****大学本科毕业设计（论文）
控技术进行改进和进取。
广西工业职业技术学院的陶权、谢彤对S7-200实现过程控制系统实验装置中锅炉夹套的温度模糊控制设计思想,对模糊PID控制的结构、模糊PID控制器的设计、模糊PID控制的PLC实现进行了分析。
李建平，王晓冲，谢敬华提出了一种基于s7-300PLC控制器的模糊PID参数自整定控制算法。利用STEP7中的指针寻址查表方法实现在线查询功能,使得控制算法简单明了[7]。
ZQ Wu，M Mizumoto通过与传统的控制理论有关的研究，试图分析的动态行为的产品和脆型模糊控制器，提出了新的一种模糊控制器结构，即该模糊控制器。它保留传统的控制器的特点。为了进一步提高模糊控制器的性能，制定了一个方法来调整参数的模糊控制在生产线控制器，即参数自适应模糊控制器。并进行仿真实验证明这些新的模糊控制器结构的优良性能。
国外主要有德国宝马、日本Honda、美国Cummins 等单位开展过这方面的研究，产品主要有Turbo Steamer、余热驱动发电装置等，这类产品是回收发动机废气余热并转换成电能储存，机构复杂且回收效率低。而本项目的开发产品是回收冷却水余热并直接用于低温液态LNG的气化，由于没有能量转换过程的损失，所以回收效率高。
1.3 论文的研究意义
我们根据卡诺循环可得到，船舶柴油机的有效热效率低于50％，剩余的热量则通过高温废气和缸套冷却水的方式散发浪费[8]。高温废气是废热主要的集中之处，因此大多数研究都致力于高温废气的废热回收研究，对于缸套冷却水废热回收的研究涉猎极少。而在大型的船舶柴油机中，缸套冷却水中的废热还是值得我们回收利用的，因此我们把关注点放在对缸套冷却水的废热回收上。
本论文研究的目的是创新性应用余热利用技术和朗肯（Rankin)循环技术开发串接于冷却系统的余热回收装置、与LNG供给系统串联的气化装置和基于现代控制技术开发集天然气泄漏浓度、LNG液位、温度、气体压力、流量计、电磁阀及气动阀于一体的在线监控系统。最后，将余热回收装置、LNG气化装置和在线监控系统高度集成，形成了一个以传热介质R134a在余热回收装置和LNG
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气化装置间循环吸热和放热的余热回收利用系统。
目前LNG双燃料发动机已经广泛应用于发电机组、公交车、城市客车、中重型载重汽车、独立空调动力系统和船舶航运等行业，但是这些发动机鲜有配置冷却水余热回收及利用的报道。因此，开发LNG双燃料发动机的余热回收及利用系统，不仅具有广阔的市场和发展前景，而且对促进我国的节能减排技术具有重要的意义。
1.4本章小结
国内市场上对于船舶柴油机的余热回收主要研究方向是船舶柴油机的废气（排气），即是将船舶发动机废气的废热进行回收，而对LNG双燃料发动机缸套冷却水的废热回收涉及不深，换出的废热用于燃料的预加热更是少之又少。针对这个现状，本论文提出设计一套船舶柴油机缸套水余热回收装置，并且对其中的PID控制系统进行设计和实现。
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第二章 PID控制系统方案设计
2.1实验平台系统的总体设计
系统总体设计图如图2-1所示，本系统可以分为三个子系统，分别为：模拟余热源系统、余热回收系统、PID控制系统和采集系统。整体系统分别由以下部件组成：1挂壁式煤气炉，2流量传感器Q1，3温度传感器C1，4温度传感器C2，5温度传感器C3，6温度传感器C4，7换热器，流量传感器Q2，9比例调节控阀，10、水，11PLC控制器，12储液罐，13手动阀，14水泵，15压力传感器，16煤气罐，17数据采集卡，以及各连接管路。本文主要对PID控制系统进行设计，实现整个系统的功能要求。
水9 比例调节阀17 数据采集卡8 流量传感器Q211 PLC控制器1 挂壁式燃气炉 5 温度传感器2 流量传感器Q13 温度传感器C17 换热器4 温度传感器C216煤气罐15 压力传感器P114 水泵12 储液罐13 手动阀
图2-1系统工作原理图
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2.2 PID控制系统设计
本系统采用闭环控制方式闭环控制，是根据控制对象也就是热水出口温度输出反馈，和我们设定的系统温度进行比较来进行校正的控制方式，它是在测量出实际与计划发生偏差时，按定额或标准来进行纠正的。输出端回馈到输入端并参与对输出端再控制，实现闭环控制的目的，这种目的是通过反馈来实现的。在闭环控制系统里，即使有干扰，也能通过自己的调节保持原来的状态。实施闭环控制的抗干扰能力来自于反馈作用。因为在组织形式上增设了一个反馈机构，能把造成偏离目标的原因以及一贯干扰的因素及时地反馈给控制者，使决策控制层作出正确的决策，随时修正目标。闭环控制的优点是充分发挥了反馈的重要作用，排除了难以预料或不确定的因素，使校正行动更准确，更有力。
本系统工作过程是：通过各个传感器对信号的反馈，经过PLC编程控制以及数据采集卡的温度数据采集，对系统回路的流量进行控制以达到期望的模拟效果。
图2-2是LNG/柴油双燃料发动机模拟实验平台温度控制和采集系统，包括PN操作屏、可编程控制器PLC、比例调节阀、温度传感器、数据采集卡、计算机、模拟量输入/输出模块、换热器。其中，设定换热器的热水出口温度为40℃，温度传感器检测换热器热水出口温度值与设定的40℃相比较，以经过模拟量输入模块将电流信号输入可编程控制器PLC中，可编程控制器PLC经模拟量输出模块以电压信号的形式控制比例调节阀的阀门开度使冷水的流量不断变化，使热水的出口温度值接近40℃。PN操作屏上显示比例调节阀的阀门开度、设定温度曲线、检测温度曲线以及不同温度下的Kp、Ki、Kd的变化。数据采集卡采集温度传感器检测的温度值，在计算机上显示。
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