【正文】 也就是在程序運(yùn)行時(shí)，如果在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)程序跑飛沒(méi)有回到重新寫(xiě)看門(mén)狗的程序段則系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位 [18]。 5MHZ35MHZ寬范圍 設(shè)置，已經(jīng)夠用，無(wú)需再次接入時(shí)鐘復(fù)位，解決了在外部接入外源振晶的問(wèn)題。如圖 所示，應(yīng)用不可或缺的幾部分構(gòu)成最小系統(tǒng)。 (4) EEPROM 容量大，擦寫(xiě)次數(shù) 10 萬(wàn)次以上。 4 單片機(jī)選型設(shè)計(jì) 單片機(jī)是科技飛速發(fā)展的產(chǎn)物，它是一種集成度很高的芯片，集快速處理元件、存儲(chǔ)元件、很多種數(shù)據(jù)傳輸接口和多種功能于一體。上圖控制線(xiàn)路中，當(dāng) PLC 數(shù)字量以高電平輸出時(shí)導(dǎo)通，接觸器閉合，否則，三級(jí)管處于截止?fàn)顟B(tài)，接觸器斷開(kāi)。可以驅(qū)動(dòng) 50HZ、 100Kw 的電機(jī)，給出合適的輸入，就可以作出相應(yīng)輸出并能夠間接的控制其輸出頻率，過(guò)載能力完全可以滿(mǎn)足電機(jī)功率要求，而且此型號(hào)變頻器在節(jié)能方面帶有獨(dú)特的節(jié)能設(shè)計(jì)，最佳勵(lì)磁控制和節(jié)能監(jiān)視功能，有效的節(jié)省能源，內(nèi)置的串行通訊口，符合設(shè)計(jì)要求。 10%，或鋰電池 。 %FS 過(guò)載壓力 最大量程的 2～ 5倍 溫度補(bǔ)償 20～ 80℃ 輸出（標(biāo)配） 4～ 20mA(RL≤ 500Ω ) 膜片材質(zhì) 316l、 Hc、 Ta 接液材料 1Cr18Ni9Ti、 PVC、 PTFE 介質(zhì)溫度 20～ 85℃ 溫度漂移 177。 界面硬件選型 水位傳感器 本設(shè)計(jì)最為關(guān)鍵點(diǎn)就是做好水位穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)測(cè)量，所以，能否準(zhǔn)確快速的測(cè)量水位是我 們要完成的任務(wù)。那么對(duì)于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，汽包水位不正常需要及時(shí)報(bào)警給運(yùn)行人員，運(yùn)行人員作出緊急的控制調(diào)節(jié)。由于去減溫水那路不是本課題所關(guān)心的內(nèi)容，固在這里就不做介紹。如圖 為回路閥門(mén)，圖 為空間屬性設(shè)置值。 圖 省煤器部件 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 圖 Shape控件屬性設(shè)置值 （ 2） Label（標(biāo)簽）及 TextBox（文本框）控件 Label 控件的作用主要是用來(lái)在窗體中增加文字說(shuō)明。其主要參數(shù)詳見(jiàn)表 。 圖 鍋爐給水控制圖 基于 visual basic 界面設(shè)計(jì) basic 簡(jiǎn)介 Visual 是一種常用的編程軟件，簡(jiǎn)稱(chēng) VB[12]。 汽包水位的控制方案設(shè)計(jì) 知道了給水控制對(duì)象的影響因素，得出它具有的特點(diǎn)：存在一定延遲和慣性，有“虛假水位”出現(xiàn)?？倸w而言，真正的特征曲線(xiàn) 不是 H1，也不是 H2，是兩者的加和，也就是圖中曲線(xiàn) H。給水流量 W的猛然增大，雖然從圖中可以看出大于蒸發(fā)量，可是顧慮到汽包內(nèi)飽和水溫還是大于給水水溫，當(dāng)給水進(jìn)入汽包后，兩者之間會(huì)發(fā)生熱量傳遞。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 汽包水位的影響因素 如圖 所示，汽包水位決定于汽包內(nèi)汽、水的量，如果這兩者發(fā)生變化的話(huà)，會(huì)直接影響水位變化，那么，能夠使這兩者發(fā)生變化的因素，都會(huì)間接地使水位產(chǎn)生波動(dòng)。 