基于plc工業(yè)鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(存儲(chǔ)版)
【正文】 24 動(dòng)態(tài)前饋流程圖 21 系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì) 水位控制 當(dāng)輸入起動(dòng)的指令時(shí) (X0= 1) , 輔助繼電器 Y0 被激勵(lì) , 給出系統(tǒng)運(yùn)行指示 (Y0= 1) , 并且工作指示燈亮。模擬量模塊輸入地址分配表如表 52所示。增益取大時(shí)，響應(yīng)快，但過(guò)大將產(chǎn)生振 17蕩。 在圖 41中，模糊動(dòng)態(tài)前饋控制器采用單輸入單輸出結(jié)構(gòu)，輸入變量為：正常工況下 蒸汽母管流量與擾動(dòng)后蒸汽母管流量之差 e，輸出語(yǔ)言變量為閥門(mén)開(kāi)度變化量 u，模糊動(dòng)態(tài)前饋控制器的設(shè)計(jì)步驟如下： （ 1）輸入變量 e、輸出變量 u的論域均取為 [4 4]，輸入變量 e 的語(yǔ)言值取為 {PB， PM，PS， Z， NS， NM， NB}，輸出變量 e、輸出變量 u的語(yǔ)言值的隸屬函數(shù)都選擇三角形的隸屬度函數(shù)。對(duì)求得的輸出模糊集 合用加權(quán)平均法解模糊，得到精確量，即模糊控制響應(yīng)表。同樣，為語(yǔ)言變量 U選取 PB， PM， PS， Z， NS， NM 和 NB 共 7個(gè)語(yǔ)言值。則得偏差 e 的量化因子 ke=6/50=3/25=，為語(yǔ)言變量選取 7個(gè)語(yǔ)言值： PB， PM， PS， Z， NS， NM 和 NB。將模糊集合理論運(yùn)用于自動(dòng)控制而形成的模糊控制理論，在近年來(lái)得到了迅速的發(fā)展，其原因在于對(duì)那些時(shí)變的非線性的復(fù)雜系統(tǒng)，當(dāng)無(wú)法獲得精確的數(shù)學(xué)模型的時(shí)候，利用具有智能的模糊控制器能給出有效的控制。但是各種參數(shù)又存在不同程度的時(shí)變性，且過(guò)程具有非線性，強(qiáng)耦合的特點(diǎn)，特別是蒸汽負(fù)荷變化對(duì)水位的影響，當(dāng)蒸汽負(fù)荷增加和減小時(shí)，汽包水位在蒸汽作用下的動(dòng)態(tài)特性不一致，這樣很難確定三沖量控制系統(tǒng)中蒸汽前饋系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型，這就使得三沖量控制系統(tǒng)的控制規(guī)律很難找到， 10即使找到控制 規(guī)律也很難作的精確。如果給水中斷，可能在很短的時(shí)間內(nèi)就會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)水位；如果僅是給水量和蒸汽量不相適應(yīng)， 也可能在幾分鐘呢出現(xiàn)缺水和滿(mǎn)水事故，這樣對(duì)汽包水位要求就更高了。因而能極大的減小給水量和水位的波動(dòng)，縮短過(guò)度過(guò)程時(shí) 間。 然而，在停留時(shí)間較短，負(fù)荷變化較大時(shí)，采用單沖量水位控制系統(tǒng)就不能適用。 燃料量擾動(dòng)下汽包水位的動(dòng)態(tài)特性 汽包水位在燃料量Ｂ擾動(dòng)下的響應(yīng)曲線如圖 313 所示，當(dāng)燃料量增加時(shí)，鍋爐的吸熱量增加，蒸發(fā)強(qiáng)度增大。但實(shí)際情況并非這樣，由于蒸汽用量的增加，瞬間必然導(dǎo)致汽包壓力的下降。用傳遞函數(shù)來(lái)描述時(shí)，它近似于一個(gè)積分環(huán)節(jié)和時(shí)滯環(huán)節(jié)的串聯(lián)。 圖 311 所示是給水流量作用下，水位的階躍響應(yīng)曲線。 3 鍋爐汽包水位的基本特性和 汽包水位控制系統(tǒng)方案選擇 鍋爐汽包水位控制對(duì)象的基本特性 工業(yè)鍋爐的汽水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 31 所示。 3）過(guò)熱蒸汽系統(tǒng)的控制 維持過(guò) 熱器出口溫度在允許范圍內(nèi)，并保證管壁溫度不超過(guò)允許的工作溫度。自動(dòng)控制的目的是實(shí)現(xiàn)各種最優(yōu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)率，節(jié)約能源，改善勞動(dòng)環(huán)境條件。 圖 21工業(yè)鍋爐工藝流程 首先除氧水通過(guò)給水泵進(jìn)入給水調(diào)節(jié)閥，通過(guò)給水調(diào)節(jié)閥進(jìn)入省煤器，冷水在經(jīng)過(guò)省煤器的過(guò)程中被由爐膛排出的煙氣預(yù)熱，變成溫水進(jìn)入汽包，在汽包內(nèi)加熱至沸騰產(chǎn)生蒸汽，為了保證有最大的蒸發(fā)面因此水位要保持在 鍋爐 上汽包的中線位置，蒸汽通過(guò)主蒸汽閥輸出。 模糊控制是以模糊集合理論為基礎(chǔ)的一種新興的控制手段，它是模糊系統(tǒng)理論和模糊技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。 關(guān)鍵詞 : 汽包水位 ； 模糊 PID； 三沖量 Abstract The boiler is numerous essential important power equipment of industrial department. So, the boiler has often bee an indispensable part of many factories. Therefore, it is essential for automatic control system in the boiler equipment to research. The water level control system of the boiler is that the boiler produces the most important link in the control system. If the production operation of the boiler is unreasonable, it is improper to deal with, and will often cause the accident. The majority in these accidents is caused because of improper in control the water level of the boiler. That can see the importance in the equipment control system of the boiler of control of water level of steam dome of the boiler. The autocontrol of the drum water level is very important. The drum water level is an important variable to be controlled, it is hard to get the mathematic model of the water level with adjust process. It is characteristic of nonlinearity, instability and time lag. The traditional control mode of threevariable in the drum water level most use PID, the effect of it can be improved. The fuzzy control does not need precise mathematic model of the controlled object, it only needs the experience of operator and the date of operating it has good robustness and it fit to control the system with nonlinearity and lag. Keywords: Drum water level, FuzzyPID, Threevariable II 目 錄 摘 要 ............................................. I ABSTRACT ......................................... I .............................................. 1 ................................. 1 工業(yè)鍋爐的控制要求與工藝流程 .............................................................. 1 課題背景及本文研究?jī)?nèi)容 ......................................................................... 2 鍋爐水位控制系統(tǒng)在鍋爐生產(chǎn)控制系統(tǒng)中的重要性 ............................... 3 3 鍋爐汽包水位的基本特性和汽包水位控制系統(tǒng) 方案選擇 ..... 3 鍋爐汽包水位控制對(duì)象的基本特性 .......................................................... 3 汽包水位在給水流量擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性 .............................................. 4 汽包水位在蒸汽負(fù)荷擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性 .............................................. 5 燃料量擾動(dòng)下汽包水位的動(dòng)態(tài)特性 ...................................................... 6 鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)及控制方案選擇 .................................................. 7 單沖量水位控制系統(tǒng) ............................................................................. 7 雙沖量水位控制系統(tǒng) ............................................................................. 8 三沖量水位控制系統(tǒng) ............................................................................. 8
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