軋鋼加熱爐溫度自動(dòng)控制-熱值模型和實(shí)現(xiàn)(設(shè)計(jì))完整版

內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（畢業(yè)論文）PAGEI軋鋼加熱爐溫度自動(dòng)控制——熱值模型和實(shí)現(xiàn)摘要在鋼鐵企業(yè)中，為了將鋼坯加熱到軋制所規(guī)定的工藝要求，必然地要求對(duì)加熱爐內(nèi)的溫度進(jìn)行有效的控制，使之保持在某一特定的范圍內(nèi)。而溫度的維持又要求燃料在爐內(nèi)穩(wěn)定地燃燒。加熱爐燃燒過(guò)程是受隨機(jī)因素干擾的，具有大慣性、純滯后的非線性過(guò)程。所以加熱爐的溫度控制一直鋼鐵企業(yè)的重要研究問(wèn)題。本次設(shè)計(jì)是以包鋼2#軌梁軋鋼加熱爐為背景展開的，控制系統(tǒng)用的是浙大中控的Advantro-Pro集散控制系統(tǒng)，溫度控制方案采用串級(jí)控制，副回路在流量控制的基礎(chǔ)上采用熱值作為前饋，克服了來(lái)自煤氣混合比的影響；燃燒控制采用具有邏輯規(guī)律的比值控制，采用動(dòng)態(tài)空然比，使燃燒得到最大優(yōu)化。各回路控制策略選擇PID控制。關(guān)鍵詞：軋鋼加熱爐；串級(jí)控制；比值控制；空燃比SteelRollingHeatingFurnaceTemperatureAutomaticControlCalorificvaluemodelandtherealizationAbstractIntheenterpriseswhereproducingironandsteel,inordertoheatupbillettothetechnologicalrequirementsofrolling,thetemperatureinsidethefurnacemustbecontrolledeffectivelysothatitremainsinaspecificrange.Whilemaintainingthetemperatureneedsthestableburningoffuelinsidethefurnace.Furnacecombustionprocessisanon-linearprocesswhichissubjecttotherandominterference,greatinertiaandthepuretimedelay.Therefore,heatingfurnacetemperaturecontroliscontinuouslytheimportantresearchissueofironandsteelenterprises.Mycurrentdesignisbasedonthesecondtrack#beamfurnaceofBaotousteelasthebackground,usingAdvantro-ProDistributedControlSystemofZhejiangUniversityasthecontrolsystem,usingcascadecontrolasthetemperaturecontrol.TheDeputyobjectsaddstheimpactofheatvalueonthebasisofflowcontrolastoovercomingtheinfluencefromtheratioofgasmixture;usingtheratiocontrolwiththelawsoflogic,anddynamicspaceratiointhecombustioncontrol,toreachmaximumcombustionoptimization.TheloopusePIDasthecontrolstrategyoptions.Keywords:ReheatFurnace,cascadecontrol,ratiocontrol,air-fuelratio目錄摘要 IAbstract II目錄 III第一章緒論 11.1概論 11.2國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 2第二章加熱爐工藝及難點(diǎn)分析 52.1加熱爐的工藝流程 52.2燃燒的分析 62.2.1燃料的成分 62.2.2燃?xì)馀c空氣的關(guān)系 82.3加熱爐的工藝要求 102.3.1爐膛溫度 102.3.2燃燒 102.4加熱爐控制難點(diǎn) 11第三章國(guó)產(chǎn)控制系統(tǒng)——AdvanTrol-Pro 123.1軟件支持的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 123.2系統(tǒng)軟件功能特點(diǎn)及性能指標(biāo) 133.3系統(tǒng)軟件構(gòu)成介紹 143.3.1用戶授權(quán)管理軟件（SCReg） 163.3.2系統(tǒng)組態(tài)軟件（SCKey） 163.3.3圖形化編程軟件（SCControl） 173.3.4語(yǔ)言編程軟件（SCLang） 203.3.5二次計(jì)算組態(tài)軟件（SCTask） 203.3.6流程圖制作軟件（SCDrawEx） 203.3.7報(bào)表制作軟件（SCFormEx） 203.3.8實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件（AdvanTrol） 213.3.9故障分析軟件（AdvDiagnose） 213.3.10ModBus數(shù)據(jù)連接軟件(AdvMBLink) 213.3.11實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器軟件（AdvOPCServer） 213.3.12C/S網(wǎng)絡(luò)互連功能 22第四章系統(tǒng)控制方案及策略 234.1加熱爐控制系統(tǒng) 234.1.1控制方案 234.1.2控制策略 264.2燃燒控制系統(tǒng) 274.2.1燃燒控制系統(tǒng)的分析 274.2.2具有邏輯規(guī)律的比值控制系統(tǒng) 28第五章控制系統(tǒng)在Advantrol-Pro中的實(shí)現(xiàn) 315.1位號(hào)的定義 315.2功能塊 335.3程序的實(shí)現(xiàn) 385.3.1熱值與華白的計(jì)算 385.3.2空燃比的計(jì)算 415.3.3具有邏輯規(guī)律的串級(jí)比值控制系統(tǒng) 42結(jié)束語(yǔ) 45參考文獻(xiàn) 46致謝 47內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（畢業(yè)論文）第一章緒論1.1概論自18世紀(jì)后半期的工業(yè)革命以來(lái)，世界對(duì)于煤、石油、天然氣等不可再生能源的消耗不斷擴(kuò)大，能源危機(jī)日益加深。在1973年發(fā)生第一次能源危機(jī)后，開發(fā)新能源和節(jié)能的研究便成為世界各國(guó)關(guān)注的主要課題，各工業(yè)先進(jìn)國(guó)家對(duì)各種燃燒設(shè)備的節(jié)能控制進(jìn)行了廣泛深入的研究，大大降低了能耗。加熱爐是熱軋生產(chǎn)過(guò)程的重要熱工設(shè)備，其能耗占到鋼鐵工業(yè)總能耗的25%。它的主要作用是提高鋼坯的塑性，降低變形抗力，以滿足軋制工藝的要求。其溫度控制性能直接影響到加熱爐的能耗和最終鋼材產(chǎn)品質(zhì)量、鋼坯成材率、軋制設(shè)備壽命以及整個(gè)軋線的有效作業(yè)率。但是加熱爐的燃燒過(guò)程是受隨機(jī)因素干擾的、具有時(shí)變性的非線性隨機(jī)過(guò)程。對(duì)于這種復(fù)雜的控制對(duì)象，即使是經(jīng)驗(yàn)豐富的操作工人，也很難全面的考慮各種因素的影響進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，這將影響鋼坯的加熱質(zhì)量，甚至影響正常的生產(chǎn)。目前，國(guó)內(nèi)仍有大量的加熱爐停留在簡(jiǎn)單的人工控制或者通過(guò)電子儀表進(jìn)行手工電動(dòng)操作，這種操作方式勞動(dòng)強(qiáng)度大、控制粗糙、節(jié)能效果不好、對(duì)操作工的水平要求較高。隨著要求高效利用能源和降低環(huán)境污染等問(wèn)題的日益急迫，急需對(duì)加熱爐之類的工業(yè)爐窯實(shí)行優(yōu)化控制以實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗和降低對(duì)環(huán)境的污染。因此，必須提高加熱爐控制水平，建立良好的爐溫自動(dòng)控制系統(tǒng)。加熱爐燃燒過(guò)程是受隨機(jī)因素干擾的、具有大慣性、純滯后的非線性過(guò)程。鋼坯加熱爐一般是多段式復(fù)合結(jié)構(gòu)，分段加熱，各段之間相互耦合，要描述爐內(nèi)熱交換機(jī)理除包括有關(guān)輻射、對(duì)流和傳導(dǎo)的關(guān)系式外，還有很多不確定因素，如壓力、各段之間相互影響、燃燒熱值的波動(dòng)等，要以數(shù)學(xué)方法建立加熱爐這種復(fù)雜、粗糙對(duì)象的精確模型十分困難。傳統(tǒng)的控制技術(shù)是基于模型的控制，建立在模型已知或可以通過(guò)辨識(shí)得到的基礎(chǔ)上的。因此，當(dāng)爐內(nèi)工況發(fā)生變化或出現(xiàn)大的擾動(dòng)時(shí)，傳統(tǒng)的線性近似模型顯然具有較大的局限性。