【正文】 ”思想的提出拋煤機鏈條爐和燃氣、燃油鍋爐的主要區(qū)別在于：拋煤機鏈條爐中，煤在爐排上的燃燒是以層燃方式進行的，當煤進入爐膛時，它不像燃氣、燃油鍋爐那樣燃料立刻燃燒生熱，而是分區(qū)、分段緩慢進行的，所以燃煤鍋爐燃燒系統(tǒng)的燃燒過程長，具有較大滯后。根據(jù)燃煤熱水鍋爐的實際情況，打算以鍋爐的爐膛溫度作為目標函數(shù)，在燃煤量一定的前提下，通過改變風量的大小，尋找爐膛溫度的最高點，此時的過剩空氣系數(shù)即為當前負荷下的最佳值。反映爐內(nèi)燃燒工況對爐內(nèi)溫度場的影響，對拋煤機鏈條爐一般取n=。從(2)可以看出，爐膛溫度升高時，由于對于一定的燃料一定，則爐膛出口溫度升高，則(3)式中增加，幽增加。鍋爐有效利用的熱量為對流和輻射換熱之和即=所以即在燃料量一定的前提下，爐膛平均煙溫越高，鍋爐熱效率越高。熱量支出有燃燒產(chǎn)物含有的物理熱：；由燃燒產(chǎn)物傳給周圍物體的熱量；由燃燒條件造成的不完全燃燒損失； 將燃料加熱到產(chǎn)所需熱量等。所以在一定的燃料量時，爐膛溫度和空氣量有極值關(guān)系存在。從圖中可以得出以下幾點結(jié)論：(1)爐膛溫度相對于空氣過剩系數(shù)的極值點的確是存在的。(4)從曲線可以看出，當爐膛溫度改變20～30℃時，出口溫度才變化0．3～0．4℃(當然這與鍋爐的負荷有關(guān))，說明了爐膛溫度比出口溫度變化的幅度要大得多，靈敏度要高。即整個實時控制系統(tǒng)處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。4．5．2尋優(yōu)算法現(xiàn)有的文獻中，大部分算法是采用等步長法搜索極值點，方法簡單，但是如果尋優(yōu)步長太小，存在收斂速度慢，尋優(yōu)周期長的缺點。假定鍋爐初始工作點在a，初始的尋優(yōu)步長為rate0(每次風量閥位改變的百分數(shù))，尋優(yōu)過程如下：(1)為防止由于尋優(yōu)方向錯誤而導致的鍋爐昌黑煙，第一次改變風量時，以rate0為步長，向風量增加的方向進行。(3)如果，說明尋優(yōu)方向正確，下次尋優(yōu)繼續(xù)以rate0為步長，向同一方向進行到點c。以后的尋優(yōu)方法同3。4．5．3重新啟動尋優(yōu)的條件上述的尋優(yōu)過程不是連續(xù)進行的，鍋爐在正常工作時連續(xù)計算鍋爐的熱負荷，并與上次尋優(yōu)結(jié)束時熱負荷進行比較，只有當負荷有較大變化，認為必須重新進行尋優(yōu)時，才重新啟動尋優(yōu)過程。同時，由于DCS的高額利潤，負責制造傳動設(shè)備的公司和計算機公司也開始涉及DCS的開發(fā)、生產(chǎn)。在國際上各DCS廠家在模擬量的算法上的技術(shù)水平都相差不遠，用戶編寫應(yīng)用程序都采用很方便的組態(tài)方式(填寫若干個參數(shù))。從不同方向發(fā)展起來的DCS在結(jié)構(gòu)上、軟件方面有些區(qū)別。相繼出現(xiàn)的DCS有MAXRSMODIII、N90、D/WDPF、MICRO、ECS一1200；日本橫河的YEPARK MARKII、東芝的TOSDIC；，英國的P4000：德國的TELEPERM、PROCONTROL P，瑞典的AC210等o”。通訊網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議基本上都是采用輪詢方式的，在網(wǎng)絡(luò)上設(shè)交通指揮器。九十年代末DCS通訊網(wǎng)絡(luò)有部分開始采用以太網(wǎng)。MIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸，載體采用光纖網(wǎng)和電話線網(wǎng)相結(jié)合的方式。DCS的另一個重要發(fā)展是：現(xiàn)場總線作為控制器的輸入、輸出。把兩個控制回路的控制器的控制回路增加到25個控制回路。以前是因為計算機技術(shù)不夠發(fā)達、沒有合適的軟、硬件供選擇，所以DCS廠家只能自己開發(fā)自己的專用操作站，因而造成封閉局面。其價格比進口的DCS至少要低一半，算上備品備件、現(xiàn)場服務(wù)費用，它的成本則要低很多。從檢修的經(jīng)驗來看，經(jīng)檢修過的模件，已修復的部分一般不會重復損壞。這一狀況也希望有所改變。6．計算機應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，尤其是微軟公司的WINDOWS95這樣的操作系統(tǒng)軟件的推出，為計算機在過程控制系統(tǒng)中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，計算機和操作人員之間有了良好的界面，使不具備計算機專門知識的操作人員樂于接受。