本章小結(jié) 本章節(jié)對(duì)汽包水位傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的概況、控制元件、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹和分析。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的容錯(cuò)能力 ,在處理和解決問(wèn)題時(shí)不需要對(duì)象的 精確模型 ,FNN 通過(guò)其結(jié)構(gòu)的可變性 ,逐步適應(yīng)外部環(huán)境的各種因素的作用。最后鍋爐現(xiàn)場(chǎng)其他一些隨機(jī)干擾、噪音、過(guò)程時(shí)變性等等因素 ,有時(shí)會(huì)造成控制規(guī)則較粗糙 ,而影響控制品質(zhì)。工業(yè)鍋爐汽包水位模糊控制系統(tǒng)通常是由汽包、水位變送器、模糊控制器 (一般由微機(jī)組成 )和進(jìn)水調(diào)節(jié)閥等部件組成 ,如圖 所示 ,圖中 Hd 水位給定值 ,H 是水位實(shí)際高度 ,當(dāng)汽包水位連續(xù)變化時(shí) ,水位變送器信號(hào)也不斷改變 ,由此測(cè)定值和水位給定值進(jìn)行比較 ,得出其誤差量。(3)預(yù)測(cè)函數(shù)控制以其采用簡(jiǎn)化的數(shù)學(xué)模型而得到運(yùn)算量很小的簡(jiǎn)單算法 ,因而易于在廣泛使用的 DCS系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)良好的調(diào)節(jié)品質(zhì)和在對(duì)象特性變化情況下有很強(qiáng)的魯棒性因而完全能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需要 ,從而其具有良好的應(yīng)用前景。 PFC 應(yīng)用到鍋爐汽包水位控制系統(tǒng) ,并考慮負(fù)荷變化對(duì)汽包水位的影響 ,將蒸汽流量信號(hào)引入到 PFC 的預(yù)測(cè)模型中 ,用具有對(duì)負(fù)荷變化前饋補(bǔ)償?shù)钠幌到y(tǒng)預(yù)測(cè)函數(shù)控制策略。 B 選用進(jìn)省煤器閥作為 汽包水位控制閥門(mén) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 選用進(jìn)省煤器閥作為汽包水位控制閥門(mén)對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō) ,系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立 ,控制思路也相對(duì)清晰。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是 :以鍋爐汽包水位測(cè)量信號(hào)作為主控制信號(hào) ,構(gòu)成主調(diào)節(jié)回路 ,以蒸汽流量信號(hào)作為前饋信號(hào) ,構(gòu)成前饋調(diào)節(jié)回路 ,總給水流量作為串級(jí)信號(hào) ,構(gòu)成副調(diào)節(jié)回路 ,由主調(diào)節(jié)回路、前饋調(diào)節(jié)回路、副調(diào)節(jié)回路來(lái)共同構(gòu)成鍋爐汽包水位串級(jí)三沖量自動(dòng)控制系統(tǒng)。應(yīng)用軟測(cè)量技術(shù)實(shí)現(xiàn)元素組分含量的在線(xiàn)檢測(cè)不但經(jīng)濟(jì)可靠，且動(dòng)態(tài)響應(yīng)迅速、可連續(xù)給出萃取過(guò)程中元素組分含量 ,易于達(dá)到對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的控制。每種測(cè)量方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)，通常要根據(jù) 電廠實(shí)際情況采用合理的測(cè)量手段。