工程技術(shù)人員經(jīng)過(guò)多年的工程實(shí)踐，已充分認(rèn)識(shí)到，要想徹底解決加熱爐的控制問(wèn)題，必須跳出以簡(jiǎn)化的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)的經(jīng)典控制框架，面對(duì)其復(fù)雜性，應(yīng)提出新的概念和模型，探索新的方法和手段，開發(fā)出能感知復(fù)雜環(huán)境、控制復(fù)雜對(duì)象、解決復(fù)雜任務(wù)的新策略。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用和人工智能技術(shù)的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了一種以人工智能、控制理論和計(jì)算機(jī)科學(xué)為基礎(chǔ)的新型控制技術(shù)—智能控制。智能控制從人工智能的角度出發(fā)，充分重視大量定性的先驗(yàn)知識(shí)，采用模糊、推理、邏輯的知識(shí)庫(kù)和推理方式，通過(guò)離線訓(xùn)練在線學(xué)習(xí)，建立起智能動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)，為解決復(fù)雜工業(yè)過(guò)程建模和優(yōu)化控制問(wèn)題提供了一種很好的解決方案，逐漸成為工業(yè)過(guò)程控制研究的熱點(diǎn)。將智能控制技術(shù)應(yīng)用于爐窯的過(guò)程控制，能繼承熟練工人的操作經(jīng)驗(yàn)，并解決傳統(tǒng)工藝?yán)碚摗⒖刂评碚摻⒌臄?shù)學(xué)模型無(wú)法適合非穩(wěn)定工況的問(wèn)題，在異常情況下也能很好地控制，從而可大大提高加熱爐窯控制過(guò)程的快速性和控制精度，保證控制過(guò)程的穩(wěn)定性，提高產(chǎn)品的合格率和優(yōu)質(zhì)率。智能控制技術(shù)的出現(xiàn)，為解決鋼鐵工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的控制難題提供了全新的思路，為今后我國(guó)鋼鐵冶金企業(yè)在世界鋼鐵強(qiáng)國(guó)中謀得一席之地，提供了較好的途徑?？梢灶A(yù)見，智能控制技術(shù)在將來(lái)的加熱爐的綜合優(yōu)化控制技術(shù)研究中將占有舉足輕重的地位。1.2國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀我國(guó)從80年代初開始進(jìn)入加熱爐計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)研究階段。就國(guó)內(nèi)來(lái)說(shuō)，我國(guó)鋼鐵企業(yè)現(xiàn)有軋鋼爐窖近千座，其中加熱爐700多座。有些加熱爐可達(dá)到國(guó)外90年代水平，但發(fā)展極不平衡，先進(jìn)與落后差距很大。目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)加熱爐的計(jì)算機(jī)控制水平很低，雖然引進(jìn)了一些先進(jìn)的控制系統(tǒng)和設(shè)備，但絕大部分加熱爐計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)仍然處在計(jì)算機(jī)過(guò)程控制的水平上，甚至還有少數(shù)加熱爐由人工操作，其加熱質(zhì)量和能耗與國(guó)外同行相比相距甚遠(yuǎn)。在理論研究方面，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)對(duì)加熱爐數(shù)學(xué)模型的研究越來(lái)越活躍起來(lái)，我國(guó)的科學(xué)工作者進(jìn)行了大量的卓有成效的研究工作，取得了一些研究成果。有很多學(xué)者，對(duì)鋼坯升溫的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了研究，還有學(xué)者將燃料消耗與鋼溫聯(lián)系起來(lái)，構(gòu)成燃料消耗最低的真實(shí)目標(biāo)函數(shù)，從而可以運(yùn)用最優(yōu)升溫曲線。同時(shí)，智能控制技術(shù)的研究也在積極開展，有學(xué)者將智能控制的思想和方法與自校正控制技術(shù)相結(jié)合，提出了一個(gè)基于知識(shí)和在線辨識(shí)機(jī)制加熱爐混合智能控制系統(tǒng)。但目前國(guó)內(nèi)外開發(fā)的加熱爐鋼坯溫度預(yù)報(bào)數(shù)學(xué)模型,無(wú)論是根據(jù)加熱過(guò)程本身的內(nèi)在機(jī)理,運(yùn)用能量平衡、物料平衡等建立起來(lái)的機(jī)理模型,還是根據(jù)加熱爐的輸入輸出數(shù)據(jù)建立起來(lái)的辨識(shí)模型,其實(shí)質(zhì)都是實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。建立的模型依賴于建模時(shí)的爐況和實(shí)驗(yàn)條件,當(dāng)爐況變化或爐子更新、老化后,模型的誤差就會(huì)大大增加。另外,建立爐內(nèi)加熱鋼坯溫度預(yù)報(bào)模型時(shí),通常忽略熱輻射和熱對(duì)流,僅考慮熱傳導(dǎo),加熱的三維空間被簡(jiǎn)化成一維或二維空間的熱傳導(dǎo)模型。由于這些方法假設(shè)太多,以至使用起來(lái)誤差較大。在實(shí)際工程應(yīng)用中，計(jì)算機(jī)控制應(yīng)用也日趨廣泛，提出了新的控制策略，控制水平有所提高。例如:首鋼板材有限公司加熱爐計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，避開許多難以檢測(cè)的物理量及建立精確數(shù)學(xué)模型的困難，而直接根據(jù)系統(tǒng)中易于檢測(cè)的溫度、壓力、流量等三種物理量，采用智能控制技術(shù)設(shè)計(jì)了智能控制器，進(jìn)行系統(tǒng)辨識(shí)，實(shí)現(xiàn)了加熱爐的智能和優(yōu)化控制，氧化燒損從1.67%下降到0.96%；萊鋼熱軋窄帶鋼步進(jìn)式加熱爐計(jì)算機(jī)優(yōu)化控制系統(tǒng)中的熱工控制由直接數(shù)字控制(DCC)和計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制(SCC)兩級(jí)組成，DCC級(jí)的燃燒控制實(shí)現(xiàn)了雙交叉限幅控制，同時(shí)以軟件的方式實(shí)現(xiàn)了煤氣熱值的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)估算，保證了空氣消耗系數(shù)隨熱值同步變化，SCC級(jí)提出了考慮二維效應(yīng)的一維平板模型，提高了模擬的精度，并以段法的離線分析解決了總括熱吸收率的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償問(wèn)題，還建立了金屬氧化燒損模型，對(duì)金屬氧化燒損量進(jìn)行在線實(shí)時(shí)跟蹤計(jì)算，有利于降低氧化燒損，實(shí)現(xiàn)了加熱爐的優(yōu)化控制。總之，我國(guó)的理論研究雖已趕上國(guó)際水平，但國(guó)內(nèi)加熱爐的控制水平與先進(jìn)國(guó)家相比還存在較大的差距，加熱爐控制大多停留在常規(guī)的燃燒控制階段，更有許多處于手工操縱階段?？偟膩?lái)說(shuō)，加熱爐的高級(jí)計(jì)算機(jī)控制策略尚處在初級(jí)階段，有關(guān)技術(shù)還不成熟。第二章加熱爐工藝及難點(diǎn)分析2.1加熱爐的工藝流程要對(duì)加熱爐進(jìn)行溫度控制就首先要對(duì)加熱爐熟悉，加熱爐的作用是將鋼坯加熱到軋制工藝要求的溫度。在此溫度下進(jìn)行軋制既能保證燃料的合理利用又能使軋制力在正常范圍內(nèi)。圖2.1軋鋼機(jī)拋面簡(jiǎn)圖加熱爐為三段式加熱爐，沿爐長(zhǎng)方向分為預(yù)熱段、II加熱段、I加熱段和均熱段，如上圖所示。預(yù)熱段主要是依靠爐內(nèi)尾氣余熱來(lái)預(yù)熱裝爐鋼坯，從而提高燃料的利用率。為了把鋼坯加熱到目標(biāo)溫度，加熱爐以高爐焦?fàn)t混合煤氣為燃料，分成五個(gè)控制區(qū)域?qū)訜釥t的燃燒過(guò)程和爐溫進(jìn)行控制，即II加熱段上區(qū)，并將I加熱段和均熱段各分成上、下兩個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域單獨(dú)控制，分別設(shè)置有熱電偶溫度傳感器，空氣流量控制器、煤氣流量控制器，對(duì)每段的爐溫以及燃燒狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，各控制器的設(shè)定值可用手動(dòng)方式，亦可根據(jù)不同規(guī)格、材質(zhì)的鋼坯自動(dòng)設(shè)定，預(yù)熱段內(nèi)由于沒(méi)有設(shè)置燒嘴而不參與控制。