【正文】 使用Cygnal單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的核心,增強(qiáng)了系統(tǒng)功能,提高了可靠性和穩(wěn)定性,降低了成本。其中燃燒控制是保證經(jīng)濟(jì)燃燒和安全燃燒的一大關(guān)鍵問題，在鍋爐燃燒系統(tǒng)中，希望燃料與空氣成一定的比例，然而燃料的使用量取決于蒸汽量（負(fù)荷）的需要，通常用蒸汽的壓力來反映。第五章 結(jié)束語熱力電廠的鍋爐控制系統(tǒng)可以分為汽包水位控制系統(tǒng)和燃燒控制系統(tǒng)。 生成MPI硬件工作站 打開STEP 7，首先執(zhí)行菜單命令【File】→【New...】創(chuàng)建一個(gè)S7項(xiàng)目，并命名為“全局?jǐn)?shù)據(jù)”。應(yīng)用GD通信，就要在CPU中定義全局?jǐn)?shù)據(jù)塊，這一過程也稱為全局?jǐn)?shù)據(jù)通信組態(tài)。全局?jǐn)?shù)據(jù)環(huán)中的每個(gè)CPU可以發(fā)送數(shù)據(jù)到另一個(gè)CPU或從另一個(gè)CPU接收。這樣，發(fā)送全局?jǐn)?shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)，對(duì)于接收方來說是“透明的”。參與全局?jǐn)?shù)據(jù)包交換的CPU構(gòu)成了全局?jǐn)?shù)據(jù)環(huán)（GD Circle）。在MPI分支網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)全局?jǐn)?shù)據(jù)共享的兩個(gè)或多個(gè)CPU中，至少有一個(gè)是數(shù)據(jù)的發(fā)送方，有一個(gè)或多個(gè)是數(shù)據(jù)的接收方。 全局?jǐn)?shù)據(jù)（GD）通信方式以MPI分支網(wǎng)為基礎(chǔ)而設(shè)計(jì)的。用STEP 7軟件包中的Configuration功能為每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)MPI地址和最高地址，最好標(biāo)在節(jié)點(diǎn)外殼上；然后對(duì)PG、OP、CPU、CP、FM等包括的所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行地址排序，連接時(shí)需在MPI網(wǎng)的第一個(gè)及最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)接入通信終端匹配電阻。流程圖如下：圖417采樣子程序流程圖詳細(xì)程序見附錄。菜單命令“View→Display→Symbolic Information“用來打開或關(guān)閉符號(hào)信息。(2)在“Block“（塊）標(biāo)簽頁中，可以選擇生成功能塊時(shí)是否同時(shí)生成背景數(shù)據(jù)塊、功能塊是否有多重背景功能?？梢杂眉糍N板在塊內(nèi)部和塊之間復(fù)制和粘貼網(wǎng)絡(luò)，可以用Ctrl鍵。 邏輯塊邏輯塊包括組織塊OB、功能塊FB和功能FC。用菜單命令“View”→”Columns R,O,M,C,CC”可以選擇是否顯示表中的” R,O,M,C,CC “列，它們分別表示監(jiān)視屬性、在WinCC里是否被控制和監(jiān)視、信息屬性、通信屬性和出點(diǎn)控制。(1) 生成與編輯符號(hào)表CPU將自動(dòng)地為程序中的全局符號(hào)加雙引號(hào)，在局部變量的前面自動(dòng)加““號(hào)。