這樣的控制系統(tǒng)至少帶來以下一些好處：1．故障分散。3．大量縮減控制系統(tǒng)所需的電纜。7．實現(xiàn)過程實時參數(shù)和歷史數(shù)據(jù)的管理，提供性能計算，設(shè)備壽命計算功能。DCS機種選擇的因素很多，不能只從一次性投資多寡考慮。2．I／O卡能力比較(點數(shù)／卡、卡數(shù)、總點數(shù))3．系統(tǒng)通信功能比較：通信規(guī)程的標準化、開放型及功能，通信網(wǎng)絡(luò)(總線)、通信速度、傳遞距離、網(wǎng)絡(luò)(總線)允許加載設(shè)備總臺數(shù)，是否雙重化。尤其是DCS雖工藝設(shè)備成套時，專利商和設(shè)計院(工程公司)會選擇對他們最有利的機型，很可能是落后的、質(zhì)次價高的，而且他們不考慮用戶在備件、維護、聯(lián)網(wǎng)等方面的需要，如果自己選擇，就可以避免這種現(xiàn)象。受到眾多企業(yè)的廣泛好評。在線門校幣技術(shù)有效地抑制了環(huán)境溫度帶來的“零漂”問題。分布式實時數(shù)據(jù)庫，信息分散，重要信息冗余化。分布式全隔離供電，避免了多根電源線產(chǎn)生的電源干攏。標準的用戶／服務(wù)器結(jié)構(gòu)，保證了數(shù)據(jù)的一致性、安全性和大容量的需求。復雜控制算法滿足用戶先進控制的要求。6．方便性全節(jié)點自診斷幫助用戶了解系統(tǒng)運行狀態(tài)。全漢化Windows風格操作界面，提供詳細在線指導，操作簡便不需專門培訓。如圖5．2所示。5．3．2現(xiàn)場控制站現(xiàn)場控制站是SunyPCC800系統(tǒng)的核心，主要由機柜、機籠、各類板卡、散熱單元以及機柜附件組成，一切過程數(shù)據(jù)的采集、運算和控制均由安裝在現(xiàn)場控制站中的I／O模板與控制模板來完成。工業(yè)控制應(yīng)用軟件平臺，可以提供一個靈活、方便、強大的工程工具，以實現(xiàn)各種控制策略。通過工程管理器ProjectMan(如圖2．4)完成對系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫建立、硬件配置、控制組態(tài)和運行，允許在線組態(tài)、在線安裝。5．4．3算法編輯器SunyIEC 算法編輯器SunylEC以實時數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，采用IEC611313標準的FBD或IL文本編程方式，根據(jù)不同的過程完成控制方案(如PID調(diào)節(jié)順控等)，并允許在線組態(tài)、在線下裝。直觀的畫面、強大的管理，可有效地幫助組態(tài)人員提高組態(tài)效率。5．4．4實時運行軟件SunyRTM實時運行軟件SunyRTM是用戶組態(tài)結(jié)果的運行平臺，其運行結(jié)果經(jīng)人機界面軟件TraceMode體現(xiàn)出來。如圖2．5所示，所有工業(yè)過程對系統(tǒng)維護。5．4．6顯示功能設(shè)計1)顯示方式：CRT或液晶顯示屏2)顯示內(nèi)容：5．4．7報警功能設(shè)計1)報警方式具備標準的報警匯總顯示、事件匯總顯示，報警功能及時提醒操作員報警時間、報警原因、報警等級(大于3個等級)；事件記錄操作員的操作情況及相關(guān)停止報告，并進行存儲。報表打印能通過任何一個操作站進行控制，并自動進行實時打印。5．4．9系統(tǒng)生成及數(shù)據(jù)通信1)系統(tǒng)生成，包括控制同路和顯示畫面的組念，可在操作站的，工程師鍵盤或工程師工作站完成。通信母線及其控制裝置可采用雙重化。留有用戶可以方便地從上位機對DCS數(shù)據(jù)進行存取的接IS]。10)調(diào)節(jié)回路I／O卡件具備l：1冗余功能5．5．3．2系統(tǒng)可靠性估算SUNYTDCS9200系統(tǒng)的平均無故障時間MTBF為100000小時；平均修理時間MTTR為5分鐘。要提高DCS控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求DCS生產(chǎn)廠家提高設(shè)備的抗干擾能力；另一方面，要求工程設(shè)計、安裝施工和使用維護中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題，有效地增強系統(tǒng)的抗干擾性能。本系統(tǒng)的配置靈活、可方便地進行擴充。