在加熱爐工作時(shí)，鋼坯被整齊排列在加熱爐內(nèi)，并在推鋼機(jī)的推動(dòng)下不斷地從爐尾推入爐膛，首先利用加熱段和均熱段排出的高溫?zé)煔饩徛訜徜撆鳎@樣鋼坯開始升溫不大，溫度應(yīng)力小，不會(huì)造成裂紋和斷裂；鋼坯運(yùn)行到加熱二段時(shí)，鋼坯的中心溫度已超過(guò)500攝氏度，進(jìn)入塑性范圍，此時(shí)快速加熱鋼坯使鋼坯表面溫度迅速升高到出爐溫度；在均熱段鋼坯表面溫度不再升高，段面溫差逐步減小。這樣，鋼坯經(jīng)過(guò)預(yù)熱、加熱、均熱三個(gè)過(guò)程，就被加熱成溫度適宜、溫差較小、可供軋制的熱坯。此時(shí)鋼坯被出鋼機(jī)構(gòu)推上滾道，由滾道傳送給軋機(jī)進(jìn)行軋制。根據(jù)加熱工藝要求，一般每塊鋼坯在爐內(nèi)大約停留2小時(shí)，但具體鋼種以及生產(chǎn)要求不同，該時(shí)間有差異。為了將鋼坯加熱到軋制所規(guī)定的工藝要求，必然地要求對(duì)加熱爐內(nèi)的溫度進(jìn)行有效的控制使之保持在某一特定的范圍內(nèi)，出鋼溫度過(guò)高既不必要且又導(dǎo)致鋼坯過(guò)多燒損和能源浪費(fèi)，甚至造成粘鋼的嚴(yán)重事故。過(guò)低則會(huì)使軋機(jī)軋制困難而影響到最終產(chǎn)品質(zhì)量和軋機(jī)的使用壽命(或維護(hù)周期)。而溫度的維持又要求燃料在爐內(nèi)穩(wěn)定地燃燒。另外，不同種類的鋼坯對(duì)爐內(nèi)的氣氛有不同的要求，(這里氣氛主要是指氧化氣氛和還原氣氛，具體要求視加熱工藝要求而定)如果氧化氣氛過(guò)重，會(huì)使被加熱金屬表面生成較厚的氧化皮，不僅浪費(fèi)材料而且給除鱗帶來(lái)困難，嚴(yán)重的還會(huì)影響產(chǎn)品表面質(zhì)量。如果還原氣氛過(guò)重，不僅白白浪費(fèi)大量燃料，同時(shí)還污染了空氣，可見，燃燒過(guò)程是影響加熱爐系統(tǒng)的關(guān)鍵。2.2燃燒的分析燃燒過(guò)程是燃料的氧化過(guò)程，而氧化反應(yīng)生成的熱正是我們所需要的熱量。2.2.1燃料的成分在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中現(xiàn)在使用的氣體燃料有人造煤氣，副產(chǎn)煤氣，及天然氣，人造煤氣有發(fā)生爐煤氣，水煤氣，副產(chǎn)煤氣有高爐煤氣，焦?fàn)t煤氣，轉(zhuǎn)爐煤氣。這些煤氣都具有不同的特性，作為燃料它們最重要的性質(zhì)就是熱值。兩種或兩種以上的煤氣混合就能夠產(chǎn)出用戶需要的有一定特性的混合氣體。如果各用戶使用單一煤氣，當(dāng)某些生產(chǎn)煤氣的單位因某種原因煤氣量減少了，那么用戶的生產(chǎn)就會(huì)受到影響。反之用戶因某些原因?qū)γ簹庑枨鬁p少，這樣煤氣就會(huì)產(chǎn)生過(guò)剩的現(xiàn)象，使用混合煤氣就可以適當(dāng)?shù)慕鉀Q高低峰值煤氣的使用，另外也給煤氣的平衡調(diào)度及用戶的正常生產(chǎn)帶來(lái)很大好處。包鋼軌梁2#加熱爐的燃料來(lái)源為高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣的混合氣，混合比會(huì)隨煤氣站的各種煤氣量的變化而變化，而高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣的熱值和密度都是不同的，這樣供應(yīng)到加熱爐的煤氣的熱值和密度就會(huì)不斷改變。這里我們不得不提到一個(gè)概念熱值指數(shù)，即華白。熱值：?jiǎn)挝惑w積可燃?xì)怏w燃燒放出的熱量，以表示。華白以表示為：（2.1）為什么要引進(jìn)這一概念呢，因?yàn)椴捎昧髁靠装寤蚱渌愃蒲b置產(chǎn)生差壓來(lái)測(cè)量燃?xì)饬髁康?，其基本公式如下：?.2）式中：——流量；——?dú)怏w絕對(duì)壓力；——常數(shù)；——?dú)怏w絕對(duì)溫度；——節(jié)流裝置流通面積；——節(jié)流裝置前后差壓；——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下燃?xì)獾拿芏扔墒娇梢?，?dāng)節(jié)流裝置流通面積和結(jié)構(gòu)形式確定后，且P,T為常數(shù)時(shí)，上式可簡(jiǎn)化為。由此可見，當(dāng)不變時(shí)，與成正比，當(dāng)變時(shí)實(shí)際通過(guò)孔板燃?xì)饬髁恳舶l(fā)生了變化，從而造成燃?xì)夤?yīng)不足或過(guò)量。因此要使加熱爐正常工作就得保證單位時(shí)間內(nèi)供給加熱爐的總熱量接近或等于恒定值。由于燃?xì)獾幕旌媳仁窃诓粩嘧兓?，所以是一直在變的，以此表上指示的流量不是真?shí)流量，即使所供的燃?xì)鈫挝惑w積發(fā)熱量及儀表指示流量恒定，也不能保證進(jìn)入加熱爐單位時(shí)間總供熱量接近恒定。為此我們不采用熱值控制，而引進(jìn)華白這一概念。用華白可以指示和記錄混合煤氣熱值可以修正比率系統(tǒng)因煤氣混合比變化而引起的混合煤氣熱值的變化。2.2.2燃?xì)馀c空氣的關(guān)系當(dāng)燃料燃燒時(shí)，燃燒產(chǎn)物連同其他可能存在的蒸汽都被提高到火焰溫度，火焰溫度的高低并不由燃料數(shù)量的多少來(lái)決定，而取決于燃料是否完全燃燒，是否發(fā)出最大的熱效率，故需要空氣過(guò)量。同時(shí)，從安全角度考慮，空氣不足也會(huì)使燃料在爐子中聚集起來(lái)，而一點(diǎn)燃就可能發(fā)生爆炸，因此，燃燒過(guò)程一般都是在空氣過(guò)量的情況下進(jìn)行的。但是空氣中的氮?dú)獠粌H不參與燃燒，而且還要起一種稀釋作用，從而降低了火焰的溫度，由此可見，在實(shí)際工況中，最高火焰溫度是發(fā)生在空氣微過(guò)量的情況下。根據(jù)熱力學(xué)的原理，輻射的能量與火焰絕對(duì)溫度的四次方成正比，所以爐子的最高效率總是在火焰溫度最高的情況下才能出現(xiàn)。燃燒系統(tǒng)的曲線描述圖如下：圖2.2燃燒系統(tǒng)的曲線描述上圖表示了空氣過(guò)剩率與燃燒效率及污染之間的關(guān)系，可以看出，燃燒系統(tǒng)的質(zhì)量跟空氣過(guò)剩率有很大的關(guān)系。同時(shí)，空氣過(guò)剩率還可以用空氣和燃?xì)獾呐浔龋纯杖急葋?lái)描述。理論空燃比為為單位體積或質(zhì)量的燃料完全燃燒所需的空氣量，為一個(gè)常數(shù)。實(shí)際空燃比=實(shí)際空氣量/煤氣量，設(shè)u為剩余空氣系數(shù),u=實(shí)際空氣量/理論空氣量，/u=,則實(shí)際空燃比與空氣剩余系數(shù)成正比。從上圖可看出當(dāng)u＜1和1≤u＜1.02分別為空氣不足燃燒區(qū)域和超低空氣過(guò)剩燃燒區(qū)域，在這兩個(gè)燃燒區(qū)中，會(huì)有不完全燃燒現(xiàn)象，這樣的熱損失就比較大，而且從環(huán)境污染角度看，由于不完全燃燒，將會(huì)產(chǎn)生大量的黑煙，污染大氣。但是如果處于高過(guò)剩空氣燃燒區(qū)，即當(dāng)u＞1.10時(shí)，由于過(guò)多的過(guò)?？諝?，不但使出鋼時(shí)鋼坯表面的氧化鐵皮增多，影響鋼加熱質(zhì)量，而且使煙氣中帶走了大量的熱量，使燃燒系統(tǒng)熱效率過(guò)低，同時(shí)會(huì)使氮硫氧化物增加，對(duì)環(huán)保不利。因此，在實(shí)際燃燒系統(tǒng)中，空氣過(guò)剩率設(shè)定在過(guò)?？諝馊紵齾^(qū)1.02≤u≤1.1是最佳的燃燒方案。2.3加熱爐的工藝要求加熱爐系統(tǒng)非常復(fù)雜，很多環(huán)節(jié)相互耦合，共同影響爐內(nèi)的氛圍，為了達(dá)到工藝水平，保證出鋼的質(zhì)量，對(duì)以下幾個(gè)部分做出了相應(yīng)的要求：爐膛溫度、煤氣和空氣流量及華白、爐膛壓力、送風(fēng)總管壓力等。2.3.1爐膛溫度在加熱爐系統(tǒng)中，爐溫的高低直接決定鋼坯的溫度。如果爐溫偏低，導(dǎo)致鋼坯溫度偏低，鋼坯軟度不夠?qū)?huì)損壞軋鋼機(jī)；如果爐溫偏高，鋼坯會(huì)在加熱爐中發(fā)生粘結(jié)，因此，對(duì)爐膛的溫度范圍有較高的要求。爐膛溫度是個(gè)復(fù)雜的被調(diào)量，受到很多因素的干擾，如各段之間溫度的相互影響，冷鋼入爐導(dǎo)致的溫度降低，預(yù)熱空氣溫度的波動(dòng)，爐膛壓力的變化。對(duì)于爐膛溫度，我們的要求是，當(dāng)加熱爐內(nèi)的溫度穩(wěn)定不變時(shí)，噴入爐內(nèi)的煤氣流量也能恒定不變；而當(dāng)爐溫受到外界擾動(dòng)作用偏離給定值時(shí)，則煤氣流量又必須作相應(yīng)地變化，以使熱能的供需達(dá)到新的平衡，從而保持爐內(nèi)溫度恒定不變。在動(dòng)態(tài)過(guò)程中，必須要保證響應(yīng)的快速性和較高的魯棒性。2.3.2燃燒燃燒的基本條件是燃料和空氣，通過(guò)燃燒器將燃料和空氣充分混合是燃料完全燃燒的關(guān)鍵，根據(jù)對(duì)燃燒機(jī)理的剖析，為了節(jié)能和保護(hù)環(huán)境，不管是在燃燒穩(wěn)定的狀態(tài)下還是在過(guò)渡狀態(tài)下，都必須將空氣流量和燃料流量的比率(空燃比)控制在正常值上。