換熱站自控系統(tǒng)設(shè)計

經(jīng)典word整理文檔，僅參考，雙擊此處可刪除頁眉頁腳。本資料屬于網(wǎng)絡(luò)整理，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除，謝謝！1.1、背景我國城市集中供熱發(fā)展很快，1997年全國集中供熱面積為80747萬㎡，比1996年增加了9.96%。到了1998年，全國有286個城，已占華北、東北、西北、山東、河南等采暖地區(qū)實有房屋面積的1/4以上。8.63.5萬公里隨著我國加入WTO以來，我國人民基本實現(xiàn)了小康水平，隨著人民生活水平的進礎(chǔ)抓起在城市建立了各種供熱站以實現(xiàn)城市人們的保暖問題。供熱行業(yè)大力推廣計算機控制技術(shù)必將是今后的發(fā)展方向。1.2制難，浪費熱能。是最初電廠余熱福利供熱的產(chǎn)物。后來開始收費，才有熱力公司。隨著商品經(jīng)濟發(fā)展，熱商品化，熱力公司開始提高供熱質(zhì)量，才有直供站，集中供熱是發(fā)展方向，間供站為主。間供站原理：電廠為一次線，小區(qū)為二次線，熱源（電廠）熱網(wǎng)（一二次線管網(wǎng)）熱用戶（居民樓和單位）連接處為熱力站。設(shè)備有：板式換熱器，循環(huán)泵，一二次線除污器，補水泵，水箱，計量表，１控制閥門等。就是換熱的地方把有熱電場產(chǎn)生的高溫蒸汽傳輸?shù)礁鱾€居民小區(qū)里將蒸把高溫蒸汽轉(zhuǎn)換汽的熱量傳送到小區(qū)管網(wǎng)中個人理解就像一個變壓器一樣成七八十度的水再供暖。1.31、實現(xiàn)二次熱網(wǎng)的控制，保證熱網(wǎng)的水力平衡、熱力平衡，是整個熱網(wǎng)安全、節(jié)能、高效、平穩(wěn)的運行，使熱能均勻分布，保證供暖效果。2、數(shù)據(jù)采集：按照指定或系統(tǒng)默認巡檢方式，對各個監(jiān)測點進行數(shù)據(jù)采集。3、顯示：監(jiān)測顯示一次供水溫度，一次回水溫度，二次供水溫度，二次回水溫度，室外溫度，一次供水壓力，變頻器狀態(tài)（起/停，泵速，故障報警）4、報警及故障處理：系統(tǒng)發(fā)生故障時，報警信號顯示、標示。5、數(shù)據(jù)通訊：發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)及接收控制指令、糾錯、檢錯，實現(xiàn)換熱站與供熱站之間的遠程數(shù)據(jù)通訊。6、可進行手動/自動的無擾切換。2.1、二次供水溫度自動控制系統(tǒng)1-12為換熱站溫度控制系統(tǒng)２統(tǒng)框圖。一次給水控換熱器溫度信號反圖2換熱站供熱系統(tǒng)框圖、變頻定壓控制系統(tǒng)為了保持熱網(wǎng)運行的穩(wěn)定性，熱網(wǎng)補水系統(tǒng)還應(yīng)保持一定的水壓，即保持系如圖3。變頻器調(diào)節(jié)器補水泵壓力傳感器圖3變頻調(diào)速定壓調(diào)節(jié)框圖變頻定壓工作原理如圖4所示，在系統(tǒng)的供、回水干管之間連接一根旁通３圖4變頻定壓工作原理的各項參數(shù)發(fā)送到供熱站。接受供熱站發(fā)來的指令。2.3、控制算法換熱站微機監(jiān)控系統(tǒng)的控制對象為供熱管網(wǎng)，管網(wǎng)面積大，分布不均勻，隨高熱網(wǎng)的熱效率顯得更為要。PID調(diào)節(jié)器是按偏差的比例、微分、積分進行控制的調(diào)節(jié)器，它是連續(xù)系統(tǒng)中技術(shù)成熟、應(yīng)用最為廣泛的一種調(diào)節(jié)器。它的結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)易于調(diào)整，在長期應(yīng)用中已積累了豐富的經(jīng)驗。但是，PID調(diào)節(jié)器對非線性、時變的復(fù)雜系統(tǒng)和化到一定程度后，原來整定好的控制參數(shù)就不再適用，這時，傳統(tǒng)的PID控制問題，設(shè)計了一種模糊參數(shù)自適應(yīng)PID控制器，根據(jù)換熱器的實際響應(yīng)，通過模糊規(guī)則進行推理和決策，在線整定PID控制器的三個參數(shù)，以實現(xiàn)對換熱站溫度的自適應(yīng)控制。常規(guī)PID控制器是過程控制中應(yīng)用最為廣泛最基本的—種控制器，它具有簡單、穩(wěn)定性好、可靠性高的特點，而且PID調(diào)節(jié)規(guī)律對相當多的工業(yè)控制對控制效果，其調(diào)節(jié)過程的品質(zhì)取決于PID控制器各個參數(shù)的整定．即使在現(xiàn)代控制飛速發(fā)展的今天，仍有90%以上的控制回路采用PID控制。但是，常規(guī)的PIDPID控制器不能在線整定參數(shù)：并且常規(guī)PIDPID參數(shù)不是整定困難就是根本無法整定，因此不能得到預(yù)期的控制效現(xiàn)象。但模糊控制器對復(fù)雜的和模型不清楚的系統(tǒng)都能進行簡單而有效的控制，所以如果把兩者結(jié)合起來，就可以構(gòu)成兼有兩者優(yōu)點的模糊PID(Fuzz-PID)控制器。本文主要介紹利用模糊控制器來給PID控制器在線自整定PID參數(shù)，組成６模糊參數(shù)自適應(yīng)PID控制器的設(shè)計方法。