【文章內(nèi)容簡介】 （4）圖形工具箱系統(tǒng)圖形工具箱：進(jìn)入用戶窗口，鼠標(biāo)點擊工具條中的“工具箱”按鈕，打開圖形工具箱，其中設(shè)有各種圖元、圖符、組合圖形及動畫構(gòu)件的位圖圖符。利用這些最基本的圖形元素，可以制作出任何復(fù)雜的圖形。參見“MCGS 組態(tài)軟件用戶指南” 。設(shè)備構(gòu)件工具箱：進(jìn)入設(shè)備窗口，鼠標(biāo)點擊工具條中的“工具箱”按鈕，打開設(shè)備構(gòu)件工具箱窗口，其中設(shè)有與工控系統(tǒng)經(jīng)常選用的測控設(shè)備相匹配的各種設(shè)備構(gòu)件。選用所需的構(gòu)件，放置到設(shè)備窗口中，經(jīng)過屬性設(shè)置和通道連接后，該構(gòu)件即可實現(xiàn)對外部設(shè)備的驅(qū)動和控制。策略構(gòu)件工具箱：進(jìn)入運行策略組態(tài)窗口，鼠標(biāo)點擊工具條中的“工具箱”按鈕，打開策略構(gòu)件工具箱，工具箱內(nèi)包括所有策略功能構(gòu)件。選用所需的構(gòu)件，生成用戶策略模塊，實現(xiàn)對系統(tǒng)運行流程的有效控制。對象元件庫：對象元件庫是存放組態(tài)完好并具有通用價值動畫圖形的圖形庫便于對組態(tài)成果的重復(fù)利用。進(jìn)入用戶窗口的組態(tài)窗口，執(zhí)行“工具”菜單中的“對象元件庫管理”菜單命令，或者打開系統(tǒng)圖形工具箱，選擇“插入元件”圖標(biāo)，可打開對象元件庫管理窗口，進(jìn)行存放圖形的操作。 組建工程的一般過程 （1）工程項目系統(tǒng)分析：分析工程項目的系統(tǒng)構(gòu)成、技術(shù)要求和工藝流程，弄清系統(tǒng)的控制流程和測控對象的特征，明確監(jiān)控要求和動畫顯示方式，分析工程中的設(shè)備采集及輸出通道與軟件中實時數(shù)據(jù)庫變量的對應(yīng)關(guān)系，分清哪些變量是要求與設(shè)備連接的，哪些變量是軟件內(nèi)部用來傳遞數(shù)據(jù)及動畫顯示的。 （2）工程立項搭建框架：MCGS 稱為建立新工程。主要內(nèi)容包括：定義工程名稱、封面窗口名稱和啟動窗口（封面窗口退出后接著顯示的窗口）名稱，指定存盤數(shù)據(jù)庫文件的名稱以及存盤數(shù)據(jù)庫，設(shè)定動畫刷新的周期。經(jīng)過此步操作，即在 MCGS 組態(tài)環(huán)境中，建立了由五部分組成的工程結(jié)構(gòu)框架。封面窗口和啟動窗口也可等到建立了用戶窗口后，再行建立。（3）設(shè)計菜單基本體系：為了對系統(tǒng)運行的狀態(tài)及工作流程進(jìn)行有效地調(diào)度和控制，通常要在主控窗口內(nèi)編制菜單。編制菜單分兩步進(jìn)行，第一步首先搭建菜單的框架，第二步再對各級菜單命令進(jìn)行功能組態(tài)。在組態(tài)過程中，可根據(jù)實際需要，隨時對菜單的內(nèi)容進(jìn)行增加或刪除，不斷完善工程的菜單。（4）制作動畫顯示畫面：動畫制作分為靜態(tài)圖形設(shè)計和動態(tài)屬性設(shè)置兩個過程。前一部分類似于“畫畫” ，用戶通過 MCGS 組態(tài)軟件中提供的基本圖形元素及動畫構(gòu)件庫，在用戶窗口內(nèi)“組合”成各種復(fù)雜的畫面。