在通常的燃燒系統(tǒng)中，常常是根據(jù)大量的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)給出操作(包括人工操作和自動(dòng)化操作)中應(yīng)遵循的空燃比要求，然后在燃燒中保持此空燃比，同時(shí)穩(wěn)定爐溫在設(shè)定范圍內(nèi)。但是加熱爐中使用的燃料性能不高，燃料的熱值的時(shí)變是不可避免的，當(dāng)燃料的熱值變化較大時(shí)，繼續(xù)保持預(yù)先設(shè)定的空燃比就沒(méi)有意義了。這就意味著燃燒控制系統(tǒng)要根據(jù)燃料的具體情況使燃燒狀況符合一定的要求，在這種情況下如果仍然人為設(shè)定一固定的空燃比顯然是無(wú)法使燃燒保持最優(yōu)的，所以，在要求較高的燃燒系統(tǒng)中最好具備動(dòng)態(tài)優(yōu)化空燃比的功能。因此，燃燒過(guò)程應(yīng)滿足以下兩點(diǎn)要求:①保證空氣流量和煤氣流量按照設(shè)定的空燃比實(shí)現(xiàn)快速調(diào)節(jié)，②在工藝要求和外界干擾的情況下，空燃比設(shè)定值的在線優(yōu)化問(wèn)題。爐膛壓力與送風(fēng)總管壓力的問(wèn)題與本次設(shè)計(jì)關(guān)系不大，因此在此不做論述。2.4加熱爐控制難點(diǎn)我國(guó)的加熱爐自動(dòng)化系統(tǒng)，大多還處于第1代的水平，只有10%左右用上了第2代PLC/DCS系統(tǒng)。由于加熱爐復(fù)雜的工藝對(duì)象特性以及檢測(cè)/驅(qū)動(dòng)設(shè)備較差，給加熱爐實(shí)施全面自動(dòng)控制帶來(lái)種種困難。具體表現(xiàn)在:首先，加熱爐是一個(gè)復(fù)雜對(duì)象。鋼坯加熱爐一般是多段式復(fù)合結(jié)構(gòu)，分段加熱，各段之間溫度相互影響。其燃燒升溫過(guò)程是一個(gè)典型的具有時(shí)變性、非線性、滯后性等特性的過(guò)程。要描述爐內(nèi)熱交換機(jī)理除包括有關(guān)輻射、對(duì)流和傳導(dǎo)的關(guān)系式外，還有很多不確定因素。因此，要以數(shù)學(xué)方法建立加熱爐這種復(fù)雜、粗糙對(duì)象的模型是十分困難的。其次，燃料波動(dòng)大。由于煤氣是供應(yīng)全廠區(qū)生產(chǎn)，每一處使用都會(huì)對(duì)其他地方產(chǎn)生影響，故壓力波動(dòng)非常大,且混合煤氣的成分也在發(fā)生變化，使煤氣的燃值也發(fā)生變化，進(jìn)而引起爐溫的波動(dòng)。第三是生產(chǎn)節(jié)奏波動(dòng)。由于加熱爐車間是為軋鋼生產(chǎn)線服務(wù)的從屬車間，故軋鋼生產(chǎn)線故障及生產(chǎn)節(jié)奏的變化對(duì)加熱爐生產(chǎn)影響較大，造成加熱生產(chǎn)節(jié)奏經(jīng)常波動(dòng)。第三章國(guó)產(chǎn)控制系統(tǒng)——AdvanTrol-ProAdvanTrol-Pro軟件包是基于Windows2000操作系統(tǒng)的自動(dòng)控制應(yīng)用軟件平臺(tái)，在SUPCONWebField系列集散控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem—DCS）中完成系統(tǒng)組態(tài)、數(shù)據(jù)服務(wù)和實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。AdvanTrol-Pro軟件使用說(shuō)明書分為兩部分：系統(tǒng)使用說(shuō)明書和在線幫助。系統(tǒng)使用說(shuō)明書按控制系統(tǒng)組態(tài)工作流程介紹軟件包中各軟件的主要功能、使用方法及相互間關(guān)系。適合于初次使用AdvanTrol-Pro軟件的工程師掌握控制系統(tǒng)的組態(tài)工作流程和各軟件的基本使用方法。使用說(shuō)明書雖然是按各個(gè)章節(jié)來(lái)寫，但各章之間存在一定的聯(lián)系。在線幫助鏈接在各軟件的幫助菜單中，詳細(xì)介紹軟件的工作界面、菜單和對(duì)象畫面等的功能以及一些具體功能的操作方法和舉例等。功能齊全，能快速查找指定功能的操作方法。3.1軟件支持的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3.1AdvanTrol-Pro軟件支持的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)AdvanTrol-Pro在網(wǎng)絡(luò)策略和數(shù)據(jù)分組的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了具有對(duì)等C/S特征的操作網(wǎng)，在該操作網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)操作站之間包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)報(bào)警，歷史趨勢(shì)，歷史報(bào)警，操作日志等的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信和歷史數(shù)據(jù)查詢。AdvanTrol-Pro支持用戶根據(jù)實(shí)際情況構(gòu)建系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，與異構(gòu)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換即可通過(guò)數(shù)據(jù)站來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可通過(guò)各種網(wǎng)關(guān)接口卡執(zhí)行。3.2系統(tǒng)軟件功能特點(diǎn)及性能指標(biāo)采用多任務(wù)、多線程，32位代碼良好的開放性能系統(tǒng)組態(tài)結(jié)構(gòu)清晰，界面操作方便控制算法組態(tài)采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)圖形組態(tài)與語(yǔ)言組態(tài)結(jié)合，功能強(qiáng)大流程圖功能強(qiáng)大，使用方便報(bào)表功能靈活，應(yīng)用簡(jiǎn)捷，并具有二次計(jì)算能力采用大容量、高吞吐量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和兩級(jí)分層（分組分區(qū)）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)操作站數(shù)據(jù)更新周期1秒，動(dòng)態(tài)參數(shù)刷新周期1秒按鍵響應(yīng)時(shí)間≤0.2秒流程圖完整顯示時(shí)間≤2秒，其余畫面≤1秒命令響應(yīng)時(shí)間≤0.5秒實(shí)時(shí)和歷史趨勢(shì)操作靈活，支持歷史數(shù)據(jù)離線瀏覽強(qiáng)大的報(bào)警管理功能，可以分區(qū)分級(jí)設(shè)置報(bào)警，支持語(yǔ)音報(bào)警提供基于API接口的多種數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口系統(tǒng)安全、可靠，長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定支持在線下載功能在網(wǎng)絡(luò)策略和數(shù)據(jù)分組基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了具有對(duì)等C/S模式特征的操作網(wǎng)絡(luò)服務(wù)3.3系統(tǒng)軟件構(gòu)成介紹AdvanTrol-Pro軟件包可分成兩大部分，一部分為系統(tǒng)組態(tài)軟件，包括：用戶授權(quán)管理軟件（SCReg）、系統(tǒng)組態(tài)軟件（SCKey）、圖形化編程軟件（SCControl）、語(yǔ)言編程軟件（SCLang）、流程圖制作軟件（SCDrawEx）、報(bào)表制作軟件（SCFormEx）、二次計(jì)算組態(tài)軟件（SCTask）、ModBus協(xié)議外部數(shù)據(jù)組態(tài)軟件（AdvMBLink）等等；另一部分為系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控軟件，包括：實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件（AdvanTrol）、數(shù)據(jù)服務(wù)軟件（AdvRTDC）、數(shù)據(jù)通信軟件（AdvLink）、報(bào)警記錄軟件（AdvHisAlmSvr）、趨勢(shì)記錄軟件（AdvHisTrdSvr）、ModBus數(shù)據(jù)連接軟件(AdvMBLink)、OPC數(shù)據(jù)通信軟件（AdvOPCLink）、OPC服務(wù)器軟件（AdvOPCServer）、網(wǎng)絡(luò)管理和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸軟件（AdvOPNet）、歷史數(shù)據(jù)傳輸軟件（AdvOPNetHis）等。