【導(dǎo)讀】效的利用資源，現(xiàn)如今工業(yè)發(fā)展朝向自動(dòng)化，多種控制方法的方向發(fā)展。要目的是調(diào)節(jié)鍋爐出口的蒸汽壓力、流量和溫度，使其達(dá)到所希望的數(shù)值。器具有可靠性高和應(yīng)用的簡便性的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于食品、化工、金屬、礦產(chǎn)、造紙，汽車等行業(yè)，以較快速度增長，且新行業(yè)也將廣泛應(yīng)用它。制器的設(shè)計(jì)和制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)。就發(fā)展趨勢方面的特點(diǎn)來看有以下幾個(gè)方面：。

　　

【正文】 程序調(diào)用的順序命令，使控制 程序的各部分按控制邏輯有機(jī)的連接起來，各基本操作在子程序中完成。主程序流程圖的畫法采用調(diào)用子程序的方式，使整個(gè)流程圖簡明易懂。從主程序流程圖我們可以看出，基于 PLC 的加熱爐壓力控制系統(tǒng)的控制過程解釋如下：當(dāng)程序被下載后，按下開始按鈕，主程序開始掃描。首先調(diào)用了初始化子程序，完成了寄存區(qū)域的初始化和一些基本的設(shè)置工作；然后繼續(xù)往下調(diào)用采樣程序；判斷是否達(dá)到預(yù)置采樣次數(shù)，沒達(dá)到繼續(xù)采樣，采樣達(dá)到預(yù)置次數(shù)后求采樣平均值；求得平均值后調(diào)用 PID 子程序， PID 控制器輸出并調(diào)用加熱爐壓力子程序；調(diào)用 PID 子程序并將輸出 送模擬量輸出端，最后整個(gè)程序結(jié)束，又回到主程序開始處， PLC 重新開始掃描。 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 加熱爐壓力控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 18 開 始空 氣 壓 力控 制 子 程 序達(dá) 到 采 樣預(yù) 置 次 數(shù) ？煤 氣 壓 力控 制 子 程 序采 樣 子 程 序爐 膛 壓 力控 制 子 程 序求 平 均 值初 始 化YN 圖 主程序流程圖 子程序設(shè)計(jì) A/D 采樣濾波子程序設(shè)計(jì) 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 加熱爐壓力控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 19 到 達(dá) 預(yù) 置 采 樣 次 數(shù) ？返 回采 樣 子 程 序采 樣 計(jì) 數(shù) 器 加 1從 模 擬 量 輸 入 A I W 中取 值 ， 采 樣 值 求 和求 采 樣 平 均 值NY 圖 采樣濾波子程序流程圖 對(duì)壓力值的采樣是整個(gè)控制系統(tǒng)最基礎(chǔ)的部分，采樣正確與否直接關(guān)系到整個(gè)控制系統(tǒng)的質(zhì)量，對(duì)采樣值的處理則顯得格外重要。本設(shè)計(jì)采樣程序設(shè)計(jì)的思想是，首先對(duì)采樣計(jì)數(shù)器進(jìn)行加 1 處理，然后判斷一次是否達(dá)到預(yù)置采 樣次數(shù)，未達(dá)到則采樣并累加采樣值，達(dá)到預(yù)置采樣次數(shù)則通過平均值濾波求采樣平均值，最后子程序返回。 PID 算法子程序 計(jì)算機(jī)通過測量變送器及 A/D 轉(zhuǎn)化器采入被控量，測量值 PV 與給定值 SP的偏差作為調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)，經(jīng) PID運(yùn)算后的輸入信號(hào)經(jīng)過 D/A 轉(zhuǎn)換器變換為模擬信號(hào)，作為執(zhí)行器的輸入去控制連續(xù)的被控變量。 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 加熱爐壓力控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 20 P I D 算 法 程 序 入 口讀 入 y ( k ) 、 r ( k ) 及 P I D 參 數(shù)計(jì) 算 基 本 偏 差 e ( k ) = y ( k ) r ( k )計(jì) 算 P I D 暫 存 值△u ( k ) =△up( k ) +△ud( k ) +△ui( k )u ( k ) UL( 下 限 幅 )u ( k ) UH( 上 限 幅 )u ( k ) = UHu ( k ) = UL△u ( k ) = 0計(jì) 算 位 置 輸 出u ( k ) = u ( k 1 )u ( k 1 ) = u ( k ) ， e ( k 2 ) = e ( k 1 ) ， e ( k 1 ) = e ( k )返 回計(jì) 算 P D 暫 存 值△u ( k ) =△up( k ) +△ud( k )YNNYNYYNN△ u ( k ) β ( 死 區(qū) )計(jì) 算 位 置 輸 出u ( k ) = u ( k 1 ) +△u ( k )e ( k ) B ( 積 分 分 離 ) ？ 