【正文】 還能實現串級 ,前饋等復雜的控制 ,直接數字控制系統(tǒng)可實現常規(guī)的 PLD(比例、積分、微分 )調節(jié) ,也可實現其它復雜或先進的調節(jié)規(guī)律 ,調節(jié)規(guī)律的改變只需控制軟件 .不同的是硬件部分除按需適當增減通道的數量外 ,一般不需作大的變動 ,所以使用比較靈活 ,DDC系統(tǒng)是一個“在線”的時實的半環(huán)控制系統(tǒng)。 設計題目：工業(yè)鍋爐微機 DDC 控制系統(tǒng) 專業(yè)：電氣自動化 15 圖 前饋 反 饋控制系統(tǒng)方框圖 在實際工作中，如果對象的主要干擾頻繁而又劇烈，而生產過程對被控參數的控制精 度 要 求 又 很 高 ， 這 時 則 可 采 用 前 饋 — 串 級 控 制 （ 如 圖 ）。 ② 前饋與反饋控制相結合的系統(tǒng)，前饋控制作用與反饋作用相乘。 所謂可測，主要是指擾動可直接測量，也不排斥可間接測量的，擾動不可測量，前饋無法實施。 c. 應考慮工藝上的合理性。 ① 用于時滯大的對象。換句話說，在任意給定時刻，只能有一個獨立的設定值，這就是主設定值 R1。 GC（ S）， GV（ S）， GM（ S）分別是控制器、執(zhí)行器 、被控對象、測量變送單元的傳遞函數。 簡單控制系統(tǒng)的特點：系統(tǒng)結構簡單，投資少，易于調整和投運，能滿足一般生產過程的控制要求，尤其適用于被控對象時滯和時間常數都較小，負荷和干擾變化比較平緩，或者對被控變量要求不太高的場合。它是以水位作為水量平衡與否的控制指標，通過調整進水量的多少來達到進出平衡，將汽包水位維持在汽水分離界面最大的汽 包中位線附近，以提高鍋爐的蒸發(fā)效率，保證生產安全。 PLC編程簡單，易于通信和聯網，多臺 PLC 進行同位鏈接及計算機進行上位鏈接，實現一臺計算機和若干臺 PLC構成分布式控制網絡，但是價格較高，如果是控制單臺，資源不能充分利用，多臺鍋爐控制能提高性能價格比，如果從長遠觀點看，其壽命長，故障率低，易于維修，值得選用。提高熱效率 ，降低耗煤量，用微機進行控制是一件具有深遠意義的工作。省煤器實際上同給水預熱氣和空設計題目：工業(yè)鍋爐微機 DDC 控制系統(tǒng) 專業(yè)：電氣自動化 9 氣預熱器一樣，斗設置在鍋爐尾部（低溫）煙道，以降低排煙溫度提高鍋爐效率，從而節(jié)省了燃料。鍋爐中的水循環(huán)，也保證與高溫煙氣相接觸的金屬受熱面的以冷卻而不 被燒壞，是鍋爐能長期安全運行的必要條件。 水的汽化過程 水的汽化過程就是蒸汽的產生過程，主要包括水循環(huán)和水分離過程。 除灰除塵設備 :是收集鍋爐灰 渣并運往儲灰場地的設備。用它將鍋爐中的煙 氣連續(xù)排出。） 水冷壁：主要是輻射受熱面，保護爐壁的作用。它通過煤、 油或天然汽等燃料的燃燒過程釋放出化學能，并通過傳熱過程把能量傳遞給水，把水變成蒸氣或熱水，蒸汽或熱水直接供給工業(yè)、生活等生產中所需要的熱能。從量大，面廣這一角度來說，除電 力以外的各行業(yè)中，主要運行的始終是小型低壓鍋爐。 鍋爐微機 DDC 控制的意義以及目的 鍋爐式鍋名經濟中重要的供熱設備。因此有的結構類型至今還被使用。其共同的特點是：煙氣在火筒或煙管內流動放熱，低溫工質 —— 水，則在火筒式煙管外側吸熱，升溫和汽化。 顯示及報警功能。于是在圓筒型鍋爐的基礎上，從增加受熱面積入手，對鍋爐驚醒了一系列的研究和技術改造，從而使鍋爐得到迅速的發(fā)展。 我們在設計開始之初，我們翻閱了大量的相關資料，在熱力公司進行了參觀，對鍋爐的整體構造以及鍋爐的控制形式有了一個初步的模型。 