【正文】 計(jì)算名（PN） 開(kāi)平方功能模塊尹恒：基于 DCS 的氫氮比控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)27系數(shù) 1（GN） 1系數(shù) 2（ZC） 03 偏差報(bào)警 1，偏差報(bào)警 2 為偏差報(bào)警功能模塊，在對(duì)它們進(jìn)行定義時(shí)，充分考慮了系統(tǒng)的精度要求。因此，偏差報(bào)警 1 的正負(fù)偏差設(shè)為+10%，偏差報(bào)警 2 的正負(fù)偏差設(shè)為+10%lsp2 ，都設(shè)為普通發(fā)聲報(bào)警，具體定義見(jiàn)表 47，表 48。表 47 偏差報(bào)警模塊參數(shù)定義 名稱(chēng)（代號(hào)） 說(shuō) 明計(jì)算名（PN） 偏差報(bào)警 1 模塊正偏差限（HL） 10%負(fù)偏差限（LL） 10%報(bào)警級(jí)別（AT） 普通報(bào)警方式（AM） 發(fā)聲表 48 偏差報(bào)警模塊參數(shù)定義名稱(chēng)（代號(hào)） 說(shuō) 明計(jì)算名（PN） 偏差報(bào)警 2 模塊正偏差限（HL） 10%lsp2負(fù)偏差限（LL） 10%lsp2報(bào)警級(jí)別（AT） 普通報(bào)警方式（AM） 發(fā)聲4 開(kāi)關(guān)手操 1，開(kāi)關(guān)手操 2 為開(kāi)關(guān)功能模塊，它們?yōu)榭刂七^(guò)程中執(zhí)行“自動(dòng)/ 手動(dòng)”狀態(tài)提供了方便，具體定義見(jiàn)表 49。表 49 開(kāi)關(guān)手操模塊參數(shù)定義名稱(chēng)（代號(hào)） 說(shuō) 明計(jì)算名（PN） 開(kāi)關(guān)手操模塊 2四川理工學(xué)院畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文28算法描述（DS） 轉(zhuǎn)換類(lèi)型手動(dòng)允許（ME） 允許自動(dòng)允許（AE） 允許初始方式（PR） 手動(dòng)強(qiáng)制手動(dòng)開(kāi)關(guān)（FM ）DHCO1DO強(qiáng)制自動(dòng)開(kāi)關(guān)（PA）DHCO2DO5 無(wú)擾切換模塊為切換功能模塊，在對(duì)它定義時(shí)，充分考慮系統(tǒng)的運(yùn)行速率，以此來(lái)確定輸出變化率，具體定義見(jiàn)表 410。表 410 無(wú)擾切換模塊參數(shù)定義名稱(chēng)（代號(hào)） 說(shuō) 明計(jì)算名（PN） 無(wú)擾切換模塊選擇開(kāi)關(guān)（SS） DHCO3DO輸出變化率（OR）0．26 超前滯后 1，超前滯后 2 為超前滯后功能模塊。根據(jù)系統(tǒng)需要，對(duì)該處的兩個(gè)模塊設(shè)為滯后，它們的滯后時(shí)間不一樣對(duì)系統(tǒng)的影響也不一樣，具體定義見(jiàn)表 411，412。表 411 超前滯后模塊參數(shù)定義名稱(chēng)（代號(hào)） 說(shuō) 明計(jì)算名（PN） 超前滯后 1 模塊比例增益（KG） 2超前時(shí)間（B T） 0滯后時(shí)間（LT） 3 分鐘表 412 超前滯后模塊參數(shù)定義尹恒：基于 DCS 的氫氮比控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)29名稱(chēng)（代號(hào)） 說(shuō) 明計(jì)算名（PN） 超前滯后 2 模塊比例增益（KG） 2超前時(shí)間（B T） 0滯后時(shí)間（LT） 2 分鐘7 幅值限制 1，幅值限制 2 為幅值限制模塊，它們的設(shè)定是根據(jù) PID 輸出量而定，它們的主要作用是保證系統(tǒng)安全運(yùn)行，具體定義見(jiàn)表 413，表 414。表 413 幅值限制模塊參數(shù)定義名稱(chēng)（代號(hào)） 說(shuō) 明計(jì)算名（PN） 幅值限制 1 模塊上限值（HL） 10%下限值（LL） 10%表 414 幅值限制模塊參數(shù)定義名稱(chēng)（代號(hào)） 說(shuō) 明計(jì)算名（PN） 幅值限制 2 模塊上限值（HL） PT101AI下限值（LL） FT102AI 測(cè)點(diǎn)清單分配表測(cè)點(diǎn)清單分配見(jiàn)附錄附表 11，12，13，14 。