三、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計3.1、換熱站微機監(jiān)控系統(tǒng)硬件原理如圖8所示。從傳感器采集的各個模擬量信號進入模擬多路開關(guān)CD4051，經(jīng)I/V變換、放大后，利用AD0809A／D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號，以供控制、運算處理模塊使用?？刂啤⑦\算處理模塊是整個硬件電路的核心部分，選用AT89C51單片機作主處理器，并采用可編程邏輯器件8255A，來完成接口／o線的擴展及多種邏輯功能的實現(xiàn)。8位例COMS微處理器AT89C51作為主機，它內(nèi)部有4K的程序存儲器。該器件采用ATMEL公司的高密度、非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的“指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃速存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高而廉價的方案。AT89C51硬件結(jié)構(gòu)有如下一些主要特點：(、有4K字節(jié)的閃速存儲器和128字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器(RAM)容量。AT89C51單片機內(nèi)的／0口的數(shù)量和種類較多且齊全，尤其是它有一個全雙工的串行口。該串口是利用兩根／0口線構(gòu)成，有四種工作方式，可通過編程選定，AT89C51共有32根／0線．、AT89C51可對64KB的外部數(shù)據(jù)存儲器尋址且不受該系列中各種芯片型號的影響，而對程序存儲器是內(nèi)外總空間為64KB尋址范圍。８1、存儲器擴展電路AT89C51片內(nèi)有4K字節(jié)閃速程序存儲器，128個字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器RAM。2764AEPROM6264靜態(tài)RAM作為擴展的數(shù)據(jù)存儲器湖。2、模擬量輸入電路換熱站監(jiān)控系統(tǒng)中共有8個測點，各測點如表1所示。如果每一路都單獨采用各自的輸入回路，即每一路都采用放大、采樣／保持／D等環(huán)節(jié)，不僅成用CD4501多路模擬開關(guān)，它是單端的8通路開關(guān)，具有雙向轉(zhuǎn)換功能。它采用16條雙引腳的雙列直插式封裝。CD45018個開關(guān)電路組成的。電平轉(zhuǎn)換單元可實現(xiàn)COMS到TTL邏輯電平的轉(zhuǎn)換功能。因此，其輸入電平范圍寬，數(shù)字量信號電平幅度可為3-20V，模擬量信號的峰一峰值可達20V。其譯碼器具有禁止功能，便于對通道狀態(tài)的控制和通道數(shù)的擴展?？紤]到AT89C51為8位單片機，采用8位的／D轉(zhuǎn)換器其接口電路最簡單，可直接掛在數(shù)據(jù)總線上。另外溫度、壓力等都屬緩變參量，中速的逐次逼近型／D8位ADC0809A／D前最流行的中速廉價型單通道8位全MOS／DADC0809A／D轉(zhuǎn)換器片內(nèi)帶有鎖存功能的8路模擬開關(guān)，可對8路0～5v的輸入模擬電壓信號分時進行轉(zhuǎn)換，片內(nèi)具有多路開關(guān)的地址譯碼和鎖存電路、比較器、256R電阻T型網(wǎng)絡(luò)、樹狀電子開關(guān)、逐次逼近寄存器SAR、控制與時序電路等，輸出具有TTL三態(tài)鎖存緩沖器，可直接連接到單片機數(shù)據(jù)總線上。１０1、系統(tǒng)監(jiān)控主程序流程圖圖10圖112、控制程序流程圖4、補水泵、循環(huán)泵切換模塊流程圖測到的現(xiàn)場壓力信號之差A(yù)P來控制的。當AP>0時，增加輸出電流的大小，提AP<0，量仍不足以使AP--0，則該臺變頻泵切換至工頻，而增加下一臺泵為變頻工作；如果實際壓力太大，本臺調(diào)速泵調(diào)整到最小供水量仍不足以使AP=0，則關(guān)閉上次轉(zhuǎn)換成工頻的水泵，再進行調(diào)整。這樣，每臺泵在工頻和變頻之間切換，做到先開先停，后開后停，即所謂的循環(huán)調(diào)頻，各泵均衡運行，合理利用資源，延長泵的使用壽命，減少維護量和維護費用圈。水泵切換程序如圖14所示。-20"C以下，開啟三臺循環(huán)泵；氣溫在一20"C～10"C時，則開啟兩臺循環(huán)泵；氣溫在一10"C以上時，開啟一臺循環(huán)泵．循環(huán)泵切換程序如圖15所示．定的冗余，隨著換熱站設(shè)計規(guī)模的不同，環(huán)境的變化，用戶對舒適性要求不同，希望系統(tǒng)也能隨著調(diào)整。因此在軟件設(shè)計上，采用結(jié)構(gòu)化和模塊化的設(shè)計方法，使得程序簡單易懂，便于整個系統(tǒng)軟件的更新升級和及時維護。１７四、心得與體會可以鞏固以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的的人來說更重要的不是知識或技能，而是克服困難的信心。實踐證明看似“莫名其妙”的錯誤只要堅持嘗試必定有辦發(fā)解決，應(yīng)靈活地從各方面找原因而不是一味歸咎于試驗儀器或軟件平臺。五、參考文獻1、鄭學堅主編.微型計算機原理及應(yīng)用.北京：清華大學出版社.2