【正文】 及輸出控制，實(shí)現(xiàn)了對鍋爐汽包水位的控制。 用 GE9030 PLC來 實(shí)現(xiàn)鍋爐汽包 水位 監(jiān)控，可以提高鍋爐的自動化控制水平 ， 維持汽包水位在給定范圍內(nèi) ， 保證了鍋爐安全運(yùn)行 ， 降低工作人員的勞動強(qiáng)度 ， 取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。 鍋爐汽包水 位控制的任務(wù)是控制給水流量，使其與蒸發(fā)量保持平衡，維持鍋筒內(nèi)水位在允許的范圍內(nèi)變化。微機(jī)監(jiān)控裝置經(jīng)歷了以下幾個階段：單板機(jī)、單片機(jī)、一般微機(jī)配工業(yè)接口板、工控機(jī)、可編程調(diào)節(jié)器、 DCS集中分散型系統(tǒng)及 PLC計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其發(fā)展過程體現(xiàn)了設(shè)備檔次由低到高，由通用微機(jī)設(shè)備到工業(yè)專用設(shè)備，由自制設(shè)備到產(chǎn)品化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的演 變過程。其控制對象方面：受約束的 MIMO（多輸入多輸出）系統(tǒng)，控制目標(biāo)考慮操作條件的最優(yōu)化。 4 自控模型 133 控制算法 144 PID 調(diào)節(jié)器 PLC 編程 288 附錄 1 29 2其控制對象方面：受約束的 MIMO（ 多輸入多輸出 ） 系統(tǒng)，控制目標(biāo)考慮操作條件的最優(yōu)化。它是分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) （ DCS） 和可編程邏輯控制器 （ Programmable Logic Controllers， PLC） 計(jì)算機(jī) 控制系統(tǒng)的性能及特點(diǎn)的具體體現(xiàn)，是目前國內(nèi)外普遍采用的先進(jìn)的手段。 本系統(tǒng)下位機(jī)采用美國 GE Fanuc自動化公司的 系列 90TM30 PLC可編程序控制器實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備生產(chǎn)過程的實(shí)時監(jiān)控。 鍋爐汽包水位的雙沖量控制系統(tǒng)：在汽包水位控制中 ， 最主要的擾動是負(fù)荷 的變化。在此設(shè)計(jì)中也采用三沖量水位控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng) ， 即前饋 串級復(fù)合控制系統(tǒng) ， 它的設(shè)計(jì)思想是 ： 以鍋爐汽包水位測量信號作為主控制信號 ， 構(gòu)成主調(diào)節(jié)回路 ， 以蒸汽流量信號作為前饋信號 ， 構(gòu)成前饋調(diào)節(jié)回路 ， 總給水流 量作為串級信號 ， 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)回路來共同構(gòu)成鍋爐汽包水位串級三沖量自動控制系統(tǒng) 。系統(tǒng)共有壓力、流量、液位和溫度信號64 個，其中 46 個壓力、流量及液位信號經(jīng)現(xiàn)場變送器轉(zhuǎn)換為 4～ 20mADC 標(biāo)準(zhǔn)信號后接入 控制柜， 18 個溫度信號分別由熱電偶、熱電阻測出接入控制柜 ； 5 個 4～ 20mADC 輸出信號用于控制調(diào)節(jié)閥或變頻調(diào)速器等執(zhí)行機(jī)構(gòu) ， 以構(gòu)成自動調(diào)節(jié)系統(tǒng) ； 16 個繼電器接點(diǎn)開關(guān)量輸入用于檢測現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)， 16 個繼電器接點(diǎn)開關(guān)量輸出用于現(xiàn)場設(shè)備的連鎖控制。 功能模塊 1。 從表面上看 ， 該子程序模塊是構(gòu)造一個加法器 ， 但其本質(zhì)上是 編制 C2起著靜態(tài)前饋控制器的作用 ， 因鍋爐生產(chǎn)的飽和蒸汽僅用作熱劑 ， 為保護(hù)鍋爐其給水流量電動調(diào)節(jié)閥應(yīng)采用電關(guān)閥為宜 ， 且汽包水位調(diào)節(jié)器（ LICA101） 為正作用 ， 因此 C2應(yīng)為負(fù)值。 9 第 3 章 系列 GE9030 PLC 系列 GE9030 PLC特點(diǎn) （ 1） 最具競爭力 系列 90TM30 PLC 是 GE Fanuc 系列 9030 可編程序控制器家族的一員，提供最先進(jìn)的編程特性，易于組態(tài)，便于安裝，獨(dú)有的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)開辟了一條最經(jīng)濟(jì)的工業(yè)控制途徑。 