【正文】 對一個自動控制系統(tǒng) ,如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差 ,則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng) 。 即能反應(yīng)系統(tǒng)實時的生產(chǎn)情況，也能對長期的生產(chǎn)過程進(jìn)行統(tǒng)計、分析，使管理人員能夠?qū)崟r掌握和分析生產(chǎn)情況。 13 實時報表 彈起時 ShowPicture(實時報表畫面 )。 可以在整個生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)部將各種系統(tǒng)和應(yīng)用集成在一起，實現(xiàn)“廠際自動化”的最終目標(biāo)。 Inter 的支持程度 現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)已經(jīng)趨向國際化、分布式的生產(chǎn)方式。 OPC 現(xiàn)在已經(jīng)得到了包括 Interllution、 Simens、 20 GE、 ABB 等國外知名廠商的支持。在 PC 技術(shù)向工業(yè)控制領(lǐng)域的滲透中，組態(tài)軟件占據(jù)著非常特殊而且重要的地位。 + 2 4 V D C +智 能 儀 表 + 2 4 V D C +量 程 調(diào) 整零 點 調(diào) 整4 ~ 2 0 m A測 溫 元 件 圖 ： 石油、化工、防止、冶金、機(jī)電、電力 ； 航空、食品加工、醫(yī)學(xué)工程等工業(yè)和科研領(lǐng)域 ； 其他自動化溫度檢測、變松和控制 。 B． 溫度檢測儀表的選擇原則 ，正確選擇儀表的量程和精度，正常那個使用溫度范圍一般為量程的 30%到 90%。 接觸式測溫是通過測量體與被測介質(zhì)的接觸來測量物體溫度的。功能特點是： 1) 適用范圍 適用于溫度控制、壓力控制、流量控制、液位控制等各種現(xiàn)場和設(shè)備配套 。 美國的另一大儀表生產(chǎn)商 Honeywell 公司 20 世紀(jì) 80 代初也開發(fā)出第一代智能式儀表 ,及與之配套的 ST2102 智能通訊器 ,可設(shè)定智能儀表的輸出模式 :模擬式 4～20mA 輸出或數(shù)字輸出模式 DE 模式 ,以便與 DCS 實現(xiàn)數(shù)字通訊 。從系統(tǒng)的框圖看，只有一個閉環(huán)回路。 在一般情況下 ， 采用 P調(diào)節(jié)器就足夠了 ， 如果主 、副回路頻率相差很大 ， 也可考慮采用 PI或 PID調(diào)節(jié)器 。有 些機(jī)理復(fù)雜（如發(fā)酵、化生過程等）的過程至今尚未背人們認(rèn)識，所以很難用目前過程辨識方法建立其精確的數(shù)學(xué)模型，因此設(shè)計能適應(yīng)各種過程的控制系統(tǒng)并非易事。所有本課題采用噴水減溫法來控制過熱蒸汽溫度。 (1)煤質(zhì)的變化 燃煤中的水分和灰分增加時，燃煤的發(fā)熱量降低，為了保證鍋爐蒸發(fā)量，必須增加燃料消耗量。 :包括蒸汽負(fù)荷、給水溫度、飽和蒸汽含濕量、減溫水量、減溫水焓值等。以及在鍋筒本身空間的重力分離力作用，是汽水混合物得到分離。省煤器出口煙溫度高，裝上空氣預(yù)熱器后，可以進(jìn)一步降低排煙溫度，也可改善燃料著火和燃燒條件，降低不完全燃燒所造成的損失，提高鍋爐機(jī)組的效率。 爐子：是使燃燒從充 分燃燒并釋放出熱量的設(shè)備。具有內(nèi)部計算、數(shù)據(jù)存儲、自診斷、自校驗等多種功能。然而我國近些年來的實踐表明，除設(shè)備本身經(jīng)過合理改進(jìn)或采用先進(jìn)的節(jié)能設(shè)備外，另一條節(jié)能的途徑就是通過對鍋爐的自動控制。通過對現(xiàn)場系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集 處理，在組態(tài)王中實現(xiàn)動畫顯示、報警處理、流程控制、實時曲線和報表輸出等功能。 intelligent instrument。 課題研究意義 鍋爐是發(fā)電廠及其它工業(yè)企業(yè)中最普遍的動力設(shè)備之一，功能是把燃料中的貯能，通過燃燒轉(zhuǎn)化成熱能，以蒸汽或熱水的形式輸向各種設(shè)備。本課題利用智能儀表控制系統(tǒng)，結(jié)合組態(tài)王監(jiān)控軟件設(shè) 計人機(jī)對話界面，實現(xiàn)鍋爐過熱蒸汽控制系統(tǒng)設(shè)計，可以使過熱蒸汽溫度控制在合適的范圍內(nèi)。