鍋爐控制系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)

1、濟(jì)南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書課題名稱 ：鍋爐控制系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)專業(yè)電氣自動(dòng)化班級(jí)電氣 0831姓名cmy設(shè)計(jì)日期 2011.1至 2011.3指導(dǎo)教師ly2010、11濟(jì)南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書2010、11一、設(shè)計(jì)課題 :鍋爐控制系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)鍋爐設(shè)備是工業(yè)生產(chǎn)中典型的控制對(duì)象，而組態(tài)控制技術(shù)是當(dāng)今自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用廣泛的技術(shù)之一。本課題采用組態(tài)王 6.5 組態(tài)軟件設(shè)計(jì)上位機(jī)監(jiān)控畫面，實(shí)時(shí)監(jiān)控液位參數(shù)， 并采用實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線顯示液位的實(shí)時(shí)變化。 由此組成一個(gè)簡(jiǎn)單的液位控制系統(tǒng)。二、設(shè)計(jì)目的：通過本課題的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生利用組態(tài)軟件、 PLC設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的能力，理解、

2、掌握工業(yè)中最常用的 PID 控制算法， 有利于進(jìn)一步加深 自動(dòng)控制原理、組態(tài)軟件和過程控制等課程的理解，為今后工作打好基礎(chǔ)。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容：掌握鍋爐生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)鍋爐自動(dòng)控制的手段，利用“組態(tài)王6.5 ”軟件做出上位機(jī)監(jiān)控程序，具體有主監(jiān)控畫面、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線；掌握PID 參數(shù)調(diào)整方法。四、設(shè)計(jì)要求及方法步驟：1設(shè)計(jì)要求：（1）監(jiān)控系統(tǒng)要有主監(jiān)控畫面和各分系統(tǒng)的控制畫面，包括實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線和報(bào)表等。（2）各控制畫面要有手 / 自動(dòng)切換。（3）掌握 PID 控制算法。2 運(yùn)用的相關(guān)知識(shí)（1） 組態(tài)控制技術(shù)。（2） 過程控制技術(shù)。3 設(shè)計(jì)步驟：（1）熟悉、掌握鍋爐的生產(chǎn)工藝。（2）設(shè)計(jì)各分系

3、統(tǒng)的控制方案。（3）構(gòu)思系統(tǒng)主監(jiān)控畫面和分畫面，包括實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線和報(bào)表等。（4）編寫設(shè)計(jì)論文。五、設(shè)計(jì)時(shí)間的安排：熟悉題目、準(zhǔn)備資料1周鍋爐控制系統(tǒng)的工藝了解1周監(jiān)控畫面的設(shè)計(jì)2周控制算法的編制和系統(tǒng)調(diào)試3周論文的編寫2周準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯1周六、成績(jī)的考核在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，學(xué)生完成全部的設(shè)計(jì)工作，包括相關(guān)資料的整理，然后提交給指導(dǎo)教師， 指導(dǎo)教師審閱學(xué)生設(shè)計(jì)的全部資料并初步通過后，學(xué)生方可進(jìn)入畢業(yè)答辯環(huán)節(jié)，若不符合設(shè)計(jì)要求，指導(dǎo)教師有權(quán)要求學(xué)生重做。答辯時(shí)，設(shè)計(jì)者首先對(duì)自己的設(shè)計(jì)進(jìn)行10 分鐘左右的講解， 然后進(jìn)行答辯，時(shí)間一般為 30 分鐘。成績(jī)根據(jù)學(xué)生平時(shí)的理論基礎(chǔ)、設(shè)計(jì)水平、論文質(zhì)量和

4、答辯的情況綜合考慮而定。成績(jī)按優(yōu)秀、良好、中、及格、不及格五個(gè)等級(jí)進(jìn)行評(píng)定。濟(jì)南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書班 級(jí)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師設(shè)計(jì)（論文）題目鍋爐控制系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)鍋爐設(shè)備是工業(yè)生產(chǎn)中典型的控制對(duì)象，本課題要求學(xué)生首先掌握鍋爐主要系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝， 了解影響各個(gè)參數(shù)的因素，掌握控制系統(tǒng)的硬件配置、軟研究?jī)?nèi)容件設(shè)計(jì)要點(diǎn)，掌握各個(gè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、PID 調(diào)節(jié)參數(shù)的方法。1、查閱資料，真正掌握鍋爐生產(chǎn)的工藝和各單元系統(tǒng)的控制要求，主要技及參數(shù)要求。術(shù)指標(biāo)2、能利用組態(tài)王軟件制作出監(jiān)控畫面，掌握“組態(tài)王6.50 ”的 PID或研究目標(biāo)控件的用法。(1)掌握鍋爐設(shè)備的生產(chǎn)工藝要求；（ 2

