【文章內(nèi)容簡介】 ，容易發(fā)生不安全現(xiàn)象。 影響爐膛壓力的主要變量有給煤量、給風(fēng)量以及抽風(fēng)量等，而其中給煤量和給風(fēng)量是由蒸汽溫度、壓力以及蒸汽量等因素決定的，所以要想保持爐膛壓力在一定范圍內(nèi)保持不變就只有改變抽風(fēng)量，亦即通過調(diào)節(jié)抽風(fēng)量以達到控制爐膛壓力的目的。另外，又因為考慮到系統(tǒng)相應(yīng)的快速性，同時，又因為給風(fēng)量和給風(fēng)量成一定的比例關(guān)系，為了提高控制品質(zhì)以及簡化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，我們將且盡將給煤量引入前饋參與了爐膛壓力的控制。爐膛負壓控制系統(tǒng)采用了前饋串級控制。爐膛負壓控制器爐膛負壓設(shè)定值引鳳控制器引鳳調(diào)節(jié)器引鳳執(zhí)行器引鳳量爐膛負壓引鳳量檢測，變送器爐膛負壓檢測，變送器給煤量 串級控制系統(tǒng)的參數(shù)整定串級控制系統(tǒng)從整體上來看是定值控制系統(tǒng)，要求主參數(shù)有較高的控制精度。但副回路是隨動系統(tǒng)，要求副參數(shù)能準(zhǔn)確、快速地跟隨主控制器輸出地變化。主、副回路的原理不一樣，對主、副參數(shù)的要求也不同，通過正確的參數(shù)整定，可取得理想的控制效果。串級控制系統(tǒng)主、副控制器的參數(shù)整定方法有逐步逼近法、兩步整定法和一步整定法。這里采用兩步整定法。兩步整定法就是讓系統(tǒng)處于串級工作狀態(tài)，第一步按單回路控制系統(tǒng)整定副控制器參數(shù)，第二步把已經(jīng)整定好的副回路視為串級控制系統(tǒng)的一個環(huán)節(jié)，仍按單回路對主控制器進行一次參數(shù)整定。一個設(shè)計合理的串級控制系統(tǒng)，其主、副回路中被控過程的時間常數(shù)應(yīng)有適當(dāng)?shù)钠ヅ潢P(guān)系，一般為。主回路的工作周期遠大于副回路的工作周期，主、副回路間的動態(tài)關(guān)聯(lián)較小。兩步整定法的整定步驟如下：（1）在生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，系統(tǒng)處于串級運行狀態(tài)，主、副控制器均為比例作用的條件下，先將主控制器的比例度置于100%刻度上，然后由大到小逐漸降低副控制器的比例度，直到得到副回路過渡過程衰減比為4：1的比例度，過渡過程的振蕩周期為。（2）在副控制器的比例度的條件下，逐步降低主控制器的比例度，直到同樣得到主回路過渡過程衰減比為4：1的比例度，過渡過程的振蕩周期為。（3）按以求得的、和、的值，結(jié)合已選定的控制規(guī)律，按表21衰減曲線法整定參數(shù)的經(jīng)驗公式，計算出主、副控制器的整定參數(shù)值。（4）按照“先副回路，后主回路”的順序，將計算出的參數(shù)值設(shè)置到控制器上，做一些擾動實驗，觀察過渡過程曲線，作適當(dāng)?shù)膮?shù)調(diào)整，直到控制品質(zhì)最佳為止。 衰減曲線法整定參數(shù)計算表 整定參數(shù) 控制規(guī)律P（%）TiTdPPs－－PI－PID 串級控制系統(tǒng)的控制算法一、 模擬PID控制規(guī)律的離散化 模擬PID控制規(guī)律的離散化形式模擬形式離散化形式二、 數(shù)字P、PID控制器的差分方程PID控制： （1） （2） (3) (4)P控制 （5）三、 PID控制器的類型選用位置型控制 （6） PID位置型控制示意圖PID位置算法調(diào)節(jié)閥 被控對象r（t）c（t） PID位置型控制示意圖位置型PID算法的程序流程1)位置型的遞推形式 （7）2)位置型PID算法的程序流程只需在增量型PID算法的程序流程基礎(chǔ)上增加一次加運算Δu(n)+u(n1)=u(n)和更新u(n1)即可。計算e(n)計算計算計算+計算計算計算+u（n1）e(n1)到e(n2)e(n)到e(n1)u(n)到u(n1)返回 位置型PID算法的程序流程圖第4章 鍋爐自動控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計鍋爐自動控制系統(tǒng)中的風(fēng)機和水泵通過變頻器來調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速，通過工控機和可編程控制器對鍋爐系統(tǒng)中的鼓風(fēng)機、引風(fēng)機、爐排電機、循環(huán)水泵實現(xiàn)控制?？刂葡到y(tǒng)以兩臺工業(yè)控制機作為上位機，以PLC(可編程控制器)為下位機。上位機采用高可靠性的工業(yè)控制計算機，通過監(jiān)控軟件完成人機界面及故障報警功能，下位機采用西門子公司S7200可編程控制器，實現(xiàn)鍋爐燃燒系統(tǒng)和管網(wǎng)系統(tǒng)的自動控制，控制水平和硬件可靠性大大提高。本系統(tǒng)采用集中控制，分為三層，:主控機西門子S7200系列可編程序控制器及擴展模塊輔控機變頻器電氣控制回路傳感器與變送器1引風(fēng)機變頻器電氣控制回路2鼓風(fēng)機傳感器與變送器變頻器電氣控制回路傳感器與變頻器3 、4循環(huán)泵變頻器電氣控制回路傳感器與變頻器5 、6補水泵 鍋爐控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖管理層: 系統(tǒng)采用兩臺工控機作為上位機，其中一臺作為主控機，另一臺為輔控機，構(gòu)成雙機冗余系統(tǒng)。