后一部分則設(shè)置圖形的動畫屬性，與實時數(shù)據(jù)庫中定義的變量建立相關(guān)性的連接關(guān)系，作為動畫圖形的驅(qū)動源。（5）編寫控制流程程序：在運行策略窗口內(nèi)，從策略構(gòu)件箱中，選擇所需功能策略構(gòu)件，構(gòu)成各種功能模塊（稱為策略塊） ，由這些模塊實現(xiàn)各種人機(jī)交互操作。MCGS 還為用戶提供了編程用的功能構(gòu)件（稱之為“腳本程序”功能構(gòu)件） ，使用簡單的編程語言，編寫工程控制程序。（6）完善菜單按鈕功能：包括對菜單命令、監(jiān)控器件、操作按鈕的功能組態(tài)；實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)、各種曲線、數(shù)據(jù)報表、報警信息輸出等功能；建立工程安全機(jī)制等。（7）編寫程序調(diào)試工程：利用調(diào)試程序產(chǎn)生的模擬數(shù)據(jù)，檢查動畫顯示和控 0 制流程是否正確。（8）連接設(shè)備驅(qū)動程序：選定與設(shè)備相匹配的設(shè)備構(gòu)件，連接設(shè)備通道，確定數(shù)據(jù)變量的數(shù)據(jù)處理方式，完成設(shè)備屬性的設(shè)置。此項操作在設(shè)備窗口內(nèi)進(jìn)行。（9）工程完工綜合測試：最后測試工程各部分的工作情況，完成整個工程的組態(tài)工作，實施工程交接。 第 3 章 鍋爐工藝流程 鍋爐工藝流程簡介 鍋爐是化工，煉油，發(fā)電等工業(yè)生產(chǎn)工程中必不可少的動力設(shè)備。常見的鍋爐設(shè)備的主要工藝流程如圖 所示。燃料和空氣按照一定的比例送入燃燒室燃燒，生產(chǎn)的熱量送給蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，產(chǎn)生飽和蒸汽。然后經(jīng)過過熱器，形成一定氣溫的過熱蒸汽，匯集至蒸汽母管。具有一定壓力的過熱蒸汽，經(jīng)負(fù)荷設(shè)備控制供給負(fù)荷設(shè)備用，與此同時，燃燒過程中產(chǎn)生的煙氣，除將飽和蒸汽變?yōu)檫^熱蒸汽外，還經(jīng)省煤器預(yù)熱鍋爐給水和空氣預(yù)熱器預(yù)熱空氣，最后經(jīng)引風(fēng)機(jī)送往煙囪，排入大氣 [5]。 鍋爐設(shè)備主要工藝流程圖圖 鍋爐設(shè)備主要工藝流程圖 鍋爐控制中的控制參數(shù) 鍋爐中的主要控制參數(shù)鍋爐是全廠的重要動力設(shè)備，其要求是供給合格的蒸汽，使鍋爐發(fā)汽量適應(yīng)負(fù)荷的需要。為此，生產(chǎn)過程的各個主要工藝參數(shù)必須嚴(yán)格控制 [5]。鍋爐設(shè)備是一個復(fù)雜的被控對象，主要輸入變量是負(fù)荷，鍋爐給水，減溫水，送風(fēng)和引風(fēng)等。主要的輸出變量是汽包水位，蒸汽壓力，過熱蒸汽溫度，爐膛負(fù)壓，過剩空氣等。鍋爐對象簡圖如圖 所示： 鍋爐參數(shù)之間的內(nèi)在關(guān)系 鍋爐的這些輸入變量和輸出變量之間相互關(guān)聯(lián)。如果蒸汽負(fù)荷發(fā)生變化，必將會引起汽包水位，蒸汽壓力和過熱蒸汽溫度等的變化。