5、）了解利用“組態(tài)王 6.5 軟件”設(shè)計(jì)系統(tǒng)的一般步驟；（ 3）掌握控制各分系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)手段；基本要求（ 4）應(yīng)用“組態(tài)王”軟件設(shè)計(jì)出監(jiān)控軟件；（ 5）掌握 PID 參數(shù)調(diào)整的方法。1過程控制金以慧等清華大學(xué)出版社。主要參2AE2000A系統(tǒng)說明書 。考資料3組態(tài)控制技術(shù)袁秀英編及文獻(xiàn)電子工業(yè)出版社。4電站鍋爐安全優(yōu)化運(yùn)行及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程應(yīng)用手冊(cè)陸青云科大電子出版社。目錄摘要 .2第一章 組態(tài)技術(shù)簡(jiǎn)介 .31.1組態(tài)技術(shù)概述 .31.2組態(tài)軟件概述 .3第二章鍋爐簡(jiǎn)介 .42.1鍋爐工藝流程 .42.2鍋爐設(shè)備的控制 .52.2.1鍋爐汽包水位的控制 .52.2.2鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制 .72.2.3鍋爐

6、過熱蒸汽溫度的控制 .7第三章鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .93.1系統(tǒng)硬件配置 .93.2監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) . 103.2.1設(shè)備定義 .103.2.2變量的定義 .113.2.3各控制畫面的設(shè)計(jì) .123.2.4應(yīng)用程序語言的設(shè)計(jì) .133.2.4結(jié)束語 .14第四章 總結(jié).15致謝 .16參考文獻(xiàn) .17摘要為提高控制系統(tǒng)的性能 , 使顯示與控制在同一臺(tái)工控機(jī)上實(shí)現(xiàn) , 獲得簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的鍋爐控制系統(tǒng) . 自動(dòng)控制系統(tǒng)硬件采用通用的工控機(jī) , 同時(shí)配備必要的基本板卡 ; 軟件系統(tǒng)選用國產(chǎn)的組態(tài)王軟件 , 利用其自帶的命令語言 , 使用先進(jìn)的控制算法實(shí)現(xiàn)了 PID控制功能 , 使鍋爐控制系統(tǒng)

7、運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定 . 結(jié)果控制系統(tǒng)可靠性較高 , 成本較低 , 便于維護(hù) , 兼容性好 , 運(yùn)行效果良好 . 該系統(tǒng)對(duì)建立小型的鍋爐控制系統(tǒng) , 特別是對(duì)舊系統(tǒng)的改造 , 具有很強(qiáng)的適用性 , 性能可靠且可大大降低成本 .本文主要介紹鍋爐過程控制、 組態(tài)王軟件及其基于組態(tài)王開發(fā)的鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)。詳述該系統(tǒng)的硬件組成、控制方法、組態(tài)過程、組態(tài)軟件的運(yùn)行環(huán)境。該系統(tǒng)具有界面友好、參數(shù)在線整定方便、擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞 :鍋爐 組態(tài)王 自動(dòng)控制系統(tǒng)第一章組態(tài)技術(shù)簡(jiǎn)介1.1 組態(tài)技術(shù)概述組態(tài)技術(shù)是一種計(jì)算機(jī)控制技術(shù)。利用組態(tài)控制技術(shù)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)與一般計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)在結(jié)構(gòu)上沒有本質(zhì)區(qū)別， 它們都是由

8、被控對(duì)象、傳感器、 I/O 接口、計(jì)算機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)幾部分組成，如圖 1.1 所示。圖 1.1一般計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)按照設(shè)計(jì)方法的不同分為以單片機(jī)為核心的計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)、以 plc( 可編程控制器 ) 為核心的計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)和以 IPC（工業(yè) PC機(jī)或稱工業(yè)控制計(jì)算機(jī)） 核心的計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)。 利用組態(tài)技術(shù)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是在以上三者特別是以 IPC 為核心的系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。組態(tài)（ Configuration ）的意思就是模塊的任意組合。采用組態(tài)技術(shù)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在硬件設(shè)計(jì)上，除采用工業(yè) pc 機(jī)外，系統(tǒng)大量采用各種成熟通用的 I/O 接口設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備， 基本