四川理工學(xué)院畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文30 系統(tǒng)硬件配置說(shuō)明書(shū) 系統(tǒng)配置圖系統(tǒng)包括：系統(tǒng)工程師站一套，系統(tǒng)操作員站一套，系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)控制站一套?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況是，工程師站和二套現(xiàn)場(chǎng)控制站置于控制室中，操作員站也放于控制室中，操作員站顯示器及專(zhuān)用鍵盤(pán)安裝在操作室的臥盤(pán)上。各現(xiàn)場(chǎng)控制站并排安裝，中間無(wú)間隙，故通信電纜長(zhǎng)度在 左右，工程師站緊靠現(xiàn)場(chǎng)控制站，其通信電纜從地下走，長(zhǎng)度在 3m 左右，工程師站與操作員站主機(jī)間的通信電纜長(zhǎng)度為 左右。操作員主機(jī)與顯示器間的信號(hào)線(xiàn)長(zhǎng)度為 30m，須加長(zhǎng)線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器。操作員站與專(zhuān)用鍵盤(pán)間的通信線(xiàn)也要求 30m，專(zhuān)用鍵盤(pán)的供電電源放于操作室臥盤(pán)內(nèi)，與專(zhuān)用鍵盤(pán)間的電源線(xiàn)長(zhǎng)度1m 就可以了。 各站詳細(xì)配置說(shuō)明1 工程師站的詳細(xì)配置,系統(tǒng)工程師站的詳細(xì)配置見(jiàn)附錄附表 15，附表 16。2 操作員站詳細(xì)配置表,操作員站詳細(xì)配置表見(jiàn)附錄附表 17。 HS2022 系統(tǒng)環(huán)境要求1 工程師及操作員站的技術(shù)指標(biāo)* 輸入電壓：90112V/180264V ，可選* 電壓頻率：4763Hz* 最大功耗：250W* 工作溫度：050℃* 工作濕度：5%95%(非冷凝 )* 安全性能：符合 UL，CSA，TOV 標(biāo)準(zhǔn)* EMI：符合 FCC，BET A 標(biāo)準(zhǔn)2 現(xiàn)場(chǎng)控制站技術(shù)性能指標(biāo)* 工作環(huán)境溫度：030℃* 工作環(huán)境濕度：080%(非冷凝)尹恒：基于 DCS 的氫氮比控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)31* 儲(chǔ)存環(huán)境溫度：20+85℃* 儲(chǔ)存環(huán)境濕度：095%(非冷凝)* 輸入電壓：90135V/180270V 可選* 電壓頻率：50Hz+ —5Hz* 接地要求：安全地和屏地分別一點(diǎn)接地，接地電阻分別小于 10Ω 和 1Ω* 機(jī)械環(huán)境適應(yīng)性：符合國(guó)標(biāo) GB981388 的 中的二級(jí)指標(biāo) 串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì). 主回路的設(shè)計(jì) 　 　 串 級(jí) 控 制 系 統(tǒng) 的 主 回 路 是 定 值 控 制 ， 其 設(shè) 計(jì) 單 回 路 控 制 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 類(lèi) 似 ， 設(shè) 計(jì)過(guò) 程 可 以 按 照 簡(jiǎn) 單 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 原 則 進(jìn) 行 。 這 里 主 要 解 決 串 級(jí) 控 制 系 統(tǒng) 中 兩 個(gè) 回 路的 協(xié) 調(diào) 工 作 問(wèn) 題 。 主 要 包 括 如 何 選 取 副 被 控 參 數(shù) 、 確 定 主 、 副 回 路 的 原 則 等 問(wèn) 題 。 . 副回路的設(shè)計(jì) 由 于 副 回 路 是 隨 動(dòng) 系 統(tǒng) ， 對(duì) 包 含 在 其 中 的 二 次 擾 動(dòng) 具 有 很 強(qiáng) 的 抑 制 能 力 和 自適 應(yīng) 能 力 ， 二 次 擾 動(dòng) 通 過(guò) 主 、 副 回 路 的 調(diào) 節(jié) 對(duì) 主 被 控 量 的 影 響 很 小 ， 因 此 在 選 擇 副回 路 時(shí) 應(yīng) 盡 可 能 把 被 控 過(guò) 程 中 變 化 劇 烈 、 頻 繁 、 幅 度 大 的 主 要 擾 動(dòng) 包 括 在 副 回 路 中 ，此 外 要 盡 可 能 包 含 較 多 的 擾 動(dòng) 。 