器、热交换器三个试验台,承担铁道部产品质量监督检验中心下达的换热元件认证和检测任务,还承接换热器生产厂家的委托检验。换热元件试验台的控制和检测全部采用手工操作,试验设备严重老化、换热元件主要试验参数指标如加热量和通风量已满足不了目前大功率机车中冷器、电力机车油散热器和汽车换热元件等产品的试验检测要求。本文就是以改造该试验台为背景,对加热器的PID控制和PID参数自整定进行实际有效的温度控制研究和设计应用。 首先,本文对换热元件试验台的改造背景,对加热器控制的国内外研究现状进行基本的介绍说明,并阐述了课题来源和研究主要内容。 其次,在深入了解试验台改造目标要求的基础上,提出设计方案,根据具有大滞后特性的加热器的升温单向性、大惯性、大滞后等特点,提出加热器的大致数学模型,根据实际的情况,对多种PID控制参数自整定算法进行比较分析和仿真试验,以确定哪一种对本试验台改造最适合。然后就是结合对加热器的研究仿真结果,具体阐述换热元件试验台改造的具体实现设计过程。该系统主要从上位机系统和下位机系统分别说明。上位机是由RS485通信网络组成,主要负责数据的采集处理和数据通信,另外还有模块测试标定、模块通道组态、模块通信网络等主要方面,下位机则是以可编程控制器为核心,具有实时控制各种电机和电磁阀的正反转和启停、流量数据采集、与数据显示终端的通信、对变频器控制以及对气加热器PID控制和参数自整定等功能。 本系统经过安装调试,运行稳定,各个试验的自动化程度大大提高,减少了操作者的劳动强度。