9、不再需要單獨(dú)進(jìn)行具體電路設(shè)計(jì)。 這不僅節(jié)約了硬件開發(fā)時(shí)間，更提高了工控系統(tǒng)的可靠性。 在軟件設(shè)計(jì)上由于采用成熟的工控專用軟件進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)， 軟件周期大大縮短了。 組態(tài)軟件實(shí)際上是一個(gè)專為工控開發(fā)的工具軟件。它為用戶提供了多種通用工具模塊，用戶不需要掌握太多的編程技術(shù)，就能很好地完成一個(gè)復(fù)雜工程所需要的所有功能。一般來說，只要采用 IPC，選擇通用接口部件和組態(tài)軟件，這樣構(gòu)成的系統(tǒng)都是基于組態(tài)控制系統(tǒng)的。 國內(nèi)外許多自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了許多基于這種技術(shù)的 DCS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，如德國西門子公司、日本三菱、臺(tái)灣研華、中國時(shí)利和等。這些系統(tǒng)提供各種工業(yè) PC 機(jī)、 I/O 板卡、模塊和專門針對(duì)自己系

10、統(tǒng)的組態(tài)軟件，供自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員組態(tài)選擇。 與各系統(tǒng)專用組態(tài)軟件相對(duì)的是各種通用組態(tài)軟件，常用的國產(chǎn)通用組態(tài)軟件有微控可視組態(tài)、 MCGS、Kingview （組態(tài)王）等。組態(tài)技術(shù)是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)綜合發(fā)展的結(jié)果，是技術(shù)成熟化的標(biāo)志。由于組態(tài)技術(shù)的介入，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用速度大大加快了。1.2組態(tài)軟件概述組態(tài)軟件是在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域興起的一種新型的軟件開發(fā)工具，開發(fā)人員通常不需要編制具體的指令和代碼，只要利用組態(tài)軟件包中的工具，通過硬件組態(tài)（硬件配置）、數(shù)據(jù)組態(tài)、圖形圖像組態(tài)等工作即可完成所需應(yīng)用軟件的開發(fā)工作。在過程控制實(shí)驗(yàn)裝置中，要實(shí)現(xiàn)鍋爐液位控制，以往采用儀表作為調(diào)節(jié)器，該儀表通過儀表面

11、板的按鍵來改變參數(shù)值，沒有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)輸出曲線， 故參數(shù)調(diào)節(jié)不方便，且系統(tǒng)的控制精度低。 為了改變這種狀況， 利用組態(tài)王軟件開發(fā)了鍋爐液位監(jiān)控系統(tǒng)， 采用計(jì)算機(jī)采集、 處理數(shù)據(jù)。根據(jù)組態(tài)王的鍋爐液位實(shí)時(shí)曲線輸出，用滑動(dòng)輸入塊改變參數(shù)的值，使系統(tǒng)輸出穩(wěn)定到設(shè)定值， 從而提高了工作效率。組態(tài)王軟件是一套基于 Windows95/98/NT/XP 操作系統(tǒng)，可用來快速生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件包，它能夠完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、流程控制、動(dòng)畫顯示、報(bào)警和安全機(jī)制、趨勢(shì)曲線、報(bào)表輸出等功能，是幫助用戶解決工程實(shí)際問題的完整方案和操作工具。該軟件具有多任務(wù)、多線程功能，其系統(tǒng)框架采用 VC+編

12、程，提供豐富的設(shè)備驅(qū)動(dòng)構(gòu)件、動(dòng)畫構(gòu)件，用戶可隨時(shí)方便地?cái)U(kuò)充系統(tǒng)的功能。組態(tài)王軟件系統(tǒng)包括開發(fā)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩大部分， 用戶所有的組態(tài)配置過程都是在組態(tài)環(huán)境中進(jìn)行的。運(yùn)行系統(tǒng)按照開發(fā)環(huán)境中的組態(tài)方式進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。目前，組態(tài)王軟件已經(jīng)在石油、化工、電力等多種工程領(lǐng)域獲得成功的應(yīng)用。第二章鍋爐簡(jiǎn)介鍋爐是石油化工、 發(fā)電等工業(yè)生產(chǎn)過程中必不可少的重要?jiǎng)恿υO(shè)備。 它所產(chǎn)生的蒸汽不僅能夠?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)的蒸餾、 干燥、蒸發(fā)、化學(xué)反應(yīng)等過程提供熱源，而且還可以為壓縮機(jī)、 泵、渦輪機(jī)等提供動(dòng)力源。 鍋爐是應(yīng)用廣泛的工業(yè)和民用設(shè)備，我國目前運(yùn)行的多數(shù)鍋爐由于控制水平不高，其效率普遍低于國

