計算機控制系統(tǒng)緒論.ppt

1、第一章 計算機控制系統(tǒng) 緒論（之二）,內(nèi)容提要,計算機控制技術(shù)的基本概念、特點 典型工程實例等作簡要介紹，以作為整個課程教學的“向?qū)А薄?一 計算機控制技術(shù)一般概念,受控對象 控制基本結(jié)構(gòu) 控制過程的基本步驟 控制目的,1 典型工業(yè)受控對象,連續(xù)過程：不間斷的生產(chǎn)過程 如：火電廠的鍋爐燃燒過程、脫硫過程、 合成氨的生產(chǎn)過程; 該過程中典型的控制量有: 溫度、壓 力、流量、速度、成分等隨時間變化的量。 【計算機過程控制】 對過程參數(shù)進行測量與控制的系統(tǒng) 離散過程 批次（量）過程,2 計算機控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)：,Coordination Control System,協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（C

2、CS），汽機和鍋爐協(xié)調(diào)控制的一種理論。能量的供求平衡,3 控制過程的基本步驟,實時數(shù)據(jù)采集（輸入） 實時計算（算法） 實時控制（輸出） 信息管理與協(xié)調(diào),4 計算機過程控制目的,降低原材料消耗 提高生產(chǎn)率 提高產(chǎn)品質(zhì)量 減輕勞動強度 實現(xiàn)其他要求（如環(huán)保）,二 典型工業(yè)控制實例,燃煤鍋爐的計算機控制系統(tǒng) 循環(huán)流化床干法煙氣脫硫控制系統(tǒng),實例一: 燃煤鏈條鍋爐的計算機控制,煤塊爐排在爐膛燃燒加熱汽包產(chǎn)生蒸氣 空氣鼓風機空氣預熱器爐膛 引風省煤器除塵脫流引風機煙囪 水給水泵增壓省煤器預熱汽包水位 煤量調(diào)節(jié)：通過改變爐排走速實現(xiàn) 送風量調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)鼓風擋板開度或變頻調(diào)節(jié) 引風量調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)引風擋板開度或變

3、頻調(diào)節(jié) 給水調(diào)節(jié)：保持汽包水位在允許的范圍內(nèi),工作過程簡單描述 2/,特點：蒸汽負荷變動頻繁且不穩(wěn)定 控制系統(tǒng)設計目標： 節(jié)煤（氧氣充分燃燒）風、煤 蒸汽壓力穩(wěn)定，溫度滿足要求 水 可靠性高，維修、操作方便,系統(tǒng)特點和控制目標 3/,四個相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)： 汽包水位控制 爐膛負壓控制 熱負荷控制 燃燒經(jīng)濟性控制,四個調(diào)節(jié)量： 給水量 送風量 引風量 給煤量,子系統(tǒng)與控制量 4/,汽包水位控制系統(tǒng) 5/,汽包水位是一個很重要的參數(shù) 水位過高蒸汽容積減小，影響汽包的汽水分離 ， 產(chǎn)生蒸汽帶水 水位過低汽包本身較小，負荷蒸汽變化大， 水量變化速度快，容易全部氣化， 出現(xiàn)脫水現(xiàn)象，引起事故。 水位調(diào)節(jié)

4、任務：保持水位在允許范圍內(nèi); 保持給水量穩(wěn)定,單沖量調(diào)節(jié)方案 6/,雙沖量調(diào)節(jié)方案 7/,三沖量調(diào)節(jié)方案 8/,三沖量調(diào)節(jié)方案 9/,從鍋爐控制系統(tǒng)得到的啟發(fā) 10/,了解工藝過程入手，按照控制要求，正確制定控制策略 實現(xiàn)控制，要有恰當?shù)目刂扑惴?要有實現(xiàn)檢測與控制的正確手段 要選擇可靠有效的計算機控制系統(tǒng),實例二：循環(huán)流化床干法煙氣脫硫控制系統(tǒng),子系統(tǒng) 吸收劑制備 煙氣系統(tǒng) CFB-吸收塔 注水系統(tǒng) 吸收劑定量給料 電除塵器 物料循環(huán) 副產(chǎn)品排放,干法脫硫除塵控制系統(tǒng)規(guī)模 2/,應用于2300MW機組，共采用兩套脫硫除塵島系統(tǒng) 采用分布式IO配置，在現(xiàn)場共安裝18個工業(yè)控制柜 板卡點數(shù)近千點