二10％AC頻率：50Hz士lHZDCS供電根據(jù)需要可為與DCS連接的現(xiàn)場變送器等提供電源。能與上位機通訊(留有通訊接口)并與其他DCS系統(tǒng)通訊。根據(jù)試驗鍋爐系統(tǒng)的控制要求，DCS設(shè)備包括：CRT操作站，包括外圍設(shè)備打印機；現(xiàn)場控制站；通信控制裝置：過程輸入／輸出接口；系統(tǒng)內(nèi)部電源；系統(tǒng)內(nèi)部電纜；工程師站(可與操作站兼用)；落地式操作臺或桌面式操作臺；除CRT操作站、打印機外，所有DCS組件都安裝在自立式機柜內(nèi)。報警和報表信息可以分頁或在同一頁面上打印。3)過程報警過程變量的報警包括：測量值超限或偏離超限設(shè)定點超限；輸出值超限，輸入／輸出值變化率超限開／停報警儀表(包括熱偶)丌路或短路報警5．4．8報表打印功能隨機打?。簣缶蛴C應(yīng)能實時打印所有操作狀態(tài)的變化，如控制方式改變、報警限值、PID參數(shù)的修改、報警確認和其它狀態(tài)改變等，要求隨機打印能接受所有操作站發(fā)山的打印命令，并打印所需內(nèi)容。不同的操作員可以任意設(shè)置操作權(quán)限，使系統(tǒng)的安全設(shè)置更為靈活。使用人機界面軟件TraceMode的網(wǎng)絡(luò)功能可使企業(yè)的基層和其它部門建立起聯(lián)系，現(xiàn)場操作人員和工廠管理人員都可以看到各種數(shù)據(jù)。完成后的用戶軟件經(jīng)編譯安裝到主控模板并運行于嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，從而完成對生產(chǎn)過程的監(jiān)測利控制。每個控制系統(tǒng)(工程)最多可以分為32個任務(wù)組，每個任務(wù)組最多可建立1024個任務(wù)，每個任務(wù)最多可容納4096個算法模塊。5．4．2硬件配置軟件SunyCfg硬件配置軟件SunyCfg完成對各模板運行狀態(tài)的檢查和分析。5．3．4采用一體化SunyTDCS800系統(tǒng)一體化SunyTDCS800系統(tǒng)除了在物理結(jié)構(gòu)上不同于分體式系統(tǒng)外(集中安裝在一個機柜中)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與分體式系統(tǒng)完全一樣。它吸取了國外多家DCS在現(xiàn)場控制站的技術(shù)特點，具有可靠性高、可冗余配置的技術(shù)特色。操作站／工程師站通過冗余化系統(tǒng)網(wǎng)SNet與現(xiàn)場控制站相連，完成工業(yè)過程的集中監(jiān)測管理、操作。由于I／O模塊實現(xiàn)了智能化，因此在I／O凋理模板內(nèi)部還有一層到端子的網(wǎng)絡(luò)——靈巧總線SmartBus。符合IEC61 131—3標準的組態(tài)工具和豐富的控制算法，大大縮減工程周期。萬能輸入模塊減少備品備件類型，最大限度地降低庫存成本。開放、可靠、流行的windoWS2000N/T操作系統(tǒng)，全面支持DDE、ODBC、OPC、ActiveX和TCP／IP。大容量FLASH的應(yīng)用省卻了后備電池，即使系統(tǒng)掉電，數(shù)據(jù)至少十年內(nèi)不會丟失。全隔離及智能調(diào)理技術(shù)，將外部干擾拒之門外。I／0、通訊、控制模板及電源、控制網(wǎng)絡(luò)均可實現(xiàn)冗余配置。它采用危險分散、控制分散，而操作和管理集中的基本設(shè)計思想，多層分級、合作自治的結(jié)構(gòu)形式，以適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)的生產(chǎn)和管理要求。浙大中自集成控制股份有限公司以浙江大學多個自動化研究中心為技術(shù)依托，長期從事集散控制系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于化工、生化、制藥、造紙、電力、冶金、食品等行業(yè)，已經(jīng)為諸多企業(yè)帶了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。當選擇機種時，根據(jù)自己的實際情況來決定，專利商和設(shè)計院(工程公司)的意見作為參考。考察是否又在同行業(yè)使用的實例，效果是否令人滿意，制造廠家的后備支持系統(tǒng)是否完備，調(diào)查廠家工程經(jīng)驗和實施能力、專業(yè)化解決方案的能力和設(shè)計能力，服務(wù)是否良好，性能／價格比是否最好，價格是否可以接受，備件供應(yīng)和響應(yīng)是否及時。