系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控軟件安裝在操作員站和運(yùn)行的服務(wù)器、工程師站中，監(jiān)控軟件構(gòu)架如下圖所示：圖3.2監(jiān)控軟件構(gòu)架圖系統(tǒng)組態(tài)軟件通常安裝在工程師站，各功能軟件之間通過(guò)對(duì)象鏈接與嵌入技術(shù)，動(dòng)態(tài)地實(shí)現(xiàn)模塊間各種數(shù)據(jù)、信息的通訊、控制和管理。這部分軟件以SCKey系統(tǒng)組態(tài)軟件為核心，各模塊彼此配合，相互協(xié)調(diào)，共同構(gòu)成了一個(gè)全面支持SUPCONWebFeild系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能組態(tài)的軟件平臺(tái)。系統(tǒng)組態(tài)軟件構(gòu)架圖如下所示：圖3.3系統(tǒng)組態(tài)軟件構(gòu)架圖本次設(shè)計(jì)主要用到的軟件為系統(tǒng)組態(tài)軟件（SCKey）和圖形化編程軟件（SCControl），所以對(duì)這兩個(gè)軟件做詳細(xì)介紹，其他的也是功能十分強(qiáng)大且使用方便的軟件，但不作詳細(xì)介紹。3.3.1用戶授權(quán)管理軟件（SCReg）在軟件中將用戶級(jí)別共分為十個(gè)層次：觀察員、操作員-、操作員、操作員+、工程師-、工程師、工程師+、特權(quán)-、特權(quán)、特權(quán)+。不同級(jí)別的用戶擁有不同的授權(quán)設(shè)置，即擁有不同范圍的操作權(quán)限。對(duì)每個(gè)用戶也可專門指定（或刪除）其某種授權(quán)。3.3.2系統(tǒng)組態(tài)軟件（SCKey）SCKey組態(tài)軟件主要是完成DCS的系統(tǒng)組態(tài)工作。如設(shè)置系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、冗余狀況、系統(tǒng)控制周期；I/O卡件的數(shù)量、地址、冗余狀況、類型；設(shè)置每個(gè)I/O點(diǎn)的類型、處理方法和其他特殊的設(shè)置；設(shè)置監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)畫面信息；常規(guī)控制方案組態(tài)等。系統(tǒng)所有組態(tài)完成后，最后要在該軟件中進(jìn)行系統(tǒng)的聯(lián)編、下載和傳送。該軟件用戶界面友好，操作方便，充分支持各種控制方案。SCKey組態(tài)軟件通過(guò)簡(jiǎn)明的下拉菜單和彈出式對(duì)話框建立友好的人機(jī)交互界面，并大量采用Windows的標(biāo)準(zhǔn)控件，使操作保持了一致性，易學(xué)易用。該軟件采用分類的樹狀結(jié)構(gòu)管理組態(tài)信息，使用戶能夠清晰把握系統(tǒng)的組態(tài)狀況。另外，SCKey組態(tài)軟件還提供了強(qiáng)大的在線幫助功能，當(dāng)用戶在組態(tài)過(guò)程中遇到問(wèn)題，只須按F1鍵或選擇菜單中的幫助項(xiàng)，就可以隨時(shí)得到幫助提示。軟件界面如下所示：圖3.4系統(tǒng)組態(tài)軟件（SCKey）界面3.3.3圖形化編程軟件（SCControl）圖形化編程軟件（SCControl）是SUPCONWebField系列控制系統(tǒng)用于編制系統(tǒng)控制方案的圖形編程工具。按IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，為用戶提供高效的圖形編程環(huán)境。圖形化編程軟件集成了LD編輯器、FBD編輯器、SFC編輯器、ST語(yǔ)言編輯器、數(shù)據(jù)類型編輯器、變量編輯器。該軟件編程方便、直觀，具有強(qiáng)大的在線幫助和在線調(diào)試功能，用戶可以利用該軟件編寫圖形化程序?qū)崿F(xiàn)所設(shè)計(jì)的控制算法。在系統(tǒng)組態(tài)軟件（SCKey）中使用自定義控制算法設(shè)置可以調(diào)用該軟件。SCControl的特點(diǎn)可歸納為：使用Windows友好的圖形界面，可以使用鼠標(biāo)或者鍵盤進(jìn)行編輯，工具條上所有功能按鈕都有文字提示；編輯環(huán)境采用工程文件管理器來(lái)管理多個(gè)圖形文件，用戶容易操作；組態(tài)對(duì)象放置靈活，自動(dòng)格線對(duì)齊，觸點(diǎn)、線圈、功能塊和變量等可用文本進(jìn)行注釋；圖形繪制采用矢量方式，具備塊剪切、拷貝、粘貼、刪除等功能，達(dá)到事半功倍的效果；具備對(duì)前次操作步驟的撤消和恢復(fù)功能，提高了組態(tài)效率；智能連線處理，數(shù)據(jù)類型匹配的模塊引腳接近時(shí)自動(dòng)連接；連線時(shí)動(dòng)態(tài)檢查數(shù)據(jù)類型，數(shù)據(jù)類型不一致拒絕連接；強(qiáng)大的查找和替換功能，可在當(dāng)前程序段也可在當(dāng)前整個(gè)工程中查找變量、常數(shù)、位號(hào)、模塊，并進(jìn)行標(biāo)記，用戶只需用鼠標(biāo)點(diǎn)擊相應(yīng)的信息就可以直接跳到所要查找的位置。替換功能亦然，可在當(dāng)前程序段或當(dāng)前整個(gè)工程中逐個(gè)替換或全部替換所選擇的變量、常數(shù)、位號(hào)、模塊；提供縮放功能，使用戶更清晰地查看頁(yè)面或按照縮小的比例看到頁(yè)面中更多的內(nèi)容；系統(tǒng)為用戶管理定義的位號(hào)和變量，用戶不用關(guān)心具體物理內(nèi)存；在每個(gè)編輯器中可以使用系統(tǒng)已定義的基本功能模塊（EFB）和用戶自己定義的功能模塊(DFB)。每個(gè)編輯環(huán)境中內(nèi)嵌自定義模塊（DFB）編輯器。極大地提高了程序的重用性，減少編程工作量；用戶可以用EFB和DFB再組成新的DFB。具有無(wú)限的功能擴(kuò)展性。方便用戶做二次開發(fā)；可以使用工程的導(dǎo)入導(dǎo)出功能重用功能模塊；用戶可通過(guò)數(shù)據(jù)類型編輯器生成自定義的數(shù)據(jù)類型；功能塊編輯器（FBD）、梯形圖編輯器（LD）、順控圖編輯器(SFC)集成在一起，可相互嵌套調(diào)用，具有無(wú)限的功能擴(kuò)展性；提供在線調(diào)試功能；強(qiáng)大的在線幫助功能。圖形化編程軟件（SCControl）界面圖如下：圖3.5圖形化編程軟件（SCControl）界面3.3.4語(yǔ)言編程軟件（SCLang）語(yǔ)言編程軟件（SCLang）又叫SCX語(yǔ)言，是SUPCONWebField系列控制系統(tǒng)控制站的專用編程語(yǔ)言。在工程師站完成SCX語(yǔ)言程序的調(diào)試編輯，并通過(guò)工程師站將編譯后的可執(zhí)行代碼下載到控制站執(zhí)行。SCX語(yǔ)言屬高級(jí)語(yǔ)言，語(yǔ)法風(fēng)格類似標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言，除了提供類似C語(yǔ)言的基本元素、表達(dá)式等外，還在控制功能實(shí)現(xiàn)方面作了大量擴(kuò)充。用戶可以利用該軟件靈活強(qiáng)大的編輯環(huán)境，編寫程序?qū)崿F(xiàn)所設(shè)計(jì)的控制算法。3.3.5二次計(jì)算組態(tài)軟件（SCTask）二次計(jì)算組態(tài)軟件（SCTask）是AdvanTrol-Pro軟件包的重要組成部分之一，用于組態(tài)上位機(jī)位號(hào)、事件、任務(wù)，建立數(shù)據(jù)分組分區(qū)，歷史趨勢(shì)和報(bào)警文件設(shè)置，光字牌設(shè)置，網(wǎng)絡(luò)策略設(shè)置，數(shù)據(jù)提取設(shè)置等。目的是在SUPCONWebField系列控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)二次計(jì)算功能、提供更豐富的報(bào)警內(nèi)容、支持?jǐn)?shù)據(jù)的輸入輸出、數(shù)據(jù)組與操作小組綁定等。把控制站的一部分任務(wù)由上位機(jī)來(lái)做，既提高了控制站的工作速度和效率，又可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。SCTask具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩x、強(qiáng)大的表達(dá)式分析功能和人性化的操作界面。3.3.6流程圖制作軟件（SCDrawEx）流程圖制作軟件（SCDrawEx）是SUPCONWebField系列控制系統(tǒng)軟件包的重要組成部分之一，是一個(gè)具有良好用戶界面的流程圖制作軟件。它以中文Windows2000操作系統(tǒng)為平臺(tái)，為用戶提供了一個(gè)功能完備且簡(jiǎn)便易用的流程圖制作環(huán)境。3.3.7報(bào)表制作軟件（SCFormEx）報(bào)表制作軟件（SCFormEx）是全中文界面的制表工具軟件，是SUPCONWebField系列控制系統(tǒng)組態(tài)軟件包的重要組成部分之一。