過熱器一般都裝在爐膛出口。還有用來消除受熱面上積 4 灰以利用傳熱的吹灰器，以提高鍋爐運行的經(jīng)濟(jì)性。高溫?zé)煔馀c水冷壁進(jìn)行強(qiáng)烈的輻射換熱，將熱量傳給管內(nèi)工質(zhì)水。 (2)給水溫度的變化 在具有給水母管的系統(tǒng)中，給水溫度一般不會變動很大，但 對于單元機(jī)組來說，如果高壓加熱器不能投入運行，給水溫度可能比額定值低 50120℃ 左右，而給水溫度的降低將增加給水進(jìn)入鍋爐后水加熱階段的吸熱量。當(dāng)送風(fēng)和引風(fēng)配合不當(dāng)而造成爐膛負(fù)壓變化使火焰中心位置變化時，也會造成 過熱蒸汽溫度 變化。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程自動化中，過程控制技術(shù)正在為實現(xiàn)各種最優(yōu)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、提高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益、提高勞動生產(chǎn)效率、節(jié)約能源、改善勞動條件、保護(hù)環(huán)境衛(wèi)生、提高市場競爭能力等方面起著越來越巨大的作用。由于工業(yè)過程的復(fù)雜、多變，因此其特性多半屬多變量、分布參數(shù)、大慣性、大滯后和非線性等等。在噴水量擾動下 2? 肯定比主汽溫 1? 能提前反映控制作用。 根據(jù)工藝流程和控制方案的選擇，可以得出本設(shè)計的控制流程 （圖 25）。通過正確的設(shè)定 ,在測量介質(zhì)流向相反時 ,也能正常輸出電流。 時間程序給定（ TSP） 每段 程序最長 6000 分鐘 ， 曲線最多可設(shè) 16 段。 非接觸式測溫是通過接受被測介質(zhì)發(fā)出的輻射熱來判斷溫度的。 當(dāng)選用熱電偶測溫時，必須注意正確使用補(bǔ)償導(dǎo)線的類型及其與熱電偶的配套連線和極性。 /； 負(fù)載電阻： 0600Ω ； 電源： 24V DC； 環(huán) 境溫度： 25℃ ～ +85℃ ； 貯存溫度： 25℃ ～ +125℃ ； 18 測量介質(zhì)溫度： 200℃ ～ +1600℃ ； 響應(yīng)時間：≤ 10mS； 可具有防暴特性 。隨著技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件將會不斷被賦予新的內(nèi)容。類 C/Basic語言要求用戶使用類似高級語言的語句書寫腳本，使用系統(tǒng)提供的函數(shù)調(diào)用組合完成各種系統(tǒng)功能。 隨著企業(yè)提出的高柔性、高效益的要求，以經(jīng)典控制理論為基礎(chǔ)的控制方案已經(jīng)不能適 應(yīng)，以多變量預(yù)測控制為代表的先進(jìn)控制策略的提出和成功應(yīng)用之后，先進(jìn)過程控制受到了過程工業(yè)界的普遍關(guān)注。通過對監(jiān)控系統(tǒng)要求及實現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。通過這 些報警和事件，用戶可以方便地記錄和查看系統(tǒng)的報警、操作和各個工作站的運行情況。 繪制實時報表 界面如 圖 44。 微分（ D）控制 在微分控制中 ,控制器的輸出與 輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。PID 控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差 ,利用比例、積分、微分計算出控制量進(jìn)行控制的。通過表格模板在數(shù)據(jù)庫表中建立表格；通過記錄體建立數(shù)據(jù) 庫表格列和組態(tài)王之間的聯(lián)系，允許組態(tài)王通過記錄體直接操作數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。對用戶而言 ,操作簡單易學(xué)且編程簡單 ,參數(shù)輸入與修改靈活 ,具有多次或重復(fù)仿真運行的控制能力 ,可以實時地顯示參數(shù)變化前后系統(tǒng)的特性曲線 ,能很直觀地顯示控制系統(tǒng)的實時趨勢曲線 ,這些 很強(qiáng)的交互能力使其在自動控制系統(tǒng)的實驗中可以發(fā)揮理想的效果。從上可以看出能嵌入先進(jìn)控制和優(yōu)化控制策略的組態(tài)軟件必將受到用戶的極大歡迎。