通過MPI多點接口與下位機PLC進行通訊，對現(xiàn)場鍋爐的運行進行集中監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)度，實現(xiàn)對鍋爐的遠程控制。操作人員也隨時可以通過計算機，了解現(xiàn)場每臺鍋爐的運行狀況，并對風(fēng)機、水泵等電機進行啟停控制和參數(shù)設(shè)定。另一方面，關(guān)于鍋爐運行及網(wǎng)管系統(tǒng)的各種歷史數(shù)據(jù)，則存儲在計算機的數(shù)據(jù)庫中。在需要的時候，可以在計算機顯示器上顯示，或由打印機打印出來?，F(xiàn)場控制層: 該層以西門子S7200系列可編程控制器為核心，一方面通過MPI多點接口與上位機通訊，接收上位機管理層的控制命令。另一方面運用RS485總線與各變頻器進行通信，分別對鼓風(fēng)機、引風(fēng)機、爐排電機、循環(huán)泵和補水泵等進行啟?？刂坪碗姍C的轉(zhuǎn)速設(shè)定，一旦電機啟動完畢，即使PLC與上位機通訊故障，系統(tǒng)仍能正常運行。現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與變送層: 這一層是集散控制系統(tǒng)的最底層，主要完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、預(yù)處理和變送等工作。這些數(shù)據(jù)主要包括鍋爐的出水溫度、出水壓力、鍋筒壓力、爐膛溫度、爐膛壓力以及總出水溫度、總出水壓力、總回水壓力等。變送器將采集的溫度、壓力等物理量轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號并傳送給可編程控制器進行數(shù)據(jù)處理。 控制器選型及配置采用西門子S7200系列可編程控制器。 S7200實物圖一、PLC系統(tǒng)配置根據(jù)系統(tǒng)控制要求，綜合考慮系統(tǒng)對PLC運算能力的要求等因素，選用西門子的S7200系列PLC，CPU模塊選用CPU226。 S7 200系列可編程控制器是模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，各個單獨的模塊之間可進行廣泛組合以用于擴展。系統(tǒng)組成:(1)電源負載模塊：用于將SIMATIC S7200連接到直流24V和交流220V兩種供電電源電壓，輸出類型有晶體管和繼電器兩種輸出方式，它與CPU模塊和其他信號模塊之間通過電纜連接。(2)中央處理單元(CPU226)：本機集成24輸入/16輸出，I/O共計40點，和CPU224相比，程序存儲容量擴大了一杯，數(shù)據(jù)存儲容量增加到10KB，它具有2個通信口，通信能力大大增強。它可用于點數(shù)較多，要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。(3)I/O擴展模塊：對于I/O點數(shù)不夠的情況沒就必須增加I/O擴展模塊，對I/O點數(shù)進行補充。本機選用1個EM222（4點）作為數(shù)字量的擴展。1個EM235，1個EM232作為模擬量的擴展。主機CPU226模塊2EM222DO4模塊3EM235AI4/AO1模塊4EM232AO2 模塊連接方式(4)PROFIBUSDP 模塊EM227：通過該模塊可以把S7200 PLC連接到PROFIBUSDP網(wǎng)絡(luò)中，從而使其作為DP網(wǎng)絡(luò)中的一個從站。 I/O地址分配表PLC輸入、輸出點數(shù)的確定根據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計要求和所需控制的現(xiàn)場設(shè)備數(shù)量加以確定。（1）PLC的開關(guān)輸入端口包括系統(tǒng)的啟動、停止按鈕，電機啟動、停止按鈕，手動/自動按鈕、變頻器故障及檢修復(fù)位、以及變頻器工頻、變頻運行信號，另外PLC輸入端口還包括電動機的熱保護繼電器輸入，輸入形式是熱繼電器的常開觸點。 開關(guān)量輸入分配表序號 名稱文字符號端口地址1鍋爐自動位SF12鍋爐手動位SF23出水溫度SF34室外溫度SF45循環(huán)泵自動SF56循環(huán)泵手動SF67啟動1號循環(huán)泵SF78啟動2號循環(huán)泵SF89定時加熱SF910循環(huán)泵定時按鈕SF1011超壓保護BP112超溫保護BT13水箱壓力上限BP2U14水箱壓力下限BP2L15手動停止循環(huán)泵1SF1116手動停止循環(huán)泵2SF1217系統(tǒng)啟停SF1318警鈴消除SF1419循環(huán)泵1缺相KF120循環(huán)泵2缺相KF221補水泵1缺相KF322補水泵2缺相KF423引風(fēng)機啟停SF1524鼓風(fēng)機啟停SF16（2）PLC的輸出端口包括各種故障指示以及變頻器故障給PLC的信號，PLC與這些交流接觸器的連接是通過中間繼電器來實現(xiàn)的，可以實現(xiàn)控制系統(tǒng)中的強電和弱電之間的隔離，保護PLC設(shè)備，增強系統(tǒng)工作的可靠性。以上的配置都留有余量，為以后的系統(tǒng)擴展提供方便。 開關(guān)量輸出分配表序號 名稱文字符號端口地址1循環(huán)泵1號QA12循環(huán)泵2號QA23補水泵1號QA34補水泵2號QA45超溫報警PG16超壓報警PG27循環(huán)泵1號燈PG38循環(huán)泵2號燈PG49補水泵1號燈PG510補水泵2號燈PG611報警鈴PB112啟動指示燈PG713低水位14高水位15工頻運行16變頻運行17引風(fēng)機燈PG818鼓風(fēng)機燈PG9（3）模擬量輸入輸出點的分配表 模擬量輸入分配表序號 名稱文字符號端口地址1出水溫度模擬輸入