該軟件提供了比較完備的報(bào)表制作功能，能夠滿足實(shí)時(shí)報(bào)表的生成、打印、存儲(chǔ)以及歷史報(bào)表的打印等工程中的實(shí)際需要，并且具有良好的用戶操作界面。自動(dòng)報(bào)表系統(tǒng)分為組態(tài)（即報(bào)表制作）和實(shí)時(shí)運(yùn)行兩部分。其中，報(bào)表制作部分在SCFormEx報(bào)表制作軟件中實(shí)現(xiàn)，實(shí)時(shí)運(yùn)行部分與AdvanTrol監(jiān)控軟件集成在一起。3.3.8實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件（AdvanTrol）實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件（AdvanTrol）是控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件包的重要組成部分，是基于Windows2000中文版開發(fā)的SUPCONWebField系列控制系統(tǒng)的上位機(jī)監(jiān)控軟件，用戶界面友好。其基本功能為：數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)管理。它可以從控制系統(tǒng)或其他智能設(shè)備采集數(shù)據(jù)以及管理數(shù)據(jù)，進(jìn)行過(guò)程監(jiān)視(圖形顯示)、控制、報(bào)警、報(bào)表、數(shù)據(jù)存檔等等。實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件所有的命令都化為形象直觀的功能圖標(biāo)，只須用鼠標(biāo)單擊即可輕而易舉地完成操作，再加上操作員鍵盤的配合使用，生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控操作更是得心應(yīng)手，方便簡(jiǎn)捷。3.3.9故障分析軟件（AdvDiagnose）故障診斷軟件（AdvDiagnose）是進(jìn)行設(shè)備調(diào)試、性能測(cè)試以及故障分析的重要工具。故障診斷軟件主要功能包括：故障診斷、以太網(wǎng)絡(luò)測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)測(cè)試、節(jié)點(diǎn)地址管理簿、控制回路管理、網(wǎng)絡(luò)通訊監(jiān)聽等。3.3.10ModBus數(shù)據(jù)連接軟件(AdvMBLink)ModBus數(shù)據(jù)連接軟件(AdvMBLink)是連接AdvanTrol控制系統(tǒng)及與其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)連接的軟件。它可以與其他支持ModBus串口通訊協(xié)議的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，同時(shí)與AdvanTrol控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。軟件本身包括了組態(tài)與運(yùn)行兩部分。通過(guò)對(duì)ModBus設(shè)備進(jìn)行位號(hào)組態(tài)后可直接與設(shè)備通訊測(cè)試；運(yùn)行時(shí)AdvMBLink作為后臺(tái)程序負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的流入與流出。軟件界面如圖1.4-12所示，界面為瀏覽器風(fēng)格，左邊是樹型列表框，顯示的是組態(tài)的各個(gè)設(shè)備；右邊為對(duì)應(yīng)設(shè)備下屬的位號(hào)列表。3.3.11實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器軟件（AdvOPCServer）OPC實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器軟件（AdvOPCServer）是將DCS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以O(shè)PC位號(hào)的形式提供給各個(gè)客戶端應(yīng)用程序。AdvOPCServer的交互性能好，通訊數(shù)據(jù)量較大、通訊速度也快。該服務(wù)器可同時(shí)與多個(gè)OPC客戶端程序進(jìn)行連接，每個(gè)連接可同時(shí)進(jìn)行多個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)(位號(hào))的交換。3.3.12C/S網(wǎng)絡(luò)互連功能AdvanTrol-proV3.0在網(wǎng)絡(luò)策略和數(shù)據(jù)分組的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了具有對(duì)等C/S特征的操作網(wǎng)，在該操作網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)操作站之間包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)報(bào)警，歷史趨勢(shì)，歷史報(bào)警，操作日志等的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信和歷史數(shù)據(jù)查詢。該項(xiàng)功能主要通過(guò)程序AdvOPNet.exe和AdvOPNetHis.exe(歷史數(shù)據(jù)傳輸)及其他相關(guān)模塊實(shí)現(xiàn)。第四章系統(tǒng)控制方案及策略4.1加熱爐控制系統(tǒng)4.1.1控制方案根據(jù)我們學(xué)的知識(shí)，加熱爐控制系統(tǒng)可以考慮單回路和串級(jí)控制系統(tǒng)，假如我們采用單回路控制系統(tǒng)，現(xiàn)分析如下。加熱爐單回路溫度控制系統(tǒng)框圖如下：圖4.1單回路控制系統(tǒng)方框圖采用此系統(tǒng)，在平衡狀態(tài)下如果爐溫突然上升，那么此回路將控制煤氣閥和空氣閥關(guān)小，使溫度降回給定值，同樣如果爐溫突然下降，回路又會(huì)控制煤氣閥和空氣閥開大，使溫度回升至給定值。乍一看它是符合要求的，但是這只是針對(duì)煤氣和空氣的壓力穩(wěn)定的情況，當(dāng)煤氣壓力變大時(shí)在閥門開度不變的情況下會(huì)導(dǎo)致煤氣流量的增大，從而導(dǎo)致總熱值的上升，影響爐溫。而由于爐溫控制的大慣性，要過(guò)很長(zhǎng)的時(shí)間，爐溫檢測(cè)裝置才會(huì)有所反映，很難達(dá)到我們的控制要求。因此我們采用串級(jí)控制系統(tǒng)。所謂串級(jí)控制系統(tǒng)是指一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出用來(lái)改變另一個(gè)調(diào)節(jié)器的設(shè)定值，兩臺(tái)控制器從結(jié)構(gòu)上看是串聯(lián)在一起的控制系統(tǒng)。爐膛溫度和燃燒系統(tǒng)緊密聯(lián)系，溫度控制器輸出的煤氣流量做為燃燒控制器的給定值，而燃燒控制的結(jié)果，空氣流量和燃料流量的配比，直接影響爐膛的溫度高低，從結(jié)構(gòu)上看，二者串聯(lián)在一起，共同影響爐膛溫度。因此，本設(shè)計(jì)中選用爐溫－燃燒串級(jí)控制方案來(lái)實(shí)現(xiàn)加熱爐爐膛溫度的自動(dòng)控制。下面是串級(jí)控制系統(tǒng)的方塊圖：圖4.2串級(jí)控制系統(tǒng)方塊圖以上系統(tǒng)在煤氣混合比即熱值不變時(shí)已經(jīng)可以有效迅速的控制加熱爐溫度，可是實(shí)際中煤氣的混合比是不會(huì)穩(wěn)地不變的，而當(dāng)煤氣混合比變化的擾動(dòng)并沒(méi)有包含在副回路中，為此我們?cè)诟被芈凡捎脽崃靠刂疲簣D4.3采用熱量控制的串級(jí)控制系統(tǒng)方塊圖此系統(tǒng)的意義在于把溫度控制器的輸出信號(hào)看為加熱爐要求溫度所需總熱量，而乘法器輸出信號(hào)為實(shí)際輸入到加熱爐的熱量，這一值由煤氣流量和煤氣的華白共同控制，這樣當(dāng)由煤氣的熱值指數(shù)降低時(shí)引起的加熱爐溫度降低就可由增大煤氣流量來(lái)補(bǔ)償，而由于控制華白是在煤氣進(jìn)入加熱爐前就測(cè)好的，所以避免了由于加熱爐控制大慣性的引起的控制滯后，實(shí)現(xiàn)了快速響應(yīng)?？偨Y(jié)起來(lái)串級(jí)控制的特點(diǎn)在于：改善了過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性，提高了系統(tǒng)的控制質(zhì)量。由于發(fā)生于副回路內(nèi)部的干擾，通常在它影響主被調(diào)量之前，就被副調(diào)節(jié)器校正了，故具有較強(qiáng)的抗擾動(dòng)性能。對(duì)負(fù)荷變化具有一定的自適應(yīng)能力。副回路可以按照主回路的需要對(duì)質(zhì)量流量或能量流量實(shí)施精確控制。