增加功能最常用的手段是 ActiveX 組件的應(yīng)用，目前還只有少數(shù)組態(tài)軟件能提供完備的 ActiveX 組件引入功能及實現(xiàn)引入對象在腳本語言中的訪問。由 OPC 基金組織提出的 OPC 規(guī)范基于微軟的 OLE/DCOM 技術(shù)，提供了在分布式系統(tǒng)下，軟件組件交互和共享數(shù)據(jù)的完整的解決方案。電動執(zhí)行器動作迅速，其信號便于遠(yuǎn)傳、并便于與計算機(jī)配合使用。該產(chǎn)品為德國進(jìn)口芯片，精度高，固定螺紋安裝，互換型好。鉑易于提純，在氧化性介質(zhì)中，甚至在高溫時，其物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，測量精度高。 本課題選用的 智能儀表為福光百特所生產(chǎn)的， 型號為 XMA5666FU0FDRS485，所代表的含義是： XMA：智能型人工智能專家自整定 PID 調(diào)節(jié)器； 5：開關(guān)電源； 6： 4～ 20mA 恒流輸出 +上下限報警或控制； 15 U： 萬能分度號輸入 ； 0： PID 控制給定值：機(jī)內(nèi)定值 給定； F： 96*96*110mm 方 表 D:供電電源 24VDC； RS485：通訊接口類型為 RS485 隔離通訊接口。 2）儀表標(biāo)稱的測量精度不是一成不變的，而是符合要求下的最高精度?？稍诰€修改參數(shù) ,流量小信號切除、失敗模式電流輸出等功能 。副 回路及副調(diào)節(jié)器的任務(wù)是快速消除內(nèi)擾，要求控制過程的持續(xù)時間較短，但不要求無差，故一般可選用純比例調(diào)節(jié)器。 過程控制系統(tǒng)可分為單回路控制系統(tǒng)、串級控制系統(tǒng)、前饋控制系統(tǒng)、大滯后補(bǔ)償控制系統(tǒng)、比值控制系統(tǒng)、模糊控制系統(tǒng)等一些復(fù)雜控制系統(tǒng)。過程控制系統(tǒng)的設(shè)計是根據(jù)工業(yè)過程的特性和工藝要求，通過選用過程檢測控制儀表構(gòu)成系統(tǒng)，再通過 PID參數(shù)的整定，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的最佳控制。減溫水一般采用給水。在正常情況下，進(jìn)入過熱器的飽和蒸汽含濕量一般變化很小，飽和蒸汽的濕度一般保持不變。 以上就是一般鍋爐 工作 的過程，一個鍋爐進(jìn)行工作，其主要任務(wù)是： 。經(jīng)處理的水由泵加壓，先流經(jīng)省煤器而得到預(yù)熱，然后進(jìn)入氣鍋。用引風(fēng)設(shè)備 將鍋爐中的煙氣連續(xù)排出。 3 2. 系統(tǒng)方案設(shè)計 鍋爐 概述 鍋爐的基本構(gòu)造 鍋爐是一種產(chǎn)生蒸汽的熱交換設(shè)備。 智能式儀表是以微處理器為中央控制單元 ,能完成物理信號的輸入輸出、信號轉(zhuǎn)換和計算控制等功能 ,并可與外界通訊的儀器儀表。而燃煤鍋爐又是一種廣泛實用的工業(yè) 鍋爐，廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域。 摘 要 ： 過熱溫度是各種工業(yè)鍋爐設(shè)備的重要參數(shù) 。工業(yè)鍋爐又是能耗極大的設(shè)備，在整個工業(yè)生產(chǎn)的能源消耗中占相當(dāng)大的比重。 組態(tài)王是一款國產(chǎn)組態(tài)軟件，具有：①豐富的圖庫及圖庫開發(fā)工具，通過形象簡單的組態(tài)工作，即可構(gòu)成所需功能的界面；②大量的設(shè)備驅(qū)動接口，支持國內(nèi)主流的各種 PLC、智能儀表、板卡和現(xiàn)場總線等工控產(chǎn)品；③一種類似 C 語言的編程環(huán)境 ，便于建立命令語言文本，處理一些簡單的算法和操作；④內(nèi)嵌許多控件函數(shù)、命令語言函數(shù)供用戶調(diào)用，另外支持自定義函數(shù)。 最后向用戶提供 鍋爐過 熱蒸汽 控制 系統(tǒng) 的動態(tài)運行結(jié)果。 引風(fēng)設(shè)備：包括引風(fēng)機(jī)，煙囪，煙道幾部分。 ： 水的汽化過程就是蒸汽的產(chǎn)生過程，主要包括水循環(huán)和水分離過程。省煤器實際上同給水預(yù)熱氣和空氣預(yù)熱器一樣，斗設(shè)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。 (3)飽和蒸汽含濕量的變化 過熱器入口蒸汽 (即飽和蒸汽 )的焓值決定于蒸汽壓力及其含濕量，飽和蒸汽含濕量越大，蒸汽焓值越小。 