隨著計(jì)算機(jī) 功能性能的發(fā)展更新，無(wú)論是在操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件、更甚是通訊能力上都有了突飛猛進(jìn)的提高，極大的強(qiáng)化了 PLC 通訊能力，使 PLC 編程軟件和技巧明顯得到豐盈，強(qiáng)化了 PLC 的過(guò)程通訊能力。本身就十分復(fù)雜的控制對(duì)象的鍋爐，為了能夠滿(mǎn)足負(fù)荷需求，必須保證提供合格的蒸汽品質(zhì)，所以與其相應(yīng)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須能夠做到滿(mǎn)足各主要工藝參數(shù)需求。 、圖表要求： 1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書(shū)寫(xiě)字跡工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫(xiě) 2）工程設(shè)計(jì)類(lèi)題目的圖紙，要求部 分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明 確的說(shuō)明并表示了謝意。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 Basic Visual。但是由于這種控制方式的局限性，必須考慮各分立器件的性能 影響，系統(tǒng)各部分相互依賴(lài)影響較大，自動(dòng)化水平和控制效果并不能十分理想，另外故障也頻頻產(chǎn)生，對(duì)系統(tǒng)的長(zhǎng)期安全、高效運(yùn)行不利。 為能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)鍋爐運(yùn)行過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、調(diào)節(jié)、自動(dòng)控制等多項(xiàng)功能，采用PLC 控制技術(shù)是不錯(cuò)的選擇。所以，啟動(dòng)初期應(yīng)以云母水位計(jì)和電接點(diǎn)水位計(jì)為準(zhǔn)，控制汽包水位。 汽包水位經(jīng)典控制策略 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 經(jīng)典汽包水位控制策略包括單沖量、雙沖量和三沖量控制 ,由于單沖量、 雙沖量及單級(jí)三沖量控制策略比較簡(jiǎn)單 ,并且難以適應(yīng)現(xiàn)代各種復(fù) 雜鍋爐的控制要求 ,目前各種鍋爐汽包水位控制絕大多數(shù)采用三沖量水位控制策略 ,本文僅對(duì)三沖量串級(jí)控制策略進(jìn)行詳細(xì)分析。(3)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)差調(diào)節(jié) (不存在穩(wěn)態(tài)配合問(wèn)題 )。該系統(tǒng)適合于對(duì)汽包水位要求嚴(yán)格或變化頻繁 ,虛假水位嚴(yán)重的系統(tǒng)。給水流量的擾動(dòng)在內(nèi)回路得以迅速消除 ,而蒸汽流量外擾及系統(tǒng)參數(shù)的變化主要由 PFC 的強(qiáng)魯棒性來(lái)保證； (2)采用 PFCPID 串級(jí)控制策略的水位系統(tǒng) ,與傳統(tǒng) PIDPID 串級(jí)控制相比 ,在參數(shù)整定上要簡(jiǎn)單得多 ,相對(duì)于以往的模型預(yù)測(cè)控制 ,主要只有兩個(gè)參數(shù)需要整定 :參考軌跡時(shí)間常數(shù)一般取為主通道對(duì)象模型時(shí)間常數(shù)的 1/10， 1/5 即可。 1973 年 ,L. A. Zadeh 繼續(xù)豐富和發(fā)展了模糊集合論 ,提出了一種把邏輯規(guī)則的語(yǔ)言表達(dá)轉(zhuǎn)化成相關(guān)控制量的思想 ,從而為模型控制的形成奠定了理論基礎(chǔ)?？刂埔?guī)則— 旦確定 ,在控制過(guò)程中就不會(huì)改變 。