在此系統(tǒng)中，爐溫控制器為主控制器，它的輸出作為副控制器即燃燒控制器的設(shè)定值，通過(guò)燃燒控制器去決定煤氣閥門和空氣閥門的開度。而煤氣壓力波動(dòng)混合比變化等劇烈的擾動(dòng)包含在副回路當(dāng)中，利用副回路的優(yōu)良動(dòng)態(tài)性能來(lái)抑制這些擾動(dòng)對(duì)爐膛溫度的影響。在穩(wěn)定狀態(tài)下，爐溫控制器和燃燒控制器的輸出都處于相對(duì)穩(wěn)定值，煤氣、空氣閥門的開度也保持不變。當(dāng)穩(wěn)定狀態(tài)被破壞時(shí)，爐溫控制器和燃燒控制器的串級(jí)控制開始作用。動(dòng)作過(guò)程分析如下：①煤氣壓力波動(dòng)或混合比變化。當(dāng)煤氣壓力發(fā)生波動(dòng)時(shí)，流量會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化。在初始階段，由于煤氣流量的變化不會(huì)馬上影響到爐溫，因此，爐溫控制器的輸出暫時(shí)不變，即煤氣流量的設(shè)定值不變。由于誤差的產(chǎn)生，煤氣流量控制器發(fā)生作用，同時(shí)流量修正控制器也輸出相應(yīng)的流量校正量。經(jīng)過(guò)這一控制過(guò)程，當(dāng)流量變化較小時(shí)，將不會(huì)引起爐溫的變化，而當(dāng)流量變化較大時(shí)，經(jīng)過(guò)副回路的調(diào)節(jié)作用，也會(huì)大大削弱它對(duì)爐溫的影響，而此時(shí)爐溫控制器開始工作，不斷改變?nèi)紵刂破鞯脑O(shè)定值，在兩控制器的共同作用下，爐溫將很快恢復(fù)到設(shè)定值。當(dāng)煤氣混合比發(fā)生變化時(shí)，②爐溫變化。當(dāng)爐溫降低時(shí)，溫度控制器開始動(dòng)作，控制輸出量增大，即煤氣流量設(shè)定值增大，而此時(shí)煤氣實(shí)際流量沒(méi)有變化，煤氣流量控制器輸出增大，閥門增大開度，爐溫逐漸升高，直到重新恢復(fù)設(shè)定值。可見，串級(jí)控制系統(tǒng)對(duì)于加熱爐這樣具有大慣性、非線性和多擾動(dòng)等特點(diǎn)的過(guò)程，是一種很好的解決方案。4.1.2控制策略控制策略就是我們?cè)谧龀稣_的測(cè)量和比較后，如何才能更好地糾正系統(tǒng)，比如模糊控制、PID控制，在此我們選用PID（比例-積分-微分）控制。PID控制器問(wèn)世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象，或不能通過(guò)有效的測(cè)量手段來(lái)獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制器由比例單元（P）、積分單元（I）和微分單元（D）組成。（1）比例（P）控制比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steady-stateerror）。（2）積分（I）控制在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡(jiǎn)稱有差系統(tǒng)（SystemwithSteady-stateError）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差。（3）微分（D）控制在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后(delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說(shuō)，在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項(xiàng)”，它能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。所以對(duì)有較大慣性或滯后的被控對(duì)象，比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性。PID控制的輸入e

(t)與輸出u

(t)的關(guān)系為：（4.1）因此它的傳遞函數(shù)為：（4.2）它由于用途廣泛、使用靈活，已有系列化產(chǎn)品，使用中只需設(shè)定三個(gè)參數(shù)（Kp、Ki和Kd）即可。4.2燃燒控制系統(tǒng)4.2.1燃燒控制系統(tǒng)的分析燃燒系統(tǒng)作為串級(jí)控制系統(tǒng)的副回路，主要是用來(lái)按照主回路溫度控制器的輸出流量要求為燃燒過(guò)程提供合理的空氣和煤氣的流入量，在保證最佳燃燒效率的基礎(chǔ)上，盡快響應(yīng)主回路的輸出變化。在該系統(tǒng)中，可以克服流量回路壓力變化、閥門摩擦及非線性特性等造成的困難。根據(jù)對(duì)燃燒機(jī)理的剖析，不管是燃燒的穩(wěn)定狀態(tài)還是在過(guò)渡狀態(tài)下，只有當(dāng)爐內(nèi)燃燒效率最高，才能保證主回路溫度控制器輸出的煤氣流量變化能夠以最快的速度準(zhǔn)確地反映到爐溫的變化上。前面推倒可知空燃比與空氣過(guò)剩系數(shù)成正比，故空燃比與熱效率也存在一個(gè)極值關(guān)系，因此，提高爐內(nèi)的熱效率，就轉(zhuǎn)化成為尋找爐內(nèi)最佳空燃比。通過(guò)上述分析，我認(rèn)為燃燒控制系統(tǒng)主要解決以下三個(gè)問(wèn)題：（1）保證空氣流量和煤氣流量按照設(shè)定的空燃比實(shí)現(xiàn)快速調(diào)節(jié)空氣回路和燃料回路的特性有所不同，兩個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)特性也有很大的差異，使得動(dòng)態(tài)過(guò)程中空燃比難以保持一致。因此，使兩個(gè)回路按照設(shè)定的空燃比以最快的速度響應(yīng)爐溫控制器的調(diào)節(jié)，是燃燒系統(tǒng)需要解決的主要問(wèn)題之一。（2）在工藝要求和外界干擾的情況下，空燃比設(shè)定值的在線優(yōu)化，包括兩方面的內(nèi)容：①在煤氣熱值發(fā)生漂移時(shí)，空燃比的波動(dòng)很大，必須重新尋找空燃比的極值曲線，找到平衡關(guān)系。②加熱爐系統(tǒng)參數(shù)多變(如爐內(nèi)熱損失，負(fù)荷發(fā)生大變動(dòng))，會(huì)對(duì)空燃比設(shè)定值產(chǎn)生較大的影響，這時(shí)就要求系統(tǒng)通過(guò)尋優(yōu)找到最佳的空燃比設(shè)定值。這也是當(dāng)前加熱爐系統(tǒng)有待解決的難題。（3）實(shí)現(xiàn)空氣煤氣閥門動(dòng)作的邏輯順序控制：當(dāng)加熱爐溫度降低時(shí)，需要開大閥門，這是應(yīng)該空氣閥門先動(dòng)作，當(dāng)加熱路溫度降低時(shí)需要關(guān)小閥門，這是應(yīng)該先關(guān)煤氣閥，這樣能保證一直是空氣過(guò)剩，保證燃燒的完全，對(duì)環(huán)保和節(jié)約燃料有利。4.2.2具有邏輯規(guī)律的比值控制系統(tǒng)為了保證燃料與空氣有一定的配比關(guān)系，最常用的方案之一是串級(jí)比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)，如下圖：圖4.4比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)框圖其原理是空氣流量和煤氣流量的設(shè)定值成簡(jiǎn)單的比值關(guān)系，最主要的方式是采用比例閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，比例閥的值設(shè)置為當(dāng)前的空燃比，按照該方法進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)于燃料采用天然氣等壓力穩(wěn)定，且燃料熱值波動(dòng)不大的加熱爐能夠起到較好的作用。根據(jù)軌梁2號(hào)的實(shí)際情況在此基礎(chǔ)上改進(jìn)的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了具有邏輯規(guī)律的比例控制系統(tǒng)，框圖如下：圖4.5具有邏輯規(guī)律的比例控制系統(tǒng)框圖在穩(wěn)定狀態(tài)下，溫度控制其輸出A與反饋I1、I2相等，也就是說(shuō)高、低選擇器的兩個(gè)信號(hào)值是相等的，整個(gè)系統(tǒng)猶如又如不加選擇器時(shí)的串級(jí)比值控制系統(tǒng)，空燃比為r。當(dāng)加熱爐溫度降低時(shí)，溫度控制其輸出A增加，這個(gè)增加了的信號(hào)不被低選選中，而卻被高選器選中，它直接改變空氣流量調(diào)節(jié)器的給定值命令空氣量增加。然后由于空氣流量增加，空氣流量變送器輸出增加，導(dǎo)致I1開始增加，這是雖然I1增加了，但還是比A小，這個(gè)增加了的I1被低選器選中，改變煤氣流量調(diào)節(jié)器的給定值，煤氣流量慢慢隨著空氣流量的增加而增加。這一過(guò)程保證在增加燃料量前先增加了空氣流量，使煤氣完全燃燒，直至A=I1=I2，系統(tǒng)恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。