燃料量的變化不僅影響蒸汽壓力，同時還會影響汽包水位，過熱蒸汽溫度，過熱空氣和爐膛負(fù)壓；給水量的變化不僅影響汽包水位，而且對蒸汽壓力，過熱蒸汽溫度也有影響；減溫水的變化會導(dǎo)致過熱蒸汽溫度，蒸汽壓力，汽包水位等的變化。所以鍋爐設(shè)備是一個多輸入多輸出且相互關(guān)聯(lián)的被控對象 [6]。 鍋爐設(shè)備的控制系統(tǒng)由于鍋爐設(shè)備是一個多輸入，多輸出的且相互關(guān)聯(lián)的被控對象，目前工程處理上做了一些假設(shè)后，將鍋爐設(shè)備控制劃為若干控制系統(tǒng)，主要的控制系統(tǒng)可分為鍋爐汽包水位控制，鍋爐燃燒系統(tǒng)控制，過熱蒸汽溫度的控制。 鍋爐汽包水位控制被控變量是汽包水位，操縱變量是給水量。它主要考慮的是汽包內(nèi)部的物料平衡，使給水量適應(yīng)鍋爐的蒸汽量，維持汽包中水位在工藝允許范圍內(nèi)。維持汽包水位在給定范圍內(nèi)室保證鍋爐安全運行的重要條件之一，是鍋爐運行的重要指標(biāo)。如果水位過低，則由于汽包內(nèi)的水量較少，而且負(fù)荷卻很大，水的汽化速度又快，如不及時控制，就會使汽包內(nèi)的水全部汽化，導(dǎo)致鍋爐燒壞和爆炸；水位過高會影響汽包汽水分離，產(chǎn)生蒸汽帶液現(xiàn)象，會使過熱器管壁結(jié)垢導(dǎo)致破壞，同時過熱蒸汽溫度急劇下降，該蒸汽作為汽輪機(jī)動力的話，還會損壞汽輪機(jī)葉片，影響運行的安全與經(jīng)濟(jì)性。汽包水位過高過低的后果極為嚴(yán)重，所以必須嚴(yán)格加以控制。 鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的控制的目的是使燃燒所產(chǎn)生的熱量適應(yīng)蒸汽負(fù)荷的需要(常以蒸汽壓力為被控變量） ；使燃料與空氣量之間保持一定的比值，以保證經(jīng)濟(jì)燃燒（常以煙氣成分為被控變量） ，提高鍋爐的燃燒效率；要讓引風(fēng)量和送風(fēng)量相適應(yīng)，以保持爐膛負(fù)壓在一定范圍內(nèi)。為了達(dá)到上述三個控制目的，控制手段也有三個，即燃料量，送風(fēng)量和引風(fēng)量。鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的基本任務(wù)是使燃料所產(chǎn)生的熱量能夠適應(yīng)鍋爐的需要，同時還要保證鍋爐安全經(jīng)濟(jì)的運行。燃燒控制的具體內(nèi)容及控制系統(tǒng)設(shè)計因燃料種類，制粉系統(tǒng)，燃燒設(shè)備以及鍋爐的運行方式不同而有所區(qū)別，但是大體上看來都要完成以下幾個方面的任務(wù):（1） 主蒸汽壓力的變化反映了鍋爐生產(chǎn)的蒸汽量和汽機(jī)消耗的蒸汽量相適應(yīng)的程度。為此必須設(shè)置蒸汽壓力控制系統(tǒng)。當(dāng)負(fù)荷變化時，通過控制燃料量使蒸汽壓力穩(wěn)定。（2） 當(dāng)燃料量改變時，必須相應(yīng)地控制送風(fēng)量，以保證燃燒過程的經(jīng)濟(jì)性。（3） 爐膛壓力的高低關(guān)系著鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運行。燃燒控制系統(tǒng)必須要讓引風(fēng)量（煙氣量）與送風(fēng)量相配合以保證爐膛壓力為一定值。 過熱蒸汽系統(tǒng)的控制 維持過熱器出口溫度在允許范圍內(nèi)，并保證管壁溫度不超過允許的工作溫度。