歸 納 如 下 ： 1 在 設(shè) 計(jì) 中 要 將 主 要 擾 動(dòng) 包 括 在 副 回 路 中 。 2 將 更 多 的 擾 動(dòng) 包 括 在 副 回 路 中 。 3 副 被 控 過(guò) 程 的 滯 后 不 能 太 大 ， 以 保 持 副 回 路 的 快 速 相 應(yīng) 特 性 。 4 要 將 被 控 對(duì) 象 具 有 明 顯 非 線(xiàn) 性 或 時(shí) 變 特 性 的 一 部 分 歸 于 副 對(duì) 象 中 。 5 在 需 要 以 流 量 實(shí) 現(xiàn) 精 確 跟 蹤 時(shí) ， 可 選 流 量 為 副 被 控 量 。 在 這 里 要 注 意 2 和 3 存 在 明 顯 的 矛 盾 ， 將 更 多 的 擾 動(dòng) 包 括 在 副 回 路 中 有 可 能 導(dǎo)致 副 回 路 的 滯 后 過(guò) 大 ， 這 就 會(huì) 影 響 到 副 回 路 的 快 速 控 制 作 用 的 發(fā) 揮 ， 因 此 ， 在 實(shí) 際系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 中 要 兼 顧 2 和 3 的 綜 合 。 四川理工學(xué)院畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文32例 如 ， 附 圖 11 所 示 的 輸入量是氫氮比實(shí)際值。氫氮比的給定值是由 DCS 通過(guò)通訊方式給出，輸出作為副回路的給定值；副回路為低變出口氫含量控制回路，輸入量為低變出口的氫含量，輸出作為次副回路的給定值；次副回路為空氣流量控制回路，輸入為空氣流量，輸出值經(jīng)通訊方式直接送給 DCS，再由 DCS 送給現(xiàn)場(chǎng)的空氣流量控制閥，同時(shí)提出三個(gè)對(duì)回路影響較大的量作為前饋量。. 主、副回路的匹配 1 主 、 副 回 路 中 包 含 的 擾 動(dòng) 數(shù) 量 、 時(shí) 間 常 數(shù) 的 匹 配 設(shè) 計(jì) 中 考 慮 使 二 次 回 路 中 應(yīng) 盡 可 能 包 含 較 多 的 擾 動(dòng) ， 同 時(shí) 也 要 注 意 主 、 副 回 路擾 動(dòng) 數(shù) 量 的 匹 配 問(wèn) 題 。 副 回 路 中 如 果 包 括 的 擾 動(dòng) 越 多 ， 其 通 道 就 越 長(zhǎng) ， 時(shí) 間 常 數(shù) 就越 大 ， 副 回 路 控 制 作 用 就 不 明 顯 了 ， 其 快 速 控 制 的 效 果 就 會(huì) 降 低 。 如 果 所 有 的 擾 動(dòng)都 包 括 在 副 回 路 中 ， 主 調(diào) 節(jié) 器 也 就 失 去 了 控 制 作 用 。 原 則 上 ， 在 設(shè) 計(jì) 中 要 保 證 主 、副 回 路 擾 動(dòng) 數(shù) 量 、 時(shí) 間 常 數(shù) 之 比 值 在 3～ 10 之 間 。 比 值 過(guò) 高 ， 即 副 回 路 的 時(shí) 間 常數(shù) 較 主 回 路 的 時(shí) 間 常 數(shù) 小 得 太 多 ， 副 回 路 反 應(yīng) 靈 敏 ， 控 制 作 用 快 ， 但 副 回 路 中 包 含的 擾 動(dòng) 數(shù) 量 過(guò) 少 ， 對(duì) 于 改 善 系 統(tǒng) 的 控 制 性 能 不 利 ； 比 值 過(guò) 低 ， 副 回 路 的 時(shí) 間 常 數(shù) 接近 主 回 路 的 時(shí) 間 常 數(shù) ， 甚 至 大 于 主 回 路 的 時(shí) 間 常 數(shù) ， 副 回 路 雖 然 對(duì) 改 善 被 控 過(guò) 程 的動(dòng) 態(tài) 特 性 有 益 ， 但 是 副 回 路 的 控 制 作 用 缺 乏 快 速 性 ， 不 能 及 時(shí) 有 效 地 克 服 擾 動(dòng) 對(duì) 被控 量 的 影 響 。 嚴(yán) 重 時(shí) 會(huì) 出 現(xiàn) 主 、 副 回 路 “共 振 ”現(xiàn) 象 ， 系 統(tǒng) 不 能 正 常 工 作 。 2 主 、 副 調(diào) 節(jié) 器 的 控 制 規(guī) 律 的 匹 配 、 選 擇 在 串 級(jí) 控 制 系 統(tǒng) 中 ， 主 、 副 調(diào) 節(jié) 器 的 作 用 是 不 同 的 。 主 調(diào) 節(jié) 器 是 定 值 控 制 ， 副調(diào) 節(jié) 器 是 隨 動(dòng) 控 制 。 