5、：包含DI、DO、AI、AO、RTD、PI等多種類型信號,鍋爐汽包側(cè)視圖,主機鍋爐和預除塵,吸收塔和脫硫除塵島俯視,預除塵灰斗和倉泵俯視,生石灰倉,下料秤重計量閥,灰斗出料倉泵,中央控制樓,中控室控制柜,調(diào)試系統(tǒng)中,調(diào)試順利進行，最終完滿的達到了98以上的實際脫硫率！,干法煙氣脫硫控制系統(tǒng)平臺 3/,OS 站/WinCC機組1,OSM 工業(yè)以太網(wǎng)光纖交換器,S7 400 417H帶工業(yè)以太網(wǎng)通訊處理器,OS 站/WinCC機組2,Y-LINK用于連接 吸收劑制備子系統(tǒng),工業(yè)以太網(wǎng)光纖環(huán),PCS7 工程師站,榆社電廠2x300MW發(fā)電機組脫硫除塵島,#1機組,S7 400417H帶工業(yè)以太網(wǎng)通訊

6、處理器,ET200M I/O 站 分別位于不同工段中,#2機組,標準以太網(wǎng),OSM 工業(yè)以太網(wǎng)光纖交換器,Y-LINK用于連接 吸收劑制備子系統(tǒng),ET200M I/O 站 分別位于不同工段中,現(xiàn)場總線網(wǎng)絡,PID控制策略的設計與實現(xiàn) 4/,SO2排放濃度控制 吸收塔床層壓差控制 吸收塔溫度控制 吸收塔入口煙氣流量控制,吸收塔入口煙氣流量控制 5/,吸收塔溫度控制 6/,吸收塔床層壓差控制 7/,SO2排放濃度控制 8/,SO2濃度排放回路的仿真與優(yōu)化 9/,PID算法,實際系統(tǒng),仿真模型,Matlab仿真,DMC或 模糊控制算法,控制算法優(yōu)化,工業(yè)控制系統(tǒng)基本上采用三層控制網(wǎng)絡：現(xiàn)場總線網(wǎng)絡、

7、工業(yè)以太網(wǎng)、標準以太網(wǎng) IO采集方式由集中式走向分布式 在工業(yè)上仍然采用以PID，尤其是PI為主的控制算法 控制算法正在逐步從經(jīng)典算法（PID）走向高級過程控制算法（DMC、模糊控制等）,從脫硫控制系統(tǒng)了解現(xiàn)代先控10/,工業(yè)機器人,ISO定義：一種自動的、位置可控的、具有編程能力的多功能機械手，這種機械手具有幾個軸，能夠借助于可編程序操作來處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執(zhí)行種種任務,機器人的新定義,是一種計算機控制的可以編程的自動機械電子裝置，能感知環(huán)境，識別對象，理解指示命令，有記憶和學習功能，具有情感和邏輯判斷思維，能自身進化，能計劃其操作程序來完成任務,機器人的發(fā)展,春秋后期，

8、魯班曾制造過一只木鳥，能在空中飛行“三日不下”。,機器馬車,西周時期，出現(xiàn)了能歌善舞的伶人，這是我國最早記載的機器人。,公元前2世紀，亞歷山大時代的古希臘人發(fā)明了最原始的機器人自動機?？梢宰约洪_門，還可以借助蒸汽唱歌。,后漢三國時期，蜀國丞相諸葛亮成功地創(chuàng)造出了“木牛流馬”。用其運送軍糧，支援前方戰(zhàn)爭。,寫字機器人,1738年，法國天才技師杰克戴瓦克遜發(fā)明了一只機器鴨。它會嘎嘎叫，會游泳和喝水，還會進食和排泄。,1773年，自動書寫玩偶、自動演奏玩偶等被連續(xù)推出?，F(xiàn)在保留下來的瑞士努薩蒂爾歷史博物館里的少女玩偶，還定期彈奏音樂供參觀者欣賞。,1893年摩爾制造了“蒸汽人”，“蒸汽人”靠蒸汽驅(qū)動雙腿沿圓周走動。,1962年美國推出的示教再現(xiàn)機器人，最早的實用機型。在線編程、存儲、讀出。,VERSATRAN,UNIMATE,第二代：感覺 機器人 1965年，MIT的Roborts演示了第一個具有視覺傳感器的、能識別與定位簡單積木的機器人系統(tǒng) 第三代：智能機器人 可理解指令、感知環(huán)境、識別