13、家標(biāo)準(zhǔn)，大多數(shù)鍋爐仍處于能耗高、 環(huán)境污染嚴(yán)重的生產(chǎn)狀態(tài)， 每年因?yàn)闊嵝实投嘞牡臉?biāo)準(zhǔn)煤近 2000 萬噸。傳統(tǒng)的手工儀表監(jiān)控系統(tǒng)已不適應(yīng)節(jié)能降耗的要求，當(dāng)今大多數(shù)企業(yè)采用自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐的控制。2.1鍋爐工藝流程鍋爐的種類很多，按所用燃料分類，有燃煤鍋爐、燃油鍋爐、燃?xì)忮仩t、燃?xì)忮仩t，還有利用殘?jiān)堄偷葹槿剂系腻仩t。所有這些鍋爐，雖然其燃料種類各不相同，但蒸汽發(fā)生系統(tǒng)和蒸汽處理系統(tǒng)是基本相同的。 常見的鍋爐設(shè)備主要工藝流程如圖 2.1 所示：圖 2.1鍋爐設(shè)備主要工藝流程圖由圖可知，燃料和熱空氣按一定比例進(jìn)入燃燒室燃燒， 生成的熱量傳遞給蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，生成飽和蒸汽 Ds。然后經(jīng)過

14、熱器，形成一定的過熱蒸汽 D，匯集至蒸汽母管。壓力為 Pm的過熱蒸汽，經(jīng)負(fù)荷設(shè)備控制閥供給生產(chǎn)負(fù)荷設(shè)備使用。與此同時(shí)，燃燒過程中產(chǎn)生的煙氣， 除將飽和蒸汽變?yōu)檫^熱蒸汽外， 還經(jīng)省煤器預(yù)熱鍋爐給水和空氣預(yù)熱器預(yù)熱空氣，最后經(jīng)引風(fēng)機(jī)送往煙囪排入大氣。鍋爐設(shè)備是重要的動(dòng)力設(shè)備， 對(duì)其要求是提供合格的蒸汽， 使鍋爐產(chǎn)汽量適應(yīng)負(fù)荷的需要。為此，生產(chǎn)過程的各個(gè)主要工藝參數(shù)必須加以嚴(yán)格控制。2.2鍋爐設(shè)備的控制鍋爐汽包水位的控制汽包水位是鍋爐運(yùn)行的重要指標(biāo)，保持水位在一定范圍內(nèi)是保證鍋爐安全運(yùn)行的首要條件， 水位過低或過高， 都會(huì)給鍋爐及蒸汽用戶的安全操作帶來不利的影響。如果水位過低，則因汽包內(nèi)的水量加速減

15、少，水位迅速下降，如果不及時(shí)控制，會(huì)使汽包內(nèi)的水全部汽化，導(dǎo)致鍋爐的水冷壁燒壞，甚至引起爆炸；水位過高會(huì)影響汽包內(nèi)的汽水分離， 產(chǎn)生蒸汽帶液現(xiàn)象， 會(huì)使過熱器管壁結(jié)垢而損壞。由此可見，水位過低或過高時(shí)所產(chǎn)生的后果都是極為嚴(yán)重的， 所以汽包水位操作的平穩(wěn)顯得尤為重要，必須嚴(yán)加控制。圖 2.1三沖量控制方案系統(tǒng)框圖采用三沖量調(diào)節(jié)， 即根據(jù)給水流量、 汽包液位和蒸汽流量調(diào)節(jié)主給水閥，保證鍋爐汽包水位的穩(wěn)定，是前饋反饋串級(jí)調(diào)節(jié)回路，如圖 2.1 ：鍋爐給水系統(tǒng)中，由鍋爐提供兩個(gè)給水調(diào)節(jié)閥， 其中 DN150調(diào)節(jié)閥是主調(diào)節(jié)閥， 在正常負(fù)荷和高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)使用； 旁通管設(shè)一個(gè) DN100的調(diào)節(jié)閥，在低負(fù)荷時(shí)