這樣 ,FNN 實(shí)際上相當(dāng)于一個(gè)模糊控制函數(shù)估計(jì)器 ,它直接將普通模糊控制器中的各種結(jié)構(gòu)化關(guān)系和數(shù)值運(yùn)算關(guān)系融于網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部描述之中。 本課題針對(duì)火電廠汽包水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，基于 VB 可視化應(yīng)用程序，進(jìn)行火電廠汽包水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)。作為重點(diǎn)監(jiān)控參數(shù)，它直接關(guān)系到鍋爐負(fù)荷和給水的相互持衡。則汽包水位的給水?dāng)_動(dòng)下的響應(yīng)曲線(xiàn)如圖 所 示。如圖 所示，曲線(xiàn) H1表示汽包水位線(xiàn)性下降，這是因?yàn)檎羝髁康淖兓鸬?，蒸汽流量的突升，?duì)于沒(méi)有主動(dòng)平衡能力的汽包水位來(lái)說(shuō)就會(huì)有這樣的結(jié)果。但是由于有大量水的存在，熱量會(huì)緩慢傳遞，所以變化相對(duì)于上述兩種情況來(lái)說(shuō)比較緩和。 3 汽包水位監(jiān)測(cè)界面設(shè)計(jì) 基 于第二章控制方案的設(shè)計(jì)，選取汽包上水段過(guò)程，進(jìn)行汽包水位控制段界面設(shè)計(jì)以及汽包狀態(tài)監(jiān)測(cè)界面設(shè)計(jì)。 （ 3）打破傳統(tǒng)編程機(jī)制，獨(dú)特的操作編程供使用者使 用。由于 VB不屬于專(zhuān)業(yè)的繪圖工具，所中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 以對(duì)于圖形的形象性描述不像 CAD 那么準(zhǔn)確，所以利用 Shape 控件能夠簡(jiǎn)單的表示汽包和省煤器。 圖 Label和 TextBox控件 （ 3） VScrollBar(垂直滾動(dòng)條 ) VScrollBar 控件的作用主要是用來(lái)指示汽包水位標(biāo)尺，通過(guò)滾動(dòng)條的的位置顯示水位的高低，另外為了增加顯示的準(zhǔn)確性，在水位標(biāo)尺旁設(shè)立文本框，實(shí)時(shí)顯示汽包水位數(shù)值，如圖 所示。 首先從母管來(lái)水通過(guò)主給水泵將工質(zhì)推進(jìn)給水回路，經(jīng)過(guò)主給水門(mén)調(diào)節(jié)一定的壓力、流速、流量以滿(mǎn)足進(jìn)入汽包水的先決條件。 圖 、電動(dòng)門(mén)、調(diào)節(jié)門(mén)界面 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 緊接著給水進(jìn)入省煤器進(jìn)行預(yù)熱，再進(jìn)入汽包。 圖 汽包水位界面 界面其余部分就是汽包工作時(shí)各參數(shù)的顯示，以及水位標(biāo)尺。 50mm,根據(jù)儀表的量程制定測(cè)量?jī)x表的精度應(yīng)為 10/450=%FS 以上 。 技術(shù)參數(shù)如表 所示： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 表 LUGB240304YD2N 渦街流量傳感器技術(shù)參數(shù) 采用標(biāo)準(zhǔn) Q/YHC4012020 JB/T680793 測(cè)量介質(zhì) 氣體、液體、蒸氣 標(biāo)準(zhǔn)口徑 法蘭卡裝式口徑規(guī)格 1 2 3 50、6 80、 100 法蘭連接式口徑規(guī)格 12 150、 200、 250、300 插入式口徑規(guī)格 200～ 2020 流量測(cè)量 測(cè)量范圍 雷諾數(shù) 104～ 4 106，氣體 5～50m/s，液體 ～7m/s 測(cè)量范圍 詳見(jiàn)表 精度 法蘭卡裝式、法蘭式為 1級(jí)， 插入式測(cè)量精度為 1級(jí)，插入工業(yè)管道上精度為 被測(cè)介質(zhì)溫度 常溫 25～ 100℃高溫25～ 150℃、 25～250℃、 25～ 300℃ 工作壓力 1..6Mpa,Mpa 輸出信號(hào) 脈沖電壓 高電平 4～ 5V，低電平～ ） 脈沖占空比： 50%，傳輸距離： 100m 標(biāo)準(zhǔn)電流 DC420m允許外接負(fù)載電阻小于 600Ω（電源 DC24V） ,傳輸距離為 3000m。 