表45 6ES7 3317KF02 模擬量輸入模塊的參數(shù)關(guān)系積分時(shí)間20100基本轉(zhuǎn)換時(shí)間（ms，包括積分時(shí)間）31722102附加測(cè)量電阻轉(zhuǎn)換時(shí)間（ms）1111附加開路監(jiān)控轉(zhuǎn)換時(shí)間（ms）10101010附加測(cè)量電阻和開路監(jiān)控轉(zhuǎn)換時(shí)間（ms）16161616精度（位，包括符號(hào)位）912124干擾抑制頻率（Hz）400605010模塊的基本響應(yīng)時(shí)間（ms，所有通道使能24136176816（4）設(shè)置模擬值的平滑等級(jí)在平滑參數(shù)的四個(gè)等級(jí)（無，低，平均，高）中進(jìn)行選擇。（2）模塊測(cè)量范圍的選擇“4DMU”是4線式傳感器電流測(cè)量；“R4L”是4線式熱電阻；“TCI”是熱電偶；“E”表示測(cè)量種類為電壓。 硬件組態(tài)與參數(shù)設(shè)置 S7300的硬件組態(tài)窗口 CPU屬性設(shè)置對(duì)話框表44 時(shí)鐘存儲(chǔ)器各位對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘脈沖周期與頻率位76543210周期（s）21頻率（Hz）12510在CPU處于STOP模式下進(jìn)行。（2）通信組態(tài)① 網(wǎng)絡(luò)連接的組態(tài)和顯示；② 設(shè)置用MPI或者PROFIBUSDP連接的設(shè)備之間的周期性數(shù)據(jù)傳送的參數(shù)。 7的硬件組態(tài)與診斷功能（1）硬件組態(tài)① 系統(tǒng)組態(tài)：選擇硬件機(jī)架，模塊分配給機(jī)架中希望的插槽。（2）符號(hào)表編輯器（3）增強(qiáng)的測(cè)試和服務(wù)功能設(shè)置斷點(diǎn)、強(qiáng)制輸入和輸出、多CPU運(yùn)行(僅限于57一400)，重新布線、顯示交叉參考表、狀態(tài)功能、.直接下載和調(diào)試塊、.同時(shí)監(jiān)測(cè)幾個(gè)塊的狀態(tài)等。STEP 7的授權(quán)在軟盤中。STEP7具有以下功能:硬件配置和參數(shù)設(shè)置、通信組態(tài)、編程、測(cè)試、啟動(dòng)和維護(hù)、文件建檔、運(yùn)行和診斷功能等。2. 狀態(tài)字寄存器(16 位)首次檢測(cè)位（）:若該位的狀態(tài)為0，則表明一個(gè)梯形邏輯網(wǎng)絡(luò)的開始，或指令為邏輯串的第一條指令；邏輯運(yùn)算結(jié)果(RLO)：該位用來存儲(chǔ)執(zhí)行位邏輯指令或比較指令的結(jié)果；狀態(tài)位（STA）；OR 位暫存邏輯“與”的操作結(jié)果(先與后或):算術(shù)運(yùn)算或比較指令執(zhí)行時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，溢出位OV被置1；OV 位被置1時(shí)溢出狀態(tài)保持位05位也被置1，OV位被清0時(shí)05仍保持為1，用于指明前面的指令執(zhí)行過程中是否產(chǎn)生過錯(cuò)誤；條件碼 1(CC1 )和條件碼0(CCO)綜合起來用于表示在累加器1中產(chǎn)生的算術(shù)運(yùn)算或邏輯運(yùn)算的結(jié)果與0的大小關(guān)系、比較指令的執(zhí)行結(jié)果或移位指令的移出位狀態(tài)；二進(jìn)制結(jié)果位(BR)在一段既有位操作又有字操作的程序中，用于表示字操作結(jié)果是否正確?？梢园醋止?jié)(plB或pQB)、字(Plw或PQw)或雙字(PID或PQD)存取，不能以位為單位存取PI和PO。4. 計(jì)數(shù)器(C)存儲(chǔ)器區(qū)計(jì)數(shù)值(0一999) 可以用二進(jìn)制或BCD碼方式讀取。在掃描循環(huán)中，用戶程序計(jì)算輸出值，并將它們存入過程映像輸出表(prcoess image output，PIQ).在循環(huán)掃描結(jié)束時(shí)將過程映像輸出表的內(nèi)容寫入數(shù)字量輸出模塊。(2) BLOCK(塊):指定一個(gè)塊用作輸入和輸出，實(shí)參應(yīng)為同類型的塊 。星期天的代碼為1，星期一星期六的代碼為2~7。