NATURAL LANGUAGE STATE LOGIC CONTROL 為那些在系列 90TM30 編程方面沒有經(jīng)驗(yàn)的用戶提供了新的編程方式。 GE9030 PLC 安裝結(jié)構(gòu)如圖 41 所示， 各模塊型號及設(shè)備組態(tài)如表 32 所列。 汽包水位 PID 調(diào)節(jié)器、給水流量 PID 調(diào)節(jié)器子程序模塊：采用增強(qiáng)型 CPU360 模板 ，CPU 內(nèi)裝 PID 標(biāo)準(zhǔn)的 ISA PID 算法 （ PID ISA） ，通過編程實(shí)現(xiàn)。 CV 輸出然后與 CV 上、下箝位值對比。 Series 90 PID 功能模塊可對比過程變量反饋 （ RVF）和期望過程設(shè)置 （ desired process Set Point） 并以誤差為準(zhǔn)進(jìn)行控制變量輸出更新。 PV 和 CV值可從 32020 或 0 至匹配的模擬換算值 32020，或從 0 至 10000，顯示變量為 %至 %PV 和 CV 值可有不同的定標(biāo)，此時換算因子已包含在 PID 增益當(dāng)中。 UP 當(dāng) UP 接通時，如果處于手動狀態(tài)，則 CV 輸出值可上調(diào)。這些參數(shù)必須在調(diào)用模塊之前設(shè)置好。由 PLC 設(shè)置 不可組態(tài) %Ref+0016 內(nèi) CV N/A。由 PLC 設(shè)置 不可組態(tài) %Ref+0027 的低范圍 PV值 32020 至 32020（ %Ref+28） 輸出限 %Ref+0028 的高范圍 PV值 32020 至 32020（ %Ref+28） 輸出限 %Ref+0029 %Ref+0039 留作內(nèi)部使用 N/A 值 不可組態(tài) RefArray數(shù)組應(yīng)為 90TM30 PLC 上的 %R 寄存器。 該模塊即把當(dāng)前 PLC 逝去時鐘與上次貯存在內(nèi)部 RefArray 的 PID 解答時間進(jìn)行比較。該參數(shù)是操作員接口設(shè)備所定義的一個無符號整數(shù)，可為 PLC 提供一個公用標(biāo)志若操作邏輯由 Logic master 9030/30/Micro 軟件監(jiān)控，則回路數(shù)可在模塊地址下加以顯示。切記， 9030 不會使用低于 10ms 的應(yīng)答時間。 43 PID 組態(tài)參數(shù)詳細(xì)說明 （ 續(xù) ） 數(shù)據(jù)項(xiàng) 說 明 比例增益 Kp（ 05） 即 INT 數(shù)，在 ISA版中稱為控制器增益， Kp 用于確定 CV 值的變化。顯示為帶 3 位有效數(shù)字 。該項(xiàng)將限制如何快速地使輸出從 0 變到 100%。當(dāng)這一位置 1，則CV 輸出將表示 PID 計(jì)算輸出的負(fù)值。 20 控制字 （ 14） 控制字為一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中用前 5 位定位如下格式： 0=超馳； 1=自動 /手動； 2=使能 （ 允許操作 ） ； 3=上升； 4=降低 超馳：當(dāng)超馳位置 1，則功能模塊根據(jù)升速、減速和手動的當(dāng)前值執(zhí)行，這些數(shù)值將不用離散輸入寫入功能模件。它們可由外部源進(jìn)行處置。該存貯單 元不進(jìn)行寫入。 降低范圍 （ 27） SP、 PV用于面板顯示的降低范圍。一般情況下用戶不需進(jìn)行修改。若已設(shè)置超馳低位控制字（ %Ref+14） 至 1，緊接的 4 位控制字必須設(shè)置為控制 PID 模塊輸入觸點(diǎn) ， 內(nèi)部 SP 和 PV必須設(shè)置。 保留 （ 2939） 留作 GE、 FANUC 使用，對其它用 途不能用。該存貯單元不進(jìn)行寫入。 CV（ 16） 是一個表示功能模塊的 CV 輸出的帶符號字的值。如果超馳位置位，則功能模塊將不更新 SP 的值，而將根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中 SP 的值執(zhí)行。當(dāng)這一位置 1，則 CV輸出將表示 PID 計(jì)算的輸 出負(fù)值。如果不要求限制旋轉(zhuǎn)速率。 （ 采樣周期為零 ） 。 Kp 為調(diào)節(jié) PID 回路時的主要增益。該功能作用可補(bǔ)償實(shí)際逝去時間為 100us 之內(nèi)。 ISA 算法定義為算法，而獨(dú)立算法則定義為算法 2。在 Automatic 方式下，輸出 CV 置于手動命令參數(shù) %Ref+13 中。應(yīng)確保該數(shù)組不擴(kuò)充至超出內(nèi)存。由 PLC 設(shè)置 不可組態(tài) %Ref+0018 輸出 N/A。 表 42 所列的 %Ref 與圖 42 所示 PID 模塊底部的 RefArray Address相同。 Address 地址為 PID 控制模塊信息的存貯單元。 