噴水減溫裝置通常都安裝在過熱器的連接管道或者聯(lián)箱處。過程監(jiān)測控制儀表包 括檢測元件、變送器、調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥等。 要分析、設(shè)計和應(yīng)用好一個過程控制系統(tǒng)，首先應(yīng)對被控過程做全面了解，對工藝過程、設(shè)備等深入的分析，然后應(yīng)用自動控制原理與技術(shù)，擬定一個合適正確的控制方案，從而達(dá)到保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高產(chǎn)品產(chǎn)量、降耗節(jié)能、保護(hù)環(huán)境和提高管理水品等目的 。 在串級汽溫控制系統(tǒng)中，由于兩個回路的任務(wù)及動態(tài)特性不同，可以選用不同的調(diào)節(jié)器。 與其他常規(guī)儀表相比，有 以 下幾個優(yōu)點： ,高性能的集成芯片 ,功能強(qiáng)大 ,性能優(yōu)越； ,穩(wěn)定性好 ,長期工作維護(hù)量??； LCD 顯示 ,清晰直觀 ,讀數(shù)方便； ,使用靈活 :可選擇不同的測量值和輸出值 。 1）要追求高精度的測量和控制，儀表的絕對測量誤差是考慮的一個重要因素；應(yīng)根據(jù)儀表的絕度誤差表現(xiàn)選擇最優(yōu)的測量范圍。 6) 可帶 RS485/RS232/Modem 隔離通訊接口或串行標(biāo)準(zhǔn)打印接口 7) 單片機(jī)智能化設(shè)計 零點 滿度自動跟蹤，長期運行無 漂移，全部參數(shù)按鍵可設(shè)定。 熱電阻溫度計是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度而變化的性質(zhì)來測量溫度的。為上海維連電子科技有限公司生產(chǎn)的 T2系列溫度傳感器。 電動執(zhí)行器的輸入信號為 DC 4～ 20mA(DDZⅢ型 )。然而，在這種情況下，驅(qū)動程序只能由組態(tài)軟件開發(fā)商提供，或者由用戶按照某種組態(tài)軟件的接口規(guī)范編寫，這為用戶提出了過高的要求。 可擴(kuò)展性為用戶提供了在不改變原有系統(tǒng)的情況下，向系統(tǒng)內(nèi)增加新功能的能力，這種增加的功能可能來自于組態(tài)軟件開發(fā) 商、第三方軟件提供商或用戶自身。據(jù)資料報道，一個乙烯裝置投資 163 萬美元實施先進(jìn)控制，完成后預(yù)期可獲得效益 600 萬美元 /年。 (2)該系統(tǒng)是中文界面 ,具有人機(jī)界面友好、結(jié)果可視化的優(yōu)點。包括表格模板和記錄體兩部分功能。 PID 控制 ,實際中也有 PI 和 PD控制。自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會 出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。 圖 44 實時報表界面 26 5 鍋爐過熱蒸汽控制的動態(tài)運行結(jié)果 PID 控制的原理和特點 在工程實際中 ,應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制 ,簡稱PID 控制 ,又稱 PID 調(diào)節(jié)。當(dāng)報警和事件發(fā)生時，在報警窗中會按照設(shè)置的過濾條件實時的顯示出來。組態(tài)軟件也為試驗者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗者實時現(xiàn)場監(jiān)控。先進(jìn)過程控制（ Advanced Process Control， APC）是指一類在動態(tài)環(huán)境中，基于模型、充分借助計算機(jī)能力，為工廠獲得最大理論而實施的運行和控制策略。應(yīng)該指明的是，多數(shù)采用這種方式的國內(nèi)組態(tài)軟件，對腳本的支持并不完善，許多組態(tài)軟件只提供 IF…THEN…ELSE 的語句結(jié)構(gòu)，不提供循環(huán)控制語句，為書寫腳本程序帶來了一定的困難。 目前看到的所有組態(tài)軟件都能完成類似的功能：比如，幾乎所有運行于 32 位Windows 平臺的組態(tài)軟件都采用類似資源瀏覽器的窗口結(jié)構(gòu)，并且對工業(yè)控制系統(tǒng)中的各種資源（設(shè)備、標(biāo)簽量、畫面等）進(jìn)行配置和編輯；都提供多種數(shù)據(jù)驅(qū)動程序；都使用腳本語言提供二次開發(fā)的功能，等等。 執(zhí)行器 概述 及