OB塊根據(jù)操作系統(tǒng)調(diào)用的條件（如時(shí)間中斷和報(bào)警中斷等）分成幾種類型，這些類型有不同的優(yōu)先級(jí)，高優(yōu)先級(jí)的OB可以中斷低優(yōu)先級(jí)的OB。S7 SCL 編程語言適合于熟悉高級(jí)編程語言(例如隊(duì)SCAL或C語言)的人使用。設(shè)計(jì)高級(jí)應(yīng)用程序時(shí)建議使用語句表。 PLC的編程語言在SETP7編程軟件中，如果程序塊沒有錯(cuò)誤，并且被正確地劃分為網(wǎng)絡(luò)，在梯形圖、功能塊圖和語句表之間可以轉(zhuǎn)換。IEC 6ll313廣泛地應(yīng)用PLC、DCS和工控機(jī)、“軟件PLC”、數(shù)控系統(tǒng)、RTU等產(chǎn)品。放開開關(guān)，使它回到STOP位置，然后又回到MRES，“STOP”LED以2Hz的頻率至少閃動(dòng)3s，表示正在執(zhí)行復(fù)位，最后“STOP”LED一直亮。（停止）位置：不執(zhí)行用戶程序，可以讀出和修改用戶程序。SF（系統(tǒng)出錯(cuò)/故障顯示，紅色）：CPU硬件故障或軟件錯(cuò)誤時(shí)亮。從IB256開始，給每一個(gè)模擬量模塊分配8個(gè)字。計(jì)數(shù)器的技術(shù)范圍為1999，定時(shí)器的定時(shí)范圍為10ms9990ms。循環(huán)時(shí)間(CycleTime)是指操作系統(tǒng)執(zhí)行一次循環(huán)操作所需的時(shí)間，又稱為掃描循環(huán)時(shí)間(Scan CycleTime)或掃描周期。在起動(dòng)完成后，不斷地循環(huán)調(diào)用OB1，在OB1中可以調(diào)用其它邏輯塊(FB，SFB，F(xiàn)C或SFC)。第4章 軟件設(shè)計(jì)S7300/400屬于模塊式PLC，主要由機(jī)架、CPU模塊、信號(hào)模塊、功能模塊、接口模塊、通信處理器、電源模塊和編程設(shè)備等組成。重新啟動(dòng)的過程則是開啟引風(fēng)機(jī)，慢慢開大鼓風(fēng)機(jī)，隨爐溫升高慢慢加大爐排進(jìn)行速度。啟?？刂?鍋爐采用煤粉燃燒。事故保護(hù):這主要是由于某種原因造成循環(huán)水停止或循環(huán)量過小，以及鍋爐內(nèi)水溫太高，出現(xiàn)汽化。操作臺(tái)采用儀表控制系統(tǒng)，必要時(shí)進(jìn)行兩種運(yùn)行方式的相互切換，以便在不同鍋爐控制需要間切換。其它附件包括1個(gè)操作臺(tái)，1個(gè)配電柜、2個(gè)控制柜等。感器壽命極長(zhǎng)。在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，上位機(jī)完成參數(shù)設(shè)定和狀態(tài)監(jiān)控，PLC負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)控制程序的運(yùn)行。本設(shè)計(jì)中所用模糊自整定PID控制算法，通過對(duì)西門子公司的S7300PLC處理器編程來實(shí)現(xiàn)，采集誤差信號(hào)和誤差變化量信號(hào)，將其模糊化到語言變量的論域，采用離線計(jì)算的方法將模糊規(guī)則制成模糊查詢表，通過在線方式查詢模糊控制量輸出，最后將PID參數(shù)校正量與基準(zhǔn)量相加，獲得PID參數(shù)的即時(shí)值，最后進(jìn)行PID運(yùn)算計(jì)算得到控制對(duì)象執(zhí)行器。鍋爐生產(chǎn)過程由鍋爐本體和爐排電機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)及其變頻器等輔機(jī)組成，輔機(jī)的運(yùn)行就由PLC控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐生產(chǎn)過程的設(shè)計(jì)。