表 41 PID 調(diào)節(jié)器功能模塊參數(shù)說明 參數(shù) 說明 enable 當(dāng)通過一觸點(diǎn)使能時，使執(zhí)行 PID 功能 。全部參數(shù)均為 16 位整數(shù)字， 具有 16 位模擬變量兼容性。如果速率或幅值限超出修改的 CV 值，則內(nèi)部積分器值會調(diào)整至與該限值匹配以避免重置終結(jié) （ reset Windup） 最后模塊會檢驗(yàn)輸出極性 （ 配置字 %Ref+12 的第二位 ） 并如果位為 1 的話，改變輸出的符號。 圖 41 PID ISA 方塊圖 標(biāo)準(zhǔn) ISA PID 算法 （ PID ISA） ，對每個比例、微分、積分項(xiàng)加入的比例增益，該算法實(shí)際就是理想模擬 PID 控制算式 （ 如式 41 所示 ） 的具體應(yīng)用，并增加了死區(qū)、 CV限幅、 CV 值變化速率極限等功能模塊。 表 32 I/O 地址分配表 序號 儀表位號 量程 單位 寄存器 變量名 通道 模塊 輸入 說 明 1 TIR101 0～ 150 ℃ 812R %R1000 7 3 熱電阻 鍋爐給水調(diào)節(jié)閥前溫度 2 TI102 0～ 1200 ℃ 800R %R1002 1 2 熱電偶 鍋爐沸騰層下層溫度 3 TI103 0～ 1200 ℃ 801R %R1004 2 2 熱電偶 鍋爐沸騰層下層溫度 4 TI104 0～ 1200 ℃ 802R %R1006 3 2 熱電偶 鍋爐沸騰層下層溫度 5 TI105 0～ 1200 ℃ 803R %R1008 4 2 熱電偶 鍋爐沸騰層下層溫度 6 TI106 0～ 1200 ℃ 804R %R1010 5 2 熱電偶 鍋爐沸騰層中層溫度 7 TI107 0～ 1200 ℃ 805R %R1012 6 2 熱電偶 鍋爐沸騰層中層溫度 8 TI108 0～ 1200 ℃ 806R %R1014 7 2 熱電偶 鍋爐沸騰層上層溫度 9 TI109 0～ 1200 ℃ 807R %R1016 8 2 熱電偶 鍋爐沸騰層上層溫度 10 TI110 0～ 1000 ℃ 808R %R1018 9 2 熱電偶 爐膛出口煙氣溫度 11 TI111 0～ 1000 ℃ 809R %R1020 10 2 熱電偶 爐膛出口煙氣溫度 12 TI112 0～ 1000 ℃ 810R %R1022 11 2 熱電偶 對流管束煙氣溫度 13 TI113 0～ 1000 ℃ 811R %R1024 12 2 熱電偶 對流管束煙氣溫度 14 TI114 0～ 300 ℃ 813R %R1026 18 3 熱電阻 省煤器入口煙氣溫度 15 TI115 0～ 300 ℃ 814R %R1028 19 3 熱電阻 省煤器入口煙氣溫度 16 TI116 0～ 250 ℃ 815R %R1030 20 3 熱電阻 省煤器出口煙氣溫度 17 TI117 0～ 250 ℃ 816R %R1032 21 3 熱電阻 省煤器出口煙氣溫度 18 TIA118 0～ 200 ℃ 817R %R1034 22 3 熱電阻 省煤器出口水溫 19 PIA101 0～ MPa 818R %R1036 23 4 4～ 20mA 給水調(diào)節(jié)閥前壓力 12 20 PIRA102 0～ Mpa 819R %R1038 24 4 4～ 20mA 飽和蒸汽壓力 21 PIC103 0～ 30 KPa 820R %R1040 25 4 4～ 20mA 除氧器蒸汽壓力 22 PI104 0～ Mpa 821R %R1042 26 4 4～ 20mA 除氧器調(diào)節(jié)閥前壓力 23 PI105 0～ Mpa 822R %R1044 27 4 4～ 20mA 給水泵出口水壓力 24 PI106 0～ Mpa 823R %R1046 28 4 4～ 20mA 給水泵出口水壓力 25 PI107 0～ 20 KPa 824R %R1048 29 4 4～ 20mA 鼓風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓 26 PIC108 100～ 0 Pa 825R %R1050 30 4 4～ 20mA 爐膛負(fù)壓 27 PI109 100～ 0 Pa 826R %R1052 31 4 4～ 20mA 爐膛負(fù)壓 28 PI110 0～ 10 KPa 827R %R1054 32 4 4～ 20mA 沸騰爐風(fēng)室風(fēng)壓 28 PI110 0～ 10 KPa 827R %R1054 32 4 4～ 20mA 沸騰爐風(fēng)室風(fēng)壓 29 PI111 0～ 10 KPa 828R %R1056 33 4 4～ 20mA 沸騰爐風(fēng)室風(fēng)壓 30 PI112 0～ 10 KPa 829R %R1058 34 4 4～ 20mA 沸騰爐風(fēng)室風(fēng)壓 31 PI113 0～ 10 KPa 830R %R1060 35 4 4～ 20mA 沸騰爐風(fēng)室風(fēng)壓 32 PI114 ～ 0 KPa 831R %R1062 36 4 4～ 20mA