16、使用， 同時(shí)也作為主調(diào)節(jié)閥的備用閥。 在自動(dòng)給水狀態(tài)下， 只允許其中之一自動(dòng)調(diào)節(jié)給水， 此時(shí)，另一調(diào)節(jié)閥可畫面手動(dòng)給水 ; 在程序投入之前，操作人員需要事先選定哪一個(gè)調(diào)節(jié)閥自動(dòng)投入。如果此次未能設(shè)定，將按照上一次的設(shè)定執(zhí)行。圖 2.2 汽包水位控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、其中：SP汽包液位設(shè)定點(diǎn)PID1 汽包液位調(diào)節(jié)，為主調(diào)，反作用PID2 給水量調(diào)節(jié)，為副調(diào)PV1汽包液位測(cè)量值PV2給水流量測(cè)量值加法器，其公式如下：X0 X22（ X150%）X0 輸出X1 汽包液位調(diào)節(jié)的輸出X2 蒸汽流量信號(hào)將液位進(jìn)行 PID1 調(diào)節(jié)后輸出，和蒸汽流量進(jìn)行加法運(yùn)算，其結(jié)果作為 PID2 的設(shè)定點(diǎn)， PID2 將此設(shè)

17、定點(diǎn)與給水流量的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，輸出帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)給水閥。汽包液位是主被調(diào)量，給水量是副被調(diào)量，蒸汽流量是前饋量。當(dāng)汽包液位上升時(shí)， PID1 的輸出減小，則加法器的輸出也減小，給水閥關(guān)小，就減小了給水量。當(dāng)汽包負(fù)荷變大時(shí)，即蒸汽流量增加，加法器的輸出就增大，給水閥開大，就增大了給水量。當(dāng)蒸汽負(fù)荷突然增加，而出現(xiàn)“假液位”時(shí)，由于 PID1 是反作用， PID1 的輸出就減小，即加法器里的 X1 就減??；由于負(fù)荷增加，加法器里的 X2 就增加，這樣，加法器的輸出基本變化不大。經(jīng)過短時(shí)間后汽包內(nèi)壓力恢復(fù)平衡，“假液位”消除，此時(shí)液位因蒸發(fā)量增加而開始下降， PID1 的輸出就增加，則給水量增加

18、，直至汽包液位恢復(fù)到給定位置。鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制與燃料種類、燃燒設(shè)備及鍋爐的型式等有密切關(guān)系。燃燒過程自動(dòng)控制的任務(wù)很多，其基本要求有三個(gè)：保證出口蒸汽壓力穩(wěn)定，能按負(fù)荷要求自動(dòng)增、減燃料量；燃燒良好，供氣適宜，既要防止由于空氣不足使煙囪冒黑煙，也不要因空氣過量而增加熱量損失；保證鍋爐安全運(yùn)行。保持爐膛一定的負(fù)壓，以免負(fù)壓太小，甚至為正，造成爐膛內(nèi)的煙氣往外冒出， 影響設(shè)備和工作人員的安全； 如果負(fù)壓過大， 會(huì)使大量冷空氣漏進(jìn)爐內(nèi)，從而使熱量損失增加。鍋爐過熱蒸汽溫度的控制鍋爐過熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)采用自制冷凝水噴水減溫裝置，鍋爐過熱蒸汽溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)是根據(jù)集器集箱和減溫器出口蒸汽溫

19、度自動(dòng)調(diào)節(jié)減溫水調(diào)節(jié)閥開度， 控制減溫水量，以保 證集汽集箱中蒸汽溫度控制在430 450范圍內(nèi)。當(dāng)集汽集箱出口蒸汽溫度降低時(shí)，汽溫自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)自動(dòng)減少減溫水量，隨著汽溫升高，減溫水量增加，保證集汽集箱出口蒸汽溫度穩(wěn)定，反之則減小減溫水量，避免汽溫產(chǎn)生較大波動(dòng)。噴水減溫系統(tǒng)中， 由鍋爐提供兩個(gè)給水調(diào)節(jié)閥， 其中 DN50調(diào)節(jié)閥是主調(diào)節(jié)閥，在正常運(yùn)行時(shí)使用；旁通管設(shè)一個(gè) DN50的調(diào)節(jié)閥，作為主調(diào)節(jié)閥的備用閥。在自動(dòng)給水狀態(tài)下，只允許其中之一自動(dòng)調(diào)節(jié)給水，另一調(diào)節(jié)閥備用；在程序投入之前，操作人員需要事先選定哪一個(gè)調(diào)節(jié)閥自動(dòng)投入。如果此次未能設(shè)定，將按照上一次的設(shè)定執(zhí)行。在主給水調(diào)節(jié)閥后設(shè) DN1