被控變量一般是過熱器出口溫度，操縱變量是減溫水的噴水量。現(xiàn)代鍋爐的過熱器在高溫高壓條件下工作。過熱器出口溫度是全廠工質(zhì)溫度的最高點，也是金屬壁溫的最高點，在過熱器正常運行時已接近材料允許的最高溫度。如果過熱蒸汽溫度過高，容易燒壞過熱器，也會引起汽輪機(jī)內(nèi)部零件過熱，影響安全運行；溫度過低則會降低全廠的熱效率，所以電廠鍋爐一般要求過熱蒸汽溫度偏差保持在 50C 以內(nèi)。?過熱蒸汽溫度自動控制系統(tǒng)是鍋爐控制中的難點。目前，很多實際系統(tǒng)并沒有達(dá)到控制指標(biāo)的要求。其主要原因有下述的兩個方面：（1） 擾動因素多變化大。各種擾動因素對過熱蒸汽溫度的靜態(tài)影響的關(guān)系我們要弄清楚。（2） 控制通道滯后大?？刂七^熱蒸汽溫度的手段是調(diào)節(jié)減溫水量。控制通道的動態(tài)特性與減溫器的安裝位置有關(guān)。假若能將減溫器安裝在過熱器的出口，顯然控制通道的滯后小的多。但是這樣的工藝流程安排對過熱器的安全是不利的。為了保證過熱器不超溫，工藝上總是將減溫器安裝在過熱器的入口，這將帶來控制對象較大的滯后 [7]。 相關(guān)對象的動態(tài)特性 汽包水位的動態(tài)特性（1）蒸汽負(fù)荷對水位的影響即干擾通道的動態(tài)特性在燃料不變的情況下，蒸汽用量突然增加，瞬時必然導(dǎo)致汽包壓力下降，汽包內(nèi)的沸騰突然加劇，水中氣泡迅速增加，將整個水位抬高，形成虛假的水位上升現(xiàn)象即所謂的假水位現(xiàn)象。在蒸汽量的擾動下，水位變化的階躍響應(yīng)曲線如圖 所示。當(dāng)蒸汽流量突然增加時，由于假水位現(xiàn)象，在開始階段水位不僅不會下降反而會上升，而后下降（反之，當(dāng)蒸汽流量突然減小時，則水位先下降后上升） 。蒸汽突然增加時，實際的水位變化 H，是不考慮水面下氣泡容積變化時的水位變化 H1，與只考慮水面 圖 水位變化的階躍響應(yīng)曲線下氣泡容積變化所引起水位變化 H2的疊加，即 H = H1 + H2 ()假水位變化的大小與鍋爐的工作壓力和蒸發(fā)量等有關(guān)，例如一般 100300t/h 的中高壓鍋爐，當(dāng)負(fù)荷突然變化 10%時，假水位可達(dá) 3040mm。對于這種假水位現(xiàn)象，在設(shè)*計方案時必須注意 [8]。（2） 給水量對水位的影響，即控制通道的動態(tài)特性在給水流量作用下，水位的階躍響應(yīng)如圖 所示。把汽包和給水看作單容自衡對象，水位響應(yīng)曲線如圖 中的 H1線。但是由于給水溫度比汽包內(nèi)飽和水的溫度低，所以給水量變化后，使汽包中的氣泡減少，導(dǎo)致水位下降。因此使勁的響應(yīng)曲線是圖 中的 H 線，即當(dāng)突然加大給水量后，汽包水位不是立即增加，而是要呈現(xiàn)出一段起始慣性段。 圖 給水流量作用下水位的階躍響應(yīng)曲線 壓力的動態(tài)特性（1）氣壓的動態(tài)特性氣壓對象由一系列裝置組成，它包括給煤機(jī)，爐膛，汽水系統(tǒng)，過熱器，汽輪機(jī)進(jìn)氣閥和汽輪機(jī)。在燃料量和風(fēng)量同時變化時對發(fā)氣量基本上是一個純滯后環(huán)節(jié)。汽包的壓力對象，反映過熱器的過熱蒸汽壓力對象都是一個積分環(huán)節(jié)。其