YJTG315S4 三相異步電動(dòng)機(jī)能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，可根據(jù)技術(shù)要求調(diào)整其額定功率為 100Kw。本系統(tǒng)總的工作電流在 150A 左右，可設(shè)定過(guò)流保護(hù)為 200A，完全可以滿(mǎn)足保護(hù)系統(tǒng)要求。 VNF 系列型號(hào)的壓力傳感器，可測(cè)量壓力范圍為1000Kpa17000Kpa，可調(diào)電壓信號(hào) 05v，用于測(cè)量給水壓力。主要技術(shù)參數(shù)如下： (1) 工作電壓： （ 5V 單片機(jī)）。作為一個(gè)系統(tǒng)，必然會(huì)有幾部分基于單片機(jī)的組成。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 圖 單片機(jī)電路圖 時(shí)鐘電路 對(duì)于 STC15系列單片機(jī)來(lái)說(shuō)，內(nèi)部時(shí)鐘電路精度已經(jīng)達(dá)到正負(fù)千分位級(jí)別，溫飄177。由于 STC15 系列單片機(jī)自身的特性，已經(jīng)具有不可見(jiàn)得復(fù)位內(nèi)部集成電路，而且能夠滿(mǎn)足調(diào)節(jié)設(shè)置的要求范圍，另外再設(shè)置外部電路無(wú)非是多余之舉。 5 Modbus 串口通訊協(xié)議 通訊系統(tǒng)組成設(shè)計(jì) 本通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)以第四章所述的 STC15 系列型號(hào)的單片機(jī)為核心，單片機(jī)本身包含了數(shù)。注意的是在其他的如輸出比較電路、采集電路等其他的計(jì)算時(shí)應(yīng)該以 24M 為基準(zhǔn) [17]。在此過(guò)程中，單片機(jī)可能會(huì)進(jìn)行多次循環(huán)調(diào)節(jié)，才能達(dá)到預(yù)定目標(biāo)，而對(duì)操作者來(lái)說(shuō)只需在界面進(jìn)行外設(shè)調(diào)節(jié)即可完成。 (7) SPI 通信端口速度高（異步串口），可拓展 I/O 口 (8) 低功耗設(shè)計(jì)，四種模式供使用。 單片機(jī)總體介紹 STC15F2K60S2 系列單片機(jī)是是傳統(tǒng) 51 單片機(jī)的加強(qiáng)與擴(kuò)充，主要優(yōu)點(diǎn)有高強(qiáng)度加密，與其他單片機(jī)代碼兼容，運(yùn)行速度快，寬泛的設(shè)置范圍，內(nèi)部集成高精度時(shí)鐘，可外接時(shí)鐘電路，復(fù)位選擇廣，精度更高。 壓力傳感器 本設(shè)計(jì)選用的壓力傳感器為深圳市東本工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備有限公司生產(chǎn)的VPRF2 和 VNF 系列型號(hào)的壓力傳感器，主要用于蒸汽壓力、汽包壓力和給水壓力的測(cè)量。 熔斷器選型 當(dāng)系統(tǒng)在異常工作時(shí)引起的電流過(guò)大，會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞系統(tǒng)安全。 電機(jī)選型 介紹完水位傳感器和流量傳感器之后，開(kāi)始對(duì)動(dòng)力設(shè)備電機(jī)進(jìn)行選型，選擇合適的電機(jī)型號(hào)用于鍋爐供水，提供有效的動(dòng)力支持，完成鍋爐上水任務(wù)要求，汽包上水合格。合適的流量信號(hào)對(duì)于系統(tǒng)控制有利而無(wú)害，因此選用合適的流量傳感器測(cè)量系統(tǒng)控制量能夠改善系統(tǒng)控制，使控制質(zhì)量有所提升。根據(jù)鍋爐的選型可以知道汽包水位的控制范圍，由于選