20、50的調(diào)節(jié)閥，根據(jù)所需要的冷凝水量調(diào)節(jié)該調(diào)節(jié)閥的開度。采用串級(jí)調(diào)節(jié)，蒸汽出口溫度經(jīng) PID1 調(diào)節(jié)輸出后，作為 PID2（減溫器出口溫度調(diào)節(jié)）的設(shè)定點(diǎn)， PID2 對(duì)此設(shè)定點(diǎn)和減溫器出口溫度的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，輸出帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)減溫水調(diào)節(jié)閥。當(dāng)測(cè)得集汽集箱出口蒸汽溫度高時(shí)， PID1 的輸出增大，則減溫水調(diào)節(jié)閥開大，增加減溫水量；反之，則減小閥門開度，減少減溫水量。當(dāng)有擾動(dòng)時(shí)（主要擾動(dòng)有煙氣流量和溫度的變化引起的擾動(dòng)，減溫器入口蒸汽流量和溫度引起的擾動(dòng)，減溫水壓力變化引起的擾動(dòng)）首先反映在減溫器出口的蒸汽溫度變化， 溫度一高，則要求增加減溫水量，調(diào)節(jié)就比較迅速，而對(duì)集汽集箱出口的蒸汽溫度的影響

21、就比較小，提高了調(diào)節(jié)品質(zhì)。框圖如下：圖 2.3過熱蒸汽溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)第三章鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)硬件配置如圖 3.1圖 3.1工業(yè)鍋爐硬件配置圖計(jì)算機(jī)對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)控制算法，用計(jì)算機(jī)輸出的控制量控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的位置來改變鍋爐的進(jìn)水流量，從而實(shí)現(xiàn)鍋爐液位實(shí)時(shí)監(jiān)控。鍋爐的給水、出水流量的測(cè)量采用 LDG-S型電磁流量計(jì)和 LDZ-4B型電磁流量轉(zhuǎn)換器配套使用，將流量信號(hào)轉(zhuǎn)化為 4-20mA的電流信號(hào)；將鍋爐的液位、管道進(jìn)水的壓力通過 PK2AAAA型壓力變送器轉(zhuǎn)化為 4-20mA 的電流信號(hào)；同時(shí)QSVP-64K型電動(dòng)調(diào)節(jié)閥反饋回閥位置的 4-20mA電流信號(hào)， 這些

22、信號(hào)經(jīng)過程控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的精密電阻（ 250）轉(zhuǎn)換為 1-5V 電壓信號(hào)后傳給 A/D 采集卡。（ 1） 系統(tǒng)硬件配置如圖所示，控制器采用研華 IPC-610（ 2） A/D 卡采用研華 PCL-813 多功能數(shù)據(jù)采集卡，主要性能指標(biāo)如下 32 路光電隔離輸入通道， 12 位 AD 12 位 A/D 分辨率最高達(dá) 25kS/s 的采樣率 32 通道單端輸入 超過 5000VDC隔離保護(hù) 雙極性或單極性模擬輸入范圍 可編程的增益設(shè)置： 0.5 ， 1， 2， 4，8 輸入范圍 : 5V、 2.5V、 1.25V、 0.625V0-10V 、0-5V、0-2.5V 、 0-1.25V（ 3） D/A

23、 卡采用中 PC-6323 光電隔離型輸出接口卡，主要性能指標(biāo)如下: 輸出通道數(shù)： 8 路 ( 互相獨(dú)立，可同時(shí)或分別輸出 )輸出信號(hào)范圍：電壓方式：0 5V；15V；010V； 2.5V ；5V； 電流方式： 010mA；420mA輸出阻抗： 2 ( 電壓方式 )使用環(huán)境要求：工作溫度： 10 40相對(duì)濕度： 40 80RH存貯溫度： 55 853.2 監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)設(shè)備的定義根據(jù)此系統(tǒng)的硬件配置，需要定義兩個(gè) I/O 設(shè)備 : 一個(gè)是研華的 PCL.813, 另一個(gè)是中泰的 PC.6323，設(shè)備構(gòu)件組態(tài)是連接和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備的工作環(huán)境。在通道連接窗口中，將 A/D，D/A 通道和實(shí)

