【正文】 綜上所述，基于組態(tài)軟件的鍋爐監(jiān)控控制系統(tǒng)是現(xiàn)在很實用經(jīng)濟的控制實施方式。2 集中顯示操作，微機顯示屏取代了龐大的現(xiàn)實操作盤，過程信號以多種畫面或數(shù)據(jù)形式顯示，運行員利用鍵盤操作，實現(xiàn)集中管理大大提高了鍋爐系統(tǒng)的效率，減少了錯誤操作。但是這些是除了管道，還有鍋爐本身后的概算。液位傳感器： 數(shù)字磁致伸縮液位傳感器主要性能指標(biāo)： 油位、水位、一至五點溫度數(shù)據(jù)輸出測量范圍：～6m 重復(fù)精度：優(yōu)于 ％. 分辨率：150 m?輸出模式：RS－485 供電電源：15～ 防爆等級：ExiaⅡBT5 溫度系數(shù)：50ppm/℃ 溫度輸出精度：177。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動化過程中占有重要的地位。技術(shù)指標(biāo)：壓力范圍 100KPa～0～5KPa…60MPa….300MPa 過載能力 2 倍(更高可選) 工作電壓 15～36VDC（典型 24VDC）信號輸出 4～20mA （電壓輸出可選）滿量程輸出 4～20mA （電壓輸出可選） 綜合精度 0．15%F．S工作溫度范圍 30～85℃ 溫度補償范圍 25～80℃ 液位測量儀表的選型 液位檢測是對設(shè)備和容器中液體量多少的度量。因此，對選擇合適的儀表對生產(chǎn)過程有著重要的意義。 壓力測量儀表的選型 壓力是工業(yè)生產(chǎn)過程中重要工藝參數(shù)之一。 ：在安裝面板上開具 4545mm178。技術(shù)指標(biāo)：響應(yīng)速度：典型值≤5s控溫范圍： 0～50℃，控制精度：1℃溫度啟控： 可由用戶自行設(shè)定，回差 4～6℃工作電壓： AC220V177。因此，選擇合適的溫度測量儀表，就可以對溫度進行準(zhǔn)確的測量和可靠的控制。 溫度測量儀表的選型溫度是一個重要的物理量，它是國際單位制(SI)7 個基本物理量之一，也是工業(yè)生產(chǎn)過程中的主要工藝參數(shù)之一。 能 否 保 持 正常 工 作 直 接 影 響 自 動 調(diào) 節(jié) 系 統(tǒng) 的 安 全 性 和 可 靠 性 。 它 也 采 用 適 當(dāng) 的 執(zhí) 行 元 件 ， 但 要 求 與 調(diào)節(jié) 機 構(gòu) 不 同 。 調(diào) 節(jié) 機 構(gòu) 通 過 執(zhí) 行 元 件 直 接 改 變 生 產(chǎn) 過 程 的 參 數(shù) ， 使 生 產(chǎn) 過 程 滿 足 預(yù) 定的 要 求 。需要指出的是下面所得到的結(jié)果都是在以下條件得到的：設(shè)定壓力=100KPa，設(shè)定液位=50cm，設(shè)定T1=500C，P=P1=30,I=I1=20,D=D1=0,P2=P3=40,I2=I3=20,D2=D3=0,P4=P5=50,I4=I5=20,D4=D5=0。下面我們將運行結(jié)果用我們監(jiān)控系統(tǒng)中的各個功能列出來。等這些都準(zhǔn)備好后我們就點擊點火按鈕系統(tǒng)就開始運行，同時我們在界面上也能看到我們自己設(shè)置的各個輸出值。當(dāng)我們進入運行界面時我們要做的就是把各個設(shè)定值寫入相應(yīng)的模塊。 菜單組態(tài)：所有換面的切換按鈕、打印功能按鈕、系統(tǒng)登錄退出按鈕、幫助按鈕、系統(tǒng)時鐘、操作員權(quán)限顯示等功能按鈕。 管理員層: 最高權(quán)限，可進行一切操作。 操作員層：只能對設(shè)定好的畫面進行切換、操作和監(jiān)視，無權(quán)更改參數(shù)及退出和最小化系統(tǒng)。 報表組態(tài)：按工藝要求制作的班報表及月報表，即利用 DDE 方式將實時數(shù)據(jù)庫的資料輸出到 EXCEL 中生成報表數(shù)據(jù)，并進行相關(guān)的鏈接及設(shè)定打印時間，班報表自動打印，而月報表是人工操作打印。每臺鍋爐設(shè)計有 9 個操作畫面`，具體是：鍋爐本體流程圖、調(diào)節(jié)系統(tǒng)畫面、參數(shù)顯示畫面、電氣操作畫面、報表顯示畫面、綜合趨勢圖畫面、回路整定畫面、報警總貌畫面、設(shè)定參數(shù)畫面。 建立數(shù)據(jù)庫：監(jiān)控組態(tài)的工作首先是建立實時數(shù)據(jù)庫，其前提是在完成連續(xù)控制圖、梯形邏輯圖的設(shè)計后，將相關(guān)的回路點、信號點、寄存器點、報警點等點名存入實時數(shù)據(jù)庫。