圖34為鍋爐房供暖系統(tǒng)監(jiān)測(cè)示意圖。在用戶供暖需要的情況下，S7300 PLC控制給水閥、輸煤量、鼓風(fēng)量與引風(fēng)量，使保持鍋爐的出水溫度穩(wěn)定，爐膛負(fù)壓穩(wěn)定，煙氣穩(wěn)定，使燃料能量最充分地燃燒，以取得最大的熱效率。故需要設(shè)計(jì)新的控制系統(tǒng)以達(dá)到降低能耗，改善環(huán)境污染，減小操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。(2)控制設(shè)備落后，通過擋風(fēng)板對(duì)鼓風(fēng)量和引風(fēng)量進(jìn)行控制，大量的能源浪費(fèi)在擋風(fēng)板上，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。本系統(tǒng)中根據(jù)鼓風(fēng)量的變化，對(duì)引風(fēng)量進(jìn)行前饋控制。（3）調(diào)節(jié)鼓風(fēng)量和引風(fēng)量，保持爐膛壓力在一定的負(fù)壓范圍內(nèi)。出水溫度的設(shè)定值與室外溫度以及消耗熱量（負(fù)荷）的變化相關(guān)，以出水溫度為信號(hào)，改變?nèi)济毫亢惋L(fēng)煤比，達(dá)到出水溫度與設(shè)定值一致。鍋爐燃燒系統(tǒng)是一個(gè)多變量輸入、多變量輸出、大慣性、大滯后且相互影響的一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)。（3）累計(jì)熱量計(jì)算根據(jù)熱力學(xué)基本原理，在某一時(shí)間內(nèi)，鍋爐的總供熱量為: （）式中:t 累計(jì)時(shí)間，S。但是目前大部分供暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷值大于需要值，選用的散熱器面積隨之增大，造成系統(tǒng)的供回水溫度達(dá)不到設(shè)計(jì)值，相應(yīng)的運(yùn)行參數(shù)值也不符合理論計(jì)算值。當(dāng)用戶的供回水溫差小于熱源總供回水溫差時(shí)，a=，偏差大時(shí)取較小值，偏差小時(shí)取較大值。V用戶的熱水流量，m3/h。將其應(yīng)用到暖通空調(diào)制冷行業(yè)，能達(dá)到明顯的節(jié)能效果，被稱為80年代暖通制冷空調(diào)的兩大突破之一。需要注意的是，上述離心機(jī)械設(shè)備的工作特性，雖然都遵守比例定律，但在工程實(shí)際中，風(fēng)機(jī)和水泵卻存在明顯的不同之處。在變頻、變極、串級(jí)三種高效調(diào)速方法中，由于后兩種調(diào)速方式要改變?cè)须姌O的定子繞組極對(duì)數(shù)和原有基礎(chǔ)位置等，不如變頻調(diào)速方法容易采用，因此變頻調(diào)速的方法目前應(yīng)用較廣。從下表的幾種選擇可以看出，變頻調(diào)節(jié)風(fēng)量節(jié)能最顯著，擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量耗能最嚴(yán)重。（3）風(fēng)機(jī)、水泵的軸功率對(duì)于流量變化較大的風(fēng)機(jī)、水泵，采取調(diào)速的方法改變流量，是節(jié)電的有效方法。如果風(fēng)量下降20%，可以采用調(diào)速的方法使轉(zhuǎn)速下降20%,%。H全壓， kPa。用變頻器來對(duì)異步交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速，是八十年代末迅速發(fā)展成熟的一項(xiàng)高新技術(shù)。從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加，設(shè)備使用壽命縮短，設(shè)備維護(hù)、維修費(fèi)用居高不下。 