24、時(shí)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對(duì)象對(duì)應(yīng)連結(jié)起來。如圖所示。圖 3.2配置研華板卡設(shè)備圖 3.3配置中泰板卡設(shè)備變量的定義實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫組態(tài)是工程各個(gè)部分?jǐn)?shù)據(jù)交換與處理中心，它將組態(tài)王工程的各個(gè)部分連成有機(jī)的整體。按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)際需要，在組態(tài)王的“變量字典”中對(duì)系統(tǒng)所創(chuàng)建的數(shù)據(jù)對(duì)象的基本屬性、存盤屬性、報(bào)警屬性進(jìn)行定義和設(shè)置。主要變量的定義如表變量名稱連接設(shè)備變量類型爐膛出口溫度abc101內(nèi)存實(shí)型爐膛出口壓力Jkl101內(nèi)存實(shí)型出水壓力Abc102內(nèi)存實(shí)型出口水溫Jkl102內(nèi)存實(shí)型煤層厚度Abc103內(nèi)存實(shí)型補(bǔ)水箱水位Jkl100內(nèi)存實(shí)型引風(fēng)門開度Jkl101內(nèi)存實(shí)型循環(huán)泵水壓控Abc102內(nèi)存實(shí)型制輸出鼓

25、風(fēng)門開度Abc108內(nèi)存實(shí)型引風(fēng)控制輸出Abc107內(nèi)存實(shí)型給煤控制輸出Jkl104內(nèi)存實(shí)型鼓風(fēng)控制輸出Abc106內(nèi)存實(shí)型程控啟爐指令Jkl105內(nèi)存離散引風(fēng)啟動(dòng)Abc103內(nèi)存離散給煤機(jī)啟動(dòng)Jkl104內(nèi)存離散鼓風(fēng)啟動(dòng)I/O 整型煤狀態(tài)I/O 整型電機(jī)狀態(tài)內(nèi)存離散流水I/O 整型送煤車I/O 整型PID 偏差前值內(nèi)存實(shí)型增量 PID 輸出Stop內(nèi)存實(shí)型值PID 積分系數(shù)內(nèi)存實(shí)型PID 比例系數(shù)內(nèi)存實(shí)型PID 微分系數(shù)內(nèi)存實(shí)型PID 偏差內(nèi)存實(shí)型排渣機(jī)啟動(dòng)I/O 整型出水壓力給定內(nèi)存實(shí)型爐膛出口壓力內(nèi)存實(shí)型給定鼓風(fēng)風(fēng)量給定內(nèi)存實(shí)型爐溫給定內(nèi)存實(shí)型出口水溫給定內(nèi)存實(shí)型爐溫回路切換內(nèi)存離散指令

26、爐壓回路 P內(nèi)存實(shí)型爐壓回路 I內(nèi)存實(shí)型爐壓回路 D內(nèi)存實(shí)型各控制畫面的設(shè)計(jì)利用組態(tài)王提供的圖庫和畫面工具，在一個(gè)畫面上像搭積木一樣搭建出一幅圖畫，利用數(shù)據(jù)鏈接把畫面上的對(duì)象與其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)變量聯(lián)系起來， 采用一定的命令語言實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫，讓畫面動(dòng)起來。報(bào)警窗口畫面 記錄著系統(tǒng)運(yùn)行中的各種報(bào)警事件， 報(bào)警時(shí)的狀態(tài)值，及報(bào)警處理，并可根據(jù)事件的輕重緩急設(shè)定優(yōu)先級(jí)及報(bào)警閥值，分實(shí)時(shí)報(bào)警和歷史報(bào)警，這些均在數(shù)據(jù)變量的屬性中進(jìn)行設(shè)定，形成電子表格文檔以日期為文件名記錄在硬盤上。歷史曲線畫面 包括實(shí)時(shí)曲線和歷史趨勢(shì)曲線， 并可根據(jù)需要隨時(shí)打印，做出趨勢(shì)圖后，只需進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，讓參數(shù)變化反應(yīng)到趨勢(shì)圖上。控制參數(shù)窗