其包括動態(tài)顯示、歷史趨勢記錄、報警、控制策略組件等。監(jiān)控系統(tǒng)提供了豐富的標(biāo)準(zhǔn)處理算法，根據(jù)所測得的運行參數(shù)，將這些導(dǎo)出量計算出來。歷史記錄的數(shù)據(jù)可有多種顯示方式，例如曲線、特定圖形、報表等顯示方式；此外歷史記錄的數(shù)據(jù)還可以由以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的多種應(yīng)用軟件所應(yīng)用。設(shè)有專門的報警事件日志，用以記錄報警／事件信息和操作員的變化等。報警相關(guān)的顯示功能使用戶定義的顯示畫面與每個點聯(lián)系起來，這樣，當(dāng)報警發(fā)生時，操作員可立即訪問該報警點的詳細信息和按照所推薦采取的應(yīng)急措施進行處理。同時，對報警的檔案管理可使業(yè)主對于鍋爐運行的各種問題、弱點等了如指掌。 綜合分析及時發(fā)出控制指令：監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測到的鍋爐運行數(shù)據(jù)，按照設(shè)定好的控制策略，發(fā)出控制指令，調(diào)節(jié)鍋爐系統(tǒng)設(shè)備的運行，從而保證鍋爐高效、可靠運行。 圖 虛擬設(shè)備窗口 系統(tǒng)簡介 監(jiān)控系統(tǒng)的功能圖 PID 控制參數(shù)框圖實時準(zhǔn)確檢測鍋爐的運行參數(shù)：為全面掌握整個系統(tǒng)的運行工況，監(jiān)控系統(tǒng)將實時監(jiān)測并采集鍋爐有關(guān)的工藝參數(shù)、電氣參數(shù)、以及設(shè)備的運行狀態(tài)等。這就不難看出腳本程序中的 OP1 到 OP6 就是各個控制器的輸出信號。在關(guān)聯(lián)中都指出了 PV 值對象，SV 值對象，OP 值對象，控制器的正反作用等。至于 PID 參數(shù)的實現(xiàn)是通過在設(shè)備窗口建立了六個虛擬的 PID 控制軟設(shè)備，如圖 所示。也就是說本文沒有涉及到通訊的功能。圖 腳本程序輸入框 腳本程序說明一般的控制都是通過把控制器輸出的信號傳遞給執(zhí)行器（一般都為控制閥） ，執(zhí)行器處理這些信號然后達到控制的目的。需要指出的是這些腳本程序都是 MCGS 內(nèi)部提供的一些僅供試驗用的。 圖 腳本程序輸入框圖 所對應(yīng)的是圖 中的鍋爐監(jiān)控窗口的屬性中的循環(huán)腳本中的程序。當(dāng)然我們用到的每個數(shù)據(jù)對象都要在實時數(shù)據(jù)庫里面定義，如圖 所示。 （這里所獲得的圖是在 MCGS 環(huán)境下的） 圖 鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)的液位控制系統(tǒng)與燃燒控制系統(tǒng) （MCGS 組態(tài)畫面）圖 鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)的過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng) （MCGS 組態(tài)畫面） 組態(tài)過程我們打開 MCGS 組態(tài)軟件，在工作臺上的用戶窗口新建若干窗口分別對其命名，如圖 所示。 圖 過熱蒸汽溫度控制簡圖 工程的組態(tài) 基于 MCGS 組態(tài)軟件的人機界面圖前面我們已經(jīng)一一介紹了鍋爐控制系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)的控制設(shè)計方案，現(xiàn)在我們就這些方案在 MCGS 中組態(tài)出來。需要指出的是，由于不同的工藝情況，過熱蒸汽溫度被控過程的控制難度具有極大的差異，假若減溫器采用混合器，而且在減溫器出口有允許安裝測溫元件，對于這種情況我們就采用如圖 的控制方案，這樣能得到滿意的控制效果。 圖 鍋爐燃燒系統(tǒng)簡圖 過熱蒸汽溫度控制 過熱蒸汽的溫度是鍋爐生產(chǎn)過程的重要參數(shù)，一般由鍋爐和汽輪機生產(chǎn)的工藝確定。基于這一點我們還要控制送風(fēng)量，在這里我們選用主蒸汽（飽和蒸汽）的壓力去控制送風(fēng)量。前面我們也介紹過主蒸汽（飽和蒸汽）和爐膛壓力對整個燃燒系統(tǒng)的重要性這里就不做敘述。由于低氧燃燒時過?？諝庀禂?shù)