圖 PID 算法子程序流程圖 爐膛壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 加熱爐壓力控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 21 開 始返 回爐 膛 壓 力初 始 化調(diào) 用 PID子 程 序A/D采 樣 濾 波子 程 序 圖 爐膛壓力控制系統(tǒng)流程圖 加熱爐務(wù)必保持微正壓，進(jìn)而降低火焰從爐內(nèi)噴出和冷風(fēng)倒灌這些現(xiàn)象的出現(xiàn)。由均熱段側(cè)壁上的變送器得到的壓力變化使調(diào)節(jié)器控制煙道百葉窗開度的大小，從而確保加熱爐內(nèi)的爐膛壓力保持在微正壓狀態(tài) [19]。爐膛壓力控制器有兩種模式，即 A，自動(dòng)模式， B，手動(dòng)模式。 CRT 中，爐膛壓力由人工給定調(diào)節(jié)回路中的設(shè)定值，并按給定值對(duì)爐膛壓力進(jìn)行控制，這就是自動(dòng)模式； CRT 中，爐膛壓力由人工手動(dòng)輸入設(shè)定值，并按設(shè)定值對(duì)爐膛壓力進(jìn)行控制，即手動(dòng)模式。若此時(shí)發(fā)生故障，且爐膛壓力變送器呈現(xiàn)故障狀態(tài)，爐膛壓力變送器 會(huì)被強(qiáng)制執(zhí)行手動(dòng)模式，此時(shí)，煙道百葉窗恢復(fù)到原有開度。 爐膛壓力務(wù)必保持在一定范圍 ,倘若爐膛壓力過高將會(huì)導(dǎo)致爐門噴火，進(jìn)而損傷爐體和設(shè)備 , 倘若爐膛壓力過低將會(huì)影響燃燒的質(zhì)量和效果 。 煤氣壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 加熱爐正常運(yùn)行的必備燃料是煤氣，而確保加熱爐安全運(yùn)行的指標(biāo)之一就是煤氣壓力值的大小。煤氣總管的壓力值經(jīng)采集后與其給定值進(jìn)行比較，得到的偏差信號(hào)被送到煤氣總閥后，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整以確保加熱爐正常、安全的運(yùn)作 。 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 加熱爐壓力控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 22 開 始返 回煤 氣 總 管 壓 力初 始 化調(diào) 用 PID子 程 序A/D采 樣 濾 波子 程 序 圖 煤氣壓力控制系統(tǒng) 流程圖 加熱爐正常運(yùn)行的必備燃料是煤氣，而確保加熱爐安全運(yùn)行的指標(biāo)之一就是煤氣壓力值的大小。煤氣總管的壓力值經(jīng)采集后與其給定值進(jìn)行比較，得到的偏差信號(hào)被送到煤氣總閥后，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整以確保加熱爐正常、安全的運(yùn)作。 空氣壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 開 始返 回空 氣 總 管 壓 力初 始 化調(diào) 用 PID子 程 序A/D采 樣 濾 波子 程 序 圖 空氣壓力控制系統(tǒng)流程圖 確保煤氣的充分燃燒是空燃比控制的目標(biāo)，而煤氣和空氣的充分混合是燃燒的條件攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 加熱爐壓力控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 23 之一，不然，煤氣在爐膛內(nèi)不能進(jìn)行充分的燃燒，因此實(shí)際生產(chǎn)過程中，實(shí)際空氣量要比理論計(jì)算量多，從而 確保煤氣的充分燃燒。所謂空燃比不同，就是指因煤氣的配比不同，實(shí)際的空氣量也就不同。影響燃燒效果的因素之一就是實(shí)際空氣量的不同。倘若實(shí)際空氣量太少，會(huì)出現(xiàn)煤氣燃燒不完全的現(xiàn)象；而實(shí)際空氣量太多，盡管對(duì)燃燒有一定的幫助，但它不只增加了廢氣的量，使?fàn)t膛的溫度降低，使大量的熱量被廢棄帶走，影響了加熱爐的熱效率，還使鋼坯的氧化損傷變得更嚴(yán)重 [20]，因此適當(dāng)?shù)目刂茖?shí)際的空氣量是有必要的。 監(jiān)控畫面設(shè)計(jì) 、報(bào)警畫面 對(duì)加熱爐均熱段爐膛壓力報(bào)警的監(jiān)控。 