隨著科學技術的不斷發(fā)展人們開始利用各種先進的儀器和技術組成計算機控制系統(tǒng)來代替人工復雜的控制操作，直接數字控制 DDC 系統(tǒng)（ Direct Control），便是其中之一。 由于現代化的技術發(fā)展，計算機在現代化的生產中體現了非常重要的作用，同樣我們在這次設計中也利用計算機軟件的作用，第八章詳細介紹了工業(yè)組態(tài)軟件 GENIE軟件，及組態(tài)的過程。此外，是鍋爐能以地制宜地有效地燃用地方燃料，并為滿足環(huán)境保護的要求而努力解決煙塵污染問題，以提高操作管理水平，減輕勞動強度，保證鍋爐額定運行及運行效率，安全可靠地供熱等課題。 第一個方向，是鍋爐內部增加受熱面，形成煙管鍋爐系列。而且煙氣縱向沖刷設計題目：工業(yè)鍋爐微機 DDC 控制系統(tǒng) 專業(yè)：電氣自動化 5 壁面。最后終于出現了水管鍋爐。 鍋爐式供熱之源，鍋爐機器設備的任務在于安全，可靠，有效地把燃料的化學能轉化成熱能，進而將熱能傳遞給水，以生產熱水和蒸汽。顯然，面對量大，面廣的供熱鍋爐，如何挖掘潛力，提高它的熱效率，有著極為重要的實際意義。水在管內受管外煙氣加熱，因而管簇內發(fā)生自然的循環(huán)流動，并逐漸氣化，產生的飽和蒸汽積聚在上鍋筒里面。 省煤器：是利用余熱加熱鍋爐給水，以降低排出煙氣溫度的換熱器。 給水設備：由水泵和給水管組成。本設計由于篇幅其間，則就不必考慮這些問題了。位于煙溫較低區(qū)段的對流灌束，因受熱較弱，汽水工質 的容量較大，而位于煙溫較高區(qū)段的對流管束，因受熱強烈，相應的汽水工質的容量較小，從而量大的工質則向上流入下鍋筒，而容量小的工質則向上流入上鍋筒形成了鍋水的自然循環(huán)。高溫煙氣與水冷壁進行強烈的輻射換熱，將熱量傳給管內工質水。 ③ 保持鍋爐負壓恒定。 鍋爐微機控制系統(tǒng)，一般由以下幾部分組成，即由鍋爐本體、一次儀表、微機、手自動切換操作、執(zhí)行機構及閥、滑差電機等部分組成，一次儀表將鍋爐的溫度、壓力、流量、氧量、轉速等量轉換成電壓、電流等送入微機，手自動切換操作部分，手動時由操作人員手動控制，用操作器控制滑差電機及閥等，自動時對微機發(fā) 出控制信號經執(zhí)行部分進行自動操作。該儀表編程方式采用模塊化，容易掌握。 微機鍋爐控制技術具有良好實用前景，既可節(jié)能又可提高鍋爐的運行 管理水平，減輕環(huán)境污染，目前國內只有幾百臺鍋爐采用微機控制，占總數的很小一部分，所以推廣應用該技術就顯得十分繁重。首先應分析生產過程中設計題目：工業(yè)鍋爐微機 DDC 控制系統(tǒng) 專業(yè)：電氣自動化 12各個變量的性質及其相應關系，分析被控對象的特點；然后根據工藝的要求選擇被控變量、操縱變量，合理選擇控制系統(tǒng)中的測量變送裝置、控制器和執(zhí)行器，建立一個較為合理的控制 系統(tǒng) 。他們的輸出分別稱設計題目：工業(yè)鍋爐微機 DDC 控制系統(tǒng) 專業(yè)：電氣自動化 13 為主被控變量 C1和副被控變量 C2。 ① 對于進入副回路的擾動具有較快，較強的克服能力。 合理的設計串級控制系統(tǒng)，才能使它的優(yōu)越性得到發(fā)揮，一般來說，一個結構合理的串級控制系統(tǒng)，當擾動從副回路進入時，其最大偏差將是簡單控制系統(tǒng)的 1\10~1\100；當擾動從主對象進入時串級系統(tǒng)仍比簡單控制系統(tǒng)控制的效果好的多。 ③ 控制器的正 反作用的確定。 前饋控制系統(tǒng)的特點 ： ① 前饋控制是一種開環(huán)控制。 b. 由于反饋回路的存在，降低了讀前饋控制算式精度的要求。實踐證明，這種前饋 — 串級控制系統(tǒng)可以獲得很高的控制精度，在計算機控制系統(tǒng) 中常被采用。 微機 DDC 系統(tǒng)的分時控制方式 : 一臺微機 DDC 系統(tǒng)要控制多個回路 .在每一個回路 ,微機要完成 (1)采樣和 A／ D 轉換 ,(2)運算 ,(3)輸出控制信號 3 個部分的工作 ,所以投機控制每一個回路需要的時間應為這三個部分所花費時間之和 .為此 ,微機 DDC 采用了“分時”控制的方法 ,即將某一回路的采樣和 A／ D轉換、運算、輸出控制三部分的時間前后回路錯開 ,放在不同的控制時間里 .這樣 ,既保證了控制過程的正常進行 ,又能充分利用系統(tǒng)中的各種設備 ,大大提高了效率 . 微機 DDC 系統(tǒng)的人機交換 : 計算機控 制系統(tǒng)的人機交往有時也稱“人機對話”或“人機通訊” ,這是一種微機控制系統(tǒng)必須具備的溝通操作者和微機互相聯系的功能 .操作者要通過鍵盤、按鈕、開關等器件向微機控制系統(tǒng)送入控制意圖 ,微機控制系統(tǒng)則通過顯示屏、打印機、各種指示燈向操縱者送出有關信息 .一般的微機 DDC系統(tǒng)除了普通的各種指示燈裝置外 ,還都通過相應借口連接有以 CRT顯示屏、打印機、控制鍵盤、越限報警裝置等 ,有些可靠要求較高的微機 DDC系統(tǒng)還配有自動︱手動切換裝置或雙機控制切換裝置 . 微機 DDC 系統(tǒng)的控制規(guī)律 : 控制規(guī)律是一個控制系統(tǒng)性能優(yōu)劣的 關鍵 .根據控制規(guī)律制定的控制算法 ,是微機DDC系統(tǒng)對生產對象實行控制的運算依據。 雙交叉燃燒控制實際上是以爐溫調節(jié)為主回路，以燃燒流量和空氣流量調節(jié)并列為副回路的串級調節(jié)系統(tǒng)，加上高、低信號選擇器組成的帶有邏輯功能的比值調節(jié)系統(tǒng) ?？梢姡O置 LSE1 的目的是使負荷增加是，先增加空氣量，后增加燃料量，防止在提量過程中煙囪冒黑煙。 當負荷增時，不允許空氣先行提量過度。當鍋爐蒸發(fā)量改變是調節(jié) 系統(tǒng)改變燃燒量和送風量，使之與蒸發(fā)量相適應，從而將鍋爐出口汽壓控制在額定值。 面對這些問題，我們需要逐一進行解決，對每一個問題，需要設計一個方案加以控制，從而在總體上對系統(tǒng)的品質進行改善。 鍋爐燃燒系統(tǒng)變頻調速計算機自動控制裝置將變頻調速技術、計算機和智能控制技術相結合，完成工業(yè)鍋爐對給水、給煤、送風 、引風等參數的自動控制，使鍋爐汽包水位，蒸汽壓力，蒸汽流量，風煤配比在專家系統(tǒng)控制下，實現燃燒工況自尋優(yōu)控制，保持鍋爐的最佳運行狀態(tài)。 最后，應考慮控制系統(tǒng)的設計總原則，應當是：生產負荷變化時，燃料量、送風量和引風量應同時調節(jié)動作，即，適應負荷變化的需要使燃料量和送風量成一定的比例。也就是說，傳感器不是一般的敏感元件，它的輸出響應還必須易于傳送的物理量?？傊?，傳感器的輸出物理量不拘一格，其數值范圍也沒有一定的范圍限制，只要便于傳送，而且其它儀表易于接收所傳送的信息，都可以科研或生產的應用。 常用的熱電阻材料是鉑和銅，在低溫測量中，則使用鉑、錳及碳等材料制成的熱電阻，鉑是貴重的金屬，因此在一些測量精度不高的情況下，且測溫范圍較?。