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)化班級電氣 0831姓名cmy設(shè)計(jì)日期2011.1至指導(dǎo)教師ly2011.32010、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)趨勢曲線顯示液位的實(shí)時(shí)變化。 由此組成一個(gè)簡 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

2、解、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（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。

3、2）設(shè)計(jì)各分系統(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。成績根據(jù)學(xué)生平時(shí)的理論基

4、礎(chǔ)、設(shè)計(jì)水平、論文質(zhì)量和答辯的情況綜合考 慮而定。成績按優(yōu)秀、良好、中、及格、不及格五個(gè)等級進(jìn)行評定。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)主要 研究 內(nèi)容鍋爐設(shè)備是工業(yè)生產(chǎn)中典型的控制對象，本課題要求學(xué)生首先掌握鍋爐系統(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 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。主要技 術(shù)指標(biāo) 或研究 目標(biāo)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，及參數(shù)要求。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控件的用法?；?要

5、求（1）掌握鍋爐設(shè)備的生產(chǎn)工藝要求；（2）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；（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。主要參 考資料 及文獻(xiàn)1 過程控制金以慧等清華大學(xué)出版社。2.AE2000A系統(tǒng)說明書。3 .組態(tài)控制技術(shù)袁秀英編 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

6、燒系統(tǒng)的控制 72.2.3 鍋爐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) 175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

7、功能,使鍋爐控制系統(tǒng)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)對建立小型的鍋爐控制 系統(tǒng), 特別是對舊系統(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)6第一章組態(tài)技術(shù)簡介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)測控系 統(tǒng)與一般計(jì)算機(jī)測控技術(shù)在結(jié)構(gòu)上沒有本質(zhì)區(qū)別，

8、它們都是由被控對象、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)測控系 統(tǒng)、以plc（可編程控制器）為核心的計(jì)算機(jī)測控系統(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) （Con figurati on ）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)場設(shè)備，基本不再需要

9、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、模塊和專門針對自己系統(tǒng)的組 態(tài)軟

10、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)、MCGSKingview （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， 該儀表通過儀表面板的

11、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

12、統(tǒng)框架采用 VC+ 編程，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)

13、鍋爐由于控制水平不高，其效率普遍低于國家標(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?耗的標(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：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

14、飽和蒸汽Ds。然后經(jīng)過熱器，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221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

15、低，則因汽包內(nèi)的水量加速減少，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1011操作的平穩(wěn)顯得尤為重要，必須嚴(yán)加控制主汽流量H水給變送器LT101A/D+T PIDl執(zhí) 器變送器FT101A/D#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，是前饋一反饋串級調(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

16、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)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。PV2nor *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 汽包液位測量值PV2 給水流量測量值工一一加法器，其公式如下：X0 = X2+ 2X( X1 50%X0 輸出X1 汽包液位調(diào)節(jié)

17、的輸出X2 蒸汽流量信號將液位進(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)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

18、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，直至汽包液位恢復(fù)到給定位置。2.2.2 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

19、氣漏進(jìn)爐內(nèi)，從而使熱量損失增加。2.2.3 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 450C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

20、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)DN150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，貝U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

21、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，而對集汽集箱出口的蒸汽溫度的影響就比較小，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)13開關(guān)t I/ote冏也反饋信號I / V轉(zhuǎn)換器工控機(jī)D/A 變頻調(diào)速器顯示器打印機(jī)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護(hù)睦溫度一熱電假iaw蒸戟溫度鉗電阻熱風(fēng)溫度 mtiiUioo圖3.1工業(yè)鍋爐硬件配置圖計(jì)算機(jī)對采樣數(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

22、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，將流量信號轉(zhuǎn)化為 4-20mA的電流信號；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；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，這些信號經(jīng)過程控 制實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的精密電阻(250Q)轉(zhuǎn)換為1-5V電壓信號后傳給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

23、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，X1，2，4，8 輸入范圍：±V、i2.5V、±.25V、±).625V0-10V、0-5V、0-2.5V、0-1.25V14（3） D/A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） 輸出信號范圍：電壓方式：05V; 15V; 010V; ± 2.5V;± 5V; 電流方式：010mA; 420mA 輸出阻抗：W 2 Q （電壓方式

24、） 使用環(huán)境要求：工作溫度：i0°c40r相對濕度：40%80% RH存貯溫度：55 C+ 85 C3.2監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)321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)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù) 對象對應(yīng)連結(jié)起來。如圖所示。設(shè)苗配這向 _ 廠畝 設(shè)備窖禰.週訊方式設(shè)番配置向?qū)⑤o助您吳成設(shè)備的妄裝言級查找± PCE731莊“ FCLT33FCL734EE- K+:日FCIS1ZFGFCL812PG_789DL

25、FCIJ013匡-FCL316HD+ FCLIGHG g-PCIBieL |+ PCLSlfiL 5467您所送的設(shè)奮 生產(chǎn)6；研華設(shè)備名稱：PCL313 通信抽述；FCW13上一步|下一歩？取消 |圖3.2配置研華板卡設(shè)備1516FCE731FCLT33PCW34PCL73S rCL5l2FG PCL812PG_7S9DTCL813PCIJS13匡-FCL316HD* FCI518HG毋 FCL916LIt FCL818L 546711I爲(wèi)畜配這向 廠忍 設(shè)備容耶 週訊方F£莊國匡ff匡白|下一歩（M1取消您斷送的設(shè)奮 生產(chǎn)廠家；研華 設(shè)備名稱：PCLS13 通信描述；PCW13圖

26、3.3配置中泰板卡設(shè)備322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” 中對系統(tǒng)所創(chuàng)建的數(shù)據(jù)對象的基本屬性、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1abc101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 制輸出Abc102內(nèi)存實(shí)型鼓風(fēng)門開度:Abc108內(nèi)存實(shí)型引風(fēng)控制輸出Abc107內(nèi)存實(shí)

27、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 值Stop內(nèi)存實(shí)型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 給定內(nèi)存實(shí)型鼓風(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 指令內(nèi)存離散爐壓回路P內(nèi)存實(shí)型爐壓回路1內(nèi)存實(shí)型爐壓回路D內(nèi)存實(shí)型323各控制畫面的設(shè)計(jì)

28、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)鏈接把畫面上的對象與其對應(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)曲線和歷史趨勢曲線，并可根據(jù)需 要隨時(shí)打印，做出趨勢圖后，只需進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，讓參數(shù)變化反應(yīng)到趨勢圖上?？刂茀?shù)窗口畫面 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

29、控制。17圖3.4系統(tǒng)主控制畫面圖3.5實(shí)時(shí)趨勢曲線18:溫民一壓為1:液位圖3.6歷史趨勢曲線圖圖3.7報(bào)警窗口3.2.4應(yīng)用程序語言的設(shè)計(jì)PID偏差二爐膛出口壓力給定-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；19PID比例系數(shù)二爐壓回路P;PID積分系數(shù)=爐壓回路I；PID微分系數(shù)二爐壓回路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=PID偏差前值; 爐壓回路偏差前值=PID偏差；PID偏差二出

30、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)二循環(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)二循環(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）PID偏差二爐溫給定-爐膛出口溫度；PID 偏差前值 =爐溫給煤回路偏差前值 ；PID

31、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偏差二出口水溫給定-出口水溫；PID偏差前值二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;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="sta

32、rt"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；3.2.5 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)趨勢顯示等功能， 達(dá)到了預(yù)期的對實(shí)驗(yàn)裝置的 改造目的。相對原有的儀表調(diào)節(jié)器，該監(jiān)控系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、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。