27、口畫面 提供給用戶修改控制參數(shù)的窗口， 通過組態(tài)王的命令語言實(shí)現(xiàn) PID 控制。圖 3.4 系統(tǒng)主控制畫面圖 3.5 實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線圖 3.6歷史趨勢(shì)曲線圖圖 3.7報(bào)警窗口應(yīng)用程序語言的設(shè)計(jì)PID 偏差 =爐膛出口壓力給定 - 爐膛出口壓力 ; PID 偏差前值 =爐壓回路偏差前值 ;PID 偏差前前值 =爐壓回路偏差前前值 ;PID 比例系數(shù) =爐壓回路 P;PID 積分系數(shù) =爐壓回路 I;PID 微分系數(shù) =爐壓回路 D;增量 PID 輸出值 .Comment=start;引風(fēng)控制輸出 =引風(fēng)控制輸出 +增量 PID 輸出值*3;爐膛出口壓力 =爐膛出口壓力給定 ;爐壓回路偏差前前值 =

28、PID 偏差前值 ;爐壓回路偏差前值 =PID 偏差 ;PID 偏差 =出水壓力給定 - 出水壓力 ;PID 偏差前值 =循環(huán)水壓回路偏差前值;PID 偏差前前值 =循環(huán)水壓回路偏差前前值;PID 比例系數(shù) =循環(huán)水壓回路P;PID 積分系數(shù) =循環(huán)水壓回路I;PID 微分系數(shù) =循環(huán)水壓回路D;增量 PID 輸出值 .Comment=start;循環(huán)泵水壓控制輸出 =循環(huán)泵水壓控制輸出 +增量 PID 輸出值 *3; 出水壓力 =2.5*( 循環(huán)泵水壓控制輸出 -4)/16;循環(huán)水壓回路偏差前前值=PID 偏差前值 ;循環(huán)水壓回路偏差前值 =PID 偏差 ;if(爐溫回路切換指令 =1)PI

29、D 偏差 =爐溫給定 - 爐膛出口溫度 ;PID 偏差前值 =爐溫給煤回路偏差前值;PID 偏差前前值 =爐溫給煤回路偏差前前值;PID 比例系數(shù) =給煤回路 P;PID 積分系數(shù) =給煤回路 I;PID 微分系數(shù) =給煤回路 D;增量 PID 輸出值 .Comment=start;給煤控制輸出 =給煤控制輸出 +增量 PID 輸出值 ;爐溫給煤回路偏差前前值=PID 偏差前值 ;爐溫給煤回路偏差前值 =PID 偏差 ;elsePID 偏差 =出口水溫給定 - 出口水溫 ;PID 偏差前值 =水溫給煤回路偏差前值;PID 偏差前前值 =水溫給煤回路偏差前前值;PID 比例系數(shù) =給煤回路 P;

30、PID 積分系數(shù) =給煤回路 I;PID 微分系數(shù) =給煤回路 D;增量 PID 輸出值 .Comment=start;給煤控制輸出 =給煤控制輸出 +增量 PID 輸出值 ;水溫給煤回路偏差前前值=PID 偏差前值 ;水溫給煤回路偏差前值 =PID 偏差 ;結(jié)束語組態(tài)王的運(yùn)行環(huán)境是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)， 它按照組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫中用戶指定的方式進(jìn)行各種處理， 完成用戶組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。 用戶通過運(yùn)行環(huán)境實(shí)現(xiàn)對(duì)工程的控制。 運(yùn)行環(huán)境本身沒有任何意義， 必須與組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫作為一個(gè)整體，構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)。 一旦組態(tài)工作完成后， 運(yùn)行環(huán)境和組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫就可以離開組態(tài)環(huán)境而獨(dú)立運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上， 此后即可在運(yùn)行環(huán)境中， 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試。組態(tài)王軟件以其優(yōu)異的特性在鍋爐液位監(jiān)控系統(tǒng)中獲得了成功的應(yīng)用， 實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)瀏覽、 實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)趨勢(shì)顯示等功能， 達(dá)到了預(yù)期的對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的改造目的。相對(duì)原有的儀表調(diào)節(jié)器，該監(jiān)控系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可方便地通過硬、軟件的擴(kuò)充，實(shí)現(xiàn)鍋爐的溫度、流量等控制，即擴(kuò)展性強(qiáng)。該監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)提高工業(yè)鍋爐房的微機(jī)化自動(dòng)控制， 具有一定的參考價(jià)值，值得推廣和應(yīng)用。該監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過半年多的運(yùn)行，滿足了生產(chǎn)的要求。由組態(tài)王軟件進(jìn)行組態(tài)實(shí)現(xiàn)的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)界面友好，運(yùn)行穩(wěn)