鍋爐系統(tǒng)控制的對(duì)象通常在鍋爐燃燒系統(tǒng)中，根據(jù)生產(chǎn)需要對(duì)風(fēng)速、風(fēng)量、溫度等指標(biāo)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)以適應(yīng)用戶要求和運(yùn)行工況。煙氣在煙道中沖刷對(duì)流管束以及下鍋筒放出熱量后，進(jìn)入尾部煙道，然后經(jīng)引風(fēng)機(jī)和煙囪排入大氣。對(duì)流煙道是由煙墻隔成的。 最佳過剩空氣系數(shù)與負(fù)荷的關(guān)系圖鑒于以上這些采用氧量計(jì)的燃燒過程的弊端，在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)采用以單片機(jī)為核心的爐膛溫度為被控量的燃燒控制系統(tǒng)。(2)鍋爐生產(chǎn)過程中，煙道漏風(fēng)增加、煤質(zhì)變化、鍋爐結(jié)垢等原因都會(huì)對(duì)最佳含氧量模型的參數(shù)產(chǎn)生影響。、爐排轉(zhuǎn)速、煤層厚度不均勻等原因引起的燃料方面的擾動(dòng)，其最佳過?？諝饴室嘤休^大變化，使得單純的PID控制很難實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)燃燒。雖然存在多種原因，但空氣與煤粉的比例(風(fēng)煤比)是否合適，則是影響燃燒效率的關(guān)鍵因素。副環(huán)燃料控制器根據(jù)主環(huán)輸出與前饋信號(hào)(即外擾)的合成指令去控制進(jìn)入鍋爐的燃料量，克服燃料量波動(dòng)，從而使壓力保持在穩(wěn)定范圍之內(nèi)。因此，控制蒸汽壓力，是安全生產(chǎn)的需要，是維持負(fù)荷設(shè)備正常工作的需要，也是保證燃燒經(jīng)濟(jì)性的需要。蒸汽壓力過或過高，對(duì)于金屬導(dǎo)管和負(fù)荷設(shè)備都是不利的。負(fù)壓偏正，爐膛要向外噴火，不利于安全生產(chǎn)，有害于環(huán)境衛(wèi)生。過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)常采用減溫水流量作為操縱變量，但由于控制通道的時(shí)間常數(shù)及滯后都較大，組成單回路控制系統(tǒng)往往不能滿足要求，以減溫水的出口溫度為副參數(shù)，可以提高對(duì)過熱蒸汽溫度的控制質(zhì)量?？刂迫蝿?wù)是是過熱器出口溫度維持在允許的范圍內(nèi)，并且保護(hù)過熱器使管壁的溫度不超過允許的工作溫度。但是，當(dāng)給水壓力波動(dòng)引起給水流量發(fā)生變化時(shí)，雙沖量控制方法只有當(dāng)水位發(fā)生變化后才能進(jìn)行控制，因此就不能迅速克服給水壓力變化對(duì)水位的影響。對(duì)中小型鍋爐，由于汽包相對(duì)對(duì)于負(fù)荷而言容量較大，水位受到擾動(dòng)的反應(yīng)速度較慢，虛假水位現(xiàn)象不是很嚴(yán)重。常用的水位控制系統(tǒng)有以下三種:單沖量給水控制系統(tǒng)，即以水位為唯一調(diào)節(jié)信號(hào)的單參數(shù)、單回路控制系統(tǒng)。水位過高會(huì)導(dǎo)致蒸汽帶水進(jìn)入過熱器并在過熱器管內(nèi)結(jié)垢，影響傳熱效率，嚴(yán)重的將引起過熱器爆管。在熱電廠中，以單位機(jī)組為控制對(duì)象，可以討論的控制系統(tǒng)有，鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)、燃燒過程控制系統(tǒng)以及過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)，過熱蒸汽溫度控制又包括過熱蒸汽溫度控制和再熱蒸汽溫度控制。主凝結(jié)水通過凝結(jié)水泵送入低壓加熱器，有汽輪機(jī)抽出部分蒸汽后再進(jìn)入除氧器，在其中通過繼續(xù)加熱除去溶于水中的各種氣體（主要是氧氣）。爐給水先進(jìn)入省煤器預(yù)熱到接近飽和溫度，后經(jīng)蒸發(fā)器受熱面加熱為飽和蒸