在加熱爐溫度升高時(shí)，溫度控制其輸出變小，按上面邏輯，這次先降低煤氣流量，然后空氣流量雖煤氣流量下降而下降，同樣保證了煤氣的完全燃燒，最后A=I1=I2，系統(tǒng)恢復(fù)至穩(wěn)定狀態(tài)?？瓷厦娣治隹煽闯鱿到y(tǒng)這樣已經(jīng)可以解決上面提出的問(wèn)題的一和三，但是空然比的優(yōu)化問(wèn)題仍沒(méi)解決。其實(shí)知道了高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣的完全燃燒各自的空燃比，再知道他們的混合比，要求的它們混合后的空燃比是很簡(jiǎn)單的事。設(shè)一份高爐煤氣完全燃燒需要空氣A，一份焦?fàn)t煤氣完全燃燒需要空氣B，高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣的混合比為C，則C份高爐煤氣需要空氣AC，混合后完全燃燒一共需要空氣AC+B，則空燃比為AC+B/C+1。程序的實(shí)現(xiàn)見下一章。第五章控制系統(tǒng)在Advantrol-Pro中的實(shí)現(xiàn)我們要把我們?cè)O(shè)計(jì)的控制方案實(shí)際中的工業(yè)控制系統(tǒng)，就要用我們選用的控制系統(tǒng)中工具把我們的思路表達(dá)出來(lái)，以供計(jì)算機(jī)識(shí)別、應(yīng)用。Advantrol-Pro是一套使用簡(jiǎn)單操作方便的系統(tǒng)，它的圖形化編程軟件（SCControl）是SUPCONWebField系列控制系統(tǒng)用于編制系統(tǒng)控制方案的圖形編程工具。按IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，為用戶提供高效的圖形編程環(huán)境。5.1位號(hào)的定義位號(hào)，就是變量的名字。在編程過(guò)程中我們用到的輸入量，輸出量，中間變量都要起一個(gè)供我們識(shí)別的名字，而這個(gè)名字在Advantrol-Pro中就叫做位號(hào)。為簡(jiǎn)便說(shuō)明，我們只以均上段為例。輸入量。輸入量就是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量通過(guò)變送器傳入控制室的信號(hào)。表5.1輸入量位號(hào)的定義位號(hào)釋義信號(hào)類型測(cè)量范圍TE-101均上南溫度1-5V0-1600℃TE-102均上北溫度1-5V0-1600℃PE-102均上空氣壓力4-20mA0-10kPaPE-101均上煤氣壓力4-20mA0-10kPaFE-102均上空氣流量4-20mA0-8000NM3/hPE-701空氣總管壓力4-20mA0-10kPaPE-601煤氣總管壓力4-20mA0-10kPaFE-101均上煤氣流量4-20mA0-5000NM3/hFV-102均上空氣閥位4-20mA0-100%FV-101均上煤氣閥位4-20mA0-100%FE-602高爐煤氣流量4-20mA0-80000NM3/hFE-603焦?fàn)t煤氣流量4-20mA0-40000NM3/hDI-102均上空氣手/自動(dòng)模擬信號(hào)開關(guān)輸入信號(hào)DI-101均上煤氣手/自動(dòng)模擬信號(hào)開關(guān)輸入信號(hào)DI-801煤氣切斷閥開到位模擬信號(hào)開關(guān)輸入信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)模擬輸入信號(hào)通過(guò)6路電壓信號(hào)輸入卡XP314和6路電流信號(hào)輸入卡XP313送入計(jì)算機(jī)，開關(guān)信號(hào)通過(guò)8路電平形開入卡接入。輸出量。輸出量是控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)運(yùn)算給出的控制信號(hào)。表5.2輸出量位號(hào)的定義位號(hào)釋義信號(hào)類型輸出范圍FK-102均上空氣調(diào)節(jié)輸出標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)0-100%FK-101均上煤氣調(diào)節(jié)輸出標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)0-100%標(biāo)準(zhǔn)模擬輸出信號(hào)通過(guò)4路模擬信號(hào)輸出卡XP322輸出，開關(guān)信號(hào)通過(guò)8路晶體管節(jié)電開出卡輸出。自定義變量。自定義變量是程序運(yùn)行過(guò)程中要用到的中間變量，根據(jù)需要自己設(shè)置屬性。表5.3自定義變量位號(hào)的定義位號(hào)釋義字節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)類型juns-t-am均上溫度調(diào)節(jié)手自動(dòng)1開關(guān)量juns-g-am均上煤氣調(diào)節(jié)手自動(dòng)1開關(guān)量juns-a-am均上空氣調(diào)節(jié)手自動(dòng)1開關(guān)量juns-g-h均上煤氣熱量2半浮點(diǎn)juns-a-h均上空氣熱量2半浮點(diǎn)juns-tc-o均上熱量2半浮點(diǎn)gmll高爐煤氣流量4浮點(diǎn)jmll焦?fàn)t煤氣流量4浮點(diǎn)mqzl煤氣總量4浮點(diǎn)kqzl空氣總量4浮點(diǎn)zfrl總發(fā)熱量4浮點(diǎn)llrz理論熱量4浮點(diǎn)llwi理論華白4浮點(diǎn)weight煤氣重量4浮點(diǎn)hmmd煤氣密度4浮點(diǎn)sec_flow煤氣秒流量4浮點(diǎn)USE-RZ控制用熱值4浮點(diǎn)USE-WI控制用華白4浮點(diǎn)auto-krb自動(dòng)空燃比4浮點(diǎn)5.2功能塊圖形化編程就是把我們所學(xué)的其他編程中的語(yǔ)言描述用功能塊和功能塊之間的連線代替?，F(xiàn)在對(duì)本次編程中用到的功能塊做一說(shuō)明。（1）MOVE_SFLOAT模塊圖5.1MOVE_SFLOAT模塊圖該模塊的功能是將輸入值賦給輸出值。EN和ENO能作為附加參數(shù)加以設(shè)置。（2）LE_SFLOAT模塊圖5.2LE_SFLOAT模塊圖該模塊功能是檢查第一個(gè)輸入值是否小于等于第二個(gè)輸入值，若是，則輸出值為ON，否則為OFF。EN和ENO能作為附加參數(shù)加以設(shè)置。（3）SEL_SFLOAT模塊圖5.3SEL_SFLOAT模塊圖該模塊的功能是當(dāng)SW=OFF時(shí)，將輸入值IN1賦給輸出值；當(dāng)SW=ON時(shí)，將輸入值IN2賦給輸出值。EN和ENO能作為附加參數(shù)加以設(shè)置。（4）SFLOAT_TO_FLOAT模塊圖5.4SFLOAT_TO_FLOAT模塊圖該模塊功能是將SFLOAT型的輸入值轉(zhuǎn)化為FLOAT型的輸出值。EN和ENO能作為附加參數(shù)被加以設(shè)置。（5）FLOAT_TO_SFLOAT模塊圖5.5FLOAT_TO_SFLOAT模塊圖該模塊功能是將FLOAT型的輸入值轉(zhuǎn)化為SFLOAT型數(shù)據(jù)類型。EN和ENO能作為附加參數(shù)被加以設(shè)置。（6）MUL_FLOAT模塊圖5.6MUL_FLOAT模塊圖該模塊的功能是將輸入值相乘，并將結(jié)果賦給輸出值。EN和ENO能作為附加參數(shù)加以設(shè)置。（7）ADD_FLOAT模塊圖5.7ADD_FLOAT模塊圖該模塊的功能是將輸入值相加，并將結(jié)果賦給輸出值。EN和ENO能作為附加參數(shù)加以設(shè)置。（8）DIV_FLOAT模塊圖5.8DIV_FLOAT模塊圖該模塊的功能是將輸入值相除，并將結(jié)果賦給輸出值。EN和ENO能作為附加參數(shù)加以設(shè)置。如果除數(shù)為0，返回32進(jìn)制：0x0000ffff。（9）SQRT_FLOAT模塊圖5.9SQRT_FLOAT模塊圖該模塊功能是計(jì)算FLOAT型輸入值IN的平方根，并將結(jié)果賦給輸出值OUT。（10）AND_BOOL模塊圖5.10AND_BOOL模塊圖該模塊的功能是將輸入值進(jìn)行邏輯與操作，并將結(jié)果賦給輸出值。輸入值個(gè)數(shù)不限。EN和ENO能作為附加參數(shù)加以設(shè)置。（11）MAX_SFLOAT模塊圖5.11MAX_SFLOAT模塊圖該模塊的功能是將輸入值中的最大值賦給輸出值；輸入值個(gè)數(shù)不限。EN和ENO能作為附加參數(shù)加以設(shè)置。（12）MIN_SFLOAT模塊圖5.12MIN_SFLOAT模塊圖該模塊的功能是將輸入值中的最小值賦給輸出值；輸入值個(gè)數(shù)不限。EN和ENO能作為附加參數(shù)加以設(shè)置。（13）單回路模塊BCS及增強(qiáng)型單回路模塊BCSX圖5.13單回路PID控制模塊圖該模塊是對(duì)在自定義回路中聲明的單回路進(jìn)行定義，確定它的輸入輸出，組成一個(gè)控制回路。所要控制的對(duì)象做為系統(tǒng)的輸入(PV)，回路的輸出（MV）到能夠改變控制對(duì)象值的執(zhí)行機(jī)構(gòu)上。將它在自定義回路中所對(duì)應(yīng)的位號(hào)組入監(jiān)控畫面中，可在監(jiān)控畫面