5．1．3 DCS系統(tǒng)選型原則選擇DCS機種是一項重要工作，現(xiàn)在國內(nèi)外主要DCS制造商有十幾家。5．減少工藝生產(chǎn)的運行對儀表控制設(shè)備廠商的依賴，減少儀控人員培訓所需的費用。故障分散的理由是DCS系統(tǒng)采用了大量的微處理器，各個微處理器承擔一個范圍較小的(地域上)控制任務(wù)，某個微處理器故障不會影響整個系統(tǒng)的正常工作。相對來說DCS系統(tǒng)所用的微處理器和微機要便宜得多，故障相對分散，并且DCS系統(tǒng)中的微機或微處理器是并行運行的，相對于集中控制系統(tǒng)計算機的串行運行來說處理速度也大大提高，因此具有更高的實時性指標，這些是DCS系統(tǒng)優(yōu)于集中控制系統(tǒng)而得到迅速發(fā)展的關(guān)鍵所在。4．自動化控制理論的發(fā)展，特別是連續(xù)系統(tǒng)離散化理論，采樣理論，這些理論大大地推進了過程控制從傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)向DCS系統(tǒng)變革的進程。5．1．2 DOS系統(tǒng)的特點和優(yōu)勢DCS系統(tǒng)的推出并逐步發(fā)展成為過程控制領(lǐng)域的主角是由于以下一些原因：1．現(xiàn)代化的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)日趨大型化，復雜化，需要檢測和控制的參數(shù)大量增加，使得傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)顯得難以勝任，勢必得另辟蹊徑。DCS的各部件的壽命與平常的維護水平有關(guān)。但這種封閉局面總會被打破，DCS的用戶只要及時了解技術(shù)的發(fā)展情況，就能選出合適的系統(tǒng)。變送器、執(zhí)行機構(gòu)和DCS的控制器的距離可達1公里以上。如把HART總線做成DCS的一種輸入板，可以有16個變送器連接在HART總線上。稱為對稱數(shù)字訂戶線(SDSL)技術(shù)。DCS的信號送到全廠和存入工廠數(shù)據(jù)庫。九十年代操作站出現(xiàn)了通用操作站，打開了DCS形成的自動化“孤島”。表現(xiàn)在操作站、DCS網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場總線的出現(xiàn)三個方面。傳動公司設(shè)計的PLC部分比較好。在開關(guān)量的處理方面區(qū)別很大。I／O扳主要完成模擬和數(shù)字的轉(zhuǎn)換(A／D和D／A轉(zhuǎn)換)，最初用的最多的是8位，后來是12位加1位符號位。HONEYWELL公司產(chǎn)品型號是：TDC2000，它只有模擬量控制。(6)如果尋優(yōu)次數(shù)太多timestimesmax，而沒有找到極值點，認為尋優(yōu)失敗，將風量控制閥位恢復到尋優(yōu)前的初始值。如此進行，直到rateratemin(允許的最小閥位改變的百分數(shù))或兩次爐溫的差值的絕對值，則可以認為達到了極值點。注意rateO的選取要保證第一次改變風量時，既不能超過極值點，但rateO也不能太小。如果尋優(yōu)步長太大，則很難找到真正的最優(yōu)點。(3)尋優(yōu)過程中鍋爐的熱負荷不應(yīng)有大的波動(供暖熱水鍋爐這個條件一般可以滿足)，否則必須重新尋優(yōu)。對于滯后大、煤量難以準確計量、控制品質(zhì)要求不高的燃煤熱水鍋爐是合適的。(3)在實驗中發(fā)現(xiàn)每次改變鼓風閥門時，過0．5min左右爐膛溫度開始變化，而出口水溫要再過1．5min左右才有變化。為了j進一步論證“爐溫尋優(yōu)”思想，同時為將來在軟件上實現(xiàn)尋優(yōu)算法和尋優(yōu)算法在實際生產(chǎn)過程中投運時做到有的放矢，在鍋爐房熱水鍋爐上做了爐膛溫度和出口水溫相對于鼓風量的關(guān)系曲線，如圖46所示。若空氣量小于完全燃燒所需的最小空氣量，不將增加，產(chǎn)將更加偏離極值點。在實際條件下的燃燒溫度與燃料種類和成分、燃燒條件和傳熱條件等各方面因素有關(guān)。(4)爐膛溫度和熱效率的關(guān)系用正平衡法計算鍋爐的熱效率為：式中D—工質(zhì)流量i。(3)對流室內(nèi)的換熱在受熱面結(jié)構(gòu)和煙氣速度一定的前提下，對流傳熱量和溫壓成正比。(1)爐膛傳熱計算爐膛內(nèi)的熱量傳遞以輻射為主。所以采用熱效率為目標函數(shù)的尋優(yōu)方法尋優(yōu)周期比較長，而且