ǎ?50℃ —150℃）的情況 下，普遍利用銅電阻。 3） 、電阻率高，熱容量小， 反應速度快。 設計題目：工業(yè)鍋爐微機 DDC 控制系統(tǒng) 專業(yè)：電氣自動化 24R 3R 2R 1R 4R 1 ’R tR 2 ’圖 6 . 2 熱 電 阻 的 測 量 電 路 熱電動勢有兩部分電動勢組成 ,一部分是兩種導體的接觸電動勢 ,另一部分是單一導體的溫差電動勢。該電場阻止電子從熱端繼續(xù)跑到冷端并使電子反方向移動，最后，也達到了動態(tài)平衡狀態(tài)。測溫范圍為 200— 1200℃。 電橋補償法。 變送器的分類 ： 按照被測參數分類 ，變送器主要有：差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器等。熱電阻溫度變送器的分度一般為 PT100 量程 0—200 ，熱電偶溫度變送器的分度為： K 量程： 0— 1200 ②差壓變送器 差壓變送器可以用來把差壓、流量、液位等被測參數轉換成為統(tǒng)一標準信號，然后將此統(tǒng)一信號輸交感神經給指示、記錄儀表戒調節(jié)器等，以實現上述參數的顯示、記錄或自動控制。 ① 技術性能的選擇 變送器的使用量程應選在最大量程的多少為宜，需做具體分析。同樣，同一種材料，其中的成分稍有不同，抗介質的腐蝕程度也不一樣。 對于變送器來說，每天的巡檢內容如下： 1） 、儀表指示情況。作為計量用的變送氣，重要參數的變送器，時間間隔需要短一些，例如 1 個月、 3 個月。 14 KPa。每個儀表維修人員，根據其技術熟練程度和儀表的復雜程度，分管負責一定數量的儀表。但如前所述，變送器的實際使用范圍越小，它的性能越差，所以如果能預先確定儀表的量程，或如容器液位那樣，量程不大可能改變的情況下，儀表使用范圍應盡可能選在接近它的最大量程，這樣才能充分發(fā)揮儀表的各項技術性能。此時 。同時 0I 經部分轉換成與 iV 進行比較的反饋電 壓 信號 fV ，反饋到放大器的輸入端。 構成原理 變 送器由輸入轉換部分、放大器和反饋部分組成， 如圖： 圖 電橋補償法連接電路 設計題目：工業(yè)鍋爐微機 DDC 控制系統(tǒng) 專業(yè)：電氣自動化 27 輸 入 轉 換D放 大 器K反 饋 部 分β調 零 、 零 點遷 移xz+z 1εyz 0圖 6 . 5 變 送 器 的 構 成 原 理 圖 輸入轉換部分包括敏感元件，它的作用是感測被測參數 x ，并把被測參數 轉換成某一中間模擬量 z 。由于熱電偶的分度表是以冷端溫度為零時作出的，因此，在使用時要正確地反映熱端溫度，必須使冷端溫度恒定為零。要區(qū)在規(guī)定的緯度測量范圍類使用時熱電性能穩(wěn)定 ,均勻性和浮現性好 . (3) 物理化學性能好 。在這種狀態(tài)下， A 和 B 兩導體的接觸就產生了電位差，稱為接觸電動勢。另一種形式是將流過恒定電流的熱敏元件置于被測氣體或液體中，介質中的某些參數將影響熱敏元件與介質之間的熱交換和熱平衡，利用這一原理達到測量介質的某些參數的目的。所以權衡穩(wěn)定性我們決定使用鉑電阻。 ④ 模擬式及數字式。某些敏感元件的輸出響應本來就能夠傳送到別處測量，例如，鉑電阻應變電阻的阻值，熱電偶的電動勢等，把這些敏感元件稱為傳感器也未嘗不可。這些都應該設法加以改正。燃料是熱量的唯一來源，給煤量的變化直接影響鍋爐提供的蒸汽量，也影響汽包壓力的變化，是燃燒系統(tǒng)的主控制量。所以在設計控制、方案的過程中必須對爐膛負壓進行控制。為此生產過程的各個參數必須加以嚴