系 統(tǒng) 對(duì) 二 個(gè) 回 路 的 要 求 有 所 不 同 。 主 回 路 一 般 要 求 無(wú) 差 ， 主 調(diào)節(jié) 器 的 控 制 規(guī) 律 應(yīng) 選 取 PI 或 PID 控 制 規(guī) 律 ； 副 回 路 要 求 起 控 制 的 快 速 性 ， 可 以 有余 差 ， 一 般 情 況 選 取 P 控 制 規(guī) 律 而 不 引 入 I 或 D 控 制 。 如 果 引 入 I 控 制 ， 會(huì)延 長(zhǎng) 控 制 過(guò) 程 ， 減 弱 副 回 路 的 快 速 控 制 作 用 ； 也 沒(méi) 有 必 要 引 入 D 控 制 ， 因 為 副 回路 采 用 P 控 制 已 經(jīng) 起 到 了 快 速 控 制 作 用 ， 引 入 D 控 制 會(huì) 使 調(diào) 節(jié) 閥 的 動(dòng) 作 過(guò) 大 ， 不利 于 整 個(gè) 系 統(tǒng) 的 控 制 。 3 主 、 副 調(diào) 節(jié)正 反 作 用 方 式 的 確 定 ：一 個(gè) 過(guò) 程 控 制 系 統(tǒng) 正 常 工 作 必 須 保 證 采 用 的 反 饋 是 負(fù) 反 饋 。 串 級(jí) 控 制 系 統(tǒng) 有 兩尹恒：基于 DCS 的氫氮比控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)33個(gè) 回 路 ， 主 、 副 調(diào) 節(jié) 器 作 用 方 式 的 確 定 原 則 是 要 保 證 兩 個(gè) 回 路 均 為 負(fù) 反 饋 。 確 定 過(guò)程 是 首 先 判 定 為 保 證 內(nèi) 環(huán) 是 負(fù) 反 饋 副 調(diào) 節(jié) 器 應(yīng) 選 用 那 種 作 用 方 式 ， 然 后 再 確 定 主 調(diào)節(jié) 器 的 作 用 方 式 。副 調(diào) 節(jié) 器 作 用 方 式 的 確 定 ： 首 先 確 定 調(diào) 節(jié) 閥 ， 出 于 生 產(chǎn) 工 藝 安 全 考 慮 ， 燃 料 調(diào) 節(jié) 閥 應(yīng) 選 用 氣 開(kāi) 式 ， 這 樣 保證 當(dāng) 系 統(tǒng) 出 現(xiàn) 故 障 使 調(diào) 節(jié) 閥 損 壞 而 處 于 全 關(guān) 狀 態(tài) ， 防 止 燃 料 進(jìn) 入 加 熱 爐 ， 確 保 設(shè) 備安 全 ， 調(diào) 節(jié) 閥 的 Kv 0 。 然 后 確 定 副 被 控 過(guò) 程 的 Ko2， 當(dāng) 調(diào) 節(jié) 閥 開(kāi) 度 增 大 ， 燃 料量 增 大 ， 爐 膛 溫 度 上 升 ， 所 以 Ko2 0 。 最 后 確 定 副 調(diào) 節(jié) 器 ， 為 保 證 副 回 路 是 負(fù)反 饋 ， 各 環(huán) 節(jié) 放 大 系 數(shù) (即 增 益 )乘 積 必 須 為 正 ， 所 以 副 調(diào) 節(jié) 器 K 20 ， 副 調(diào) 節(jié) 器作 用 方 式 為 反 作 用 方 式 。 　 　 主 調(diào) 節(jié) 器 作 用 方 式 的 確 定 ： 　 　 爐 膛 溫 度 升 高 ， 物 料 出 口 溫 度 也 升 高 ， 主 被 控 過(guò) 程 Ko1 0。 為 保 證 主 回 路為 負(fù) 反 饋 ， 各 環(huán) 節(jié) 放 大 系 數(shù) 乘 積 必 須 為 正 ， 所 以 副 調(diào) 節(jié) 器 的 放 大 系 數(shù) K 1 0， 主調(diào) 節(jié) 器 作 用 方 式 為 反 作 用 方 式 。 在 圖 26 的 串 級(jí) 控 制 系 統(tǒng) 框 圖 中 可 以 看 到 ， 由 于 副 回 路 可 以 簡(jiǎn) 化 成 一 個(gè) 正 作 用方 式 環(huán) 節(jié) ， 主 對(duì) 象 作 用 方 式 為 正 ， 主 測(cè) 量 變 送 環(huán) 節(jié) 為 正 。 根 據(jù) 單 回 路 控 制 系 統(tǒng) 設(shè)計(jì) 中 介 紹 的 閉 合 系 統(tǒng) 必 須 為 負(fù) 反 饋 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 原 則 ， 即 閉 環(huán) 各 環(huán) 節(jié) 比 例 度 乘 積 必須 為 正 ， 故 主 調(diào) 節(jié) 器 均 選 用 反 作 用 調(diào) 節(jié) 器