對(duì)加熱爐的爐膛壓力、煤氣壓力 以及空氣壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。爐膛壓力的設(shè)定值為12KPa，煤氣總管壓力為 87KPa，空氣總管壓力為 78KPa。 圖 加熱爐均熱段爐膛壓力報(bào)警界面 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 加熱爐壓力控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 24 圖 加熱爐爐膛壓力、煤氣壓力以及空氣壓力實(shí)時(shí)曲線界面 加熱爐爐膛壓力、煤氣壓力以及空氣壓力在運(yùn)行的當(dāng)前時(shí)刻存盤，對(duì)壓力的變化保持記憶 , 隨時(shí)可任選顯示開始運(yùn)行后任一時(shí)間段的壓力的變化趨勢曲線。 通過送 P、 I、 D、 SP來控制調(diào)節(jié)閥，間接控制加熱爐爐膛壓力、煤氣總管壓力以及空氣總管壓力的目的。 圖 加 熱爐爐膛壓力、煤氣壓力以及空氣壓力歷史曲線界面 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 加熱爐壓力控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 25 圖 加熱爐壓力控制系統(tǒng) PID參數(shù)設(shè)定界面 5. 工藝流程監(jiān)控畫面 包括爐內(nèi)加熱爐的工藝流程、煤氣總管和空氣總管的調(diào)節(jié)、爐膛顯示畫面、爐膛壓力調(diào)節(jié)、顯示畫面、壓力報(bào)警和數(shù)據(jù)顯示及實(shí)時(shí)曲線與歷史曲線顯示畫面等。 圖 412 加熱爐壓力控制系統(tǒng)監(jiān)控主界面 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 結(jié)論 26 第五章 結(jié)論 經(jīng)過本次設(shè)計(jì)，我了解了冶金加熱爐的生產(chǎn)工藝流程和加熱爐壓力控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制策略。自動(dòng)化控制技術(shù)與加熱爐生產(chǎn)過程本身有著緊密的聯(lián)系，是一個(gè)從簡單形式到復(fù)雜形式，從局部自動(dòng)化到 全局自動(dòng)化，從低級(jí)智能到高級(jí)智能的發(fā)展過程。計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)和顯示技術(shù)的發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)高水平的自動(dòng)化控制提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持，給生產(chǎn)過程自動(dòng)化的發(fā)展帶來了極其深遠(yuǎn)的影響。過程控制系統(tǒng)已經(jīng)從常規(guī)儀表和繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展到了 PLC控制系統(tǒng)，過程控制管理級(jí)普遍從采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)入到計(jì)算機(jī)集成過程系統(tǒng)時(shí)代。 目前， PLC技術(shù)應(yīng)用于我國大部分的大中小鋼廠，因?yàn)殡S著 PLC技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，其應(yīng)用范圍也已變得越來越廣泛。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)，達(dá)到了加熱爐生產(chǎn)的 優(yōu)質(zhì) 、 高產(chǎn) 、低 耗、節(jié)能、無公害以及生產(chǎn)操作自動(dòng)化的工藝要求。 加熱爐壓力控制系統(tǒng)采用成熟的 PLC技術(shù)和電子電力技術(shù)，采用軟硬件相結(jié)合，很好的解決了傳統(tǒng)加熱爐控制系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題。針對(duì)我國大部分的加熱爐企業(yè)來說本系統(tǒng)將是一個(gè)比較理想的控制系統(tǒng)。 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 參考文獻(xiàn) 27 參考文獻(xiàn) [1] 馬翠紅 ,郭威娜 .加熱爐爐膛壓力自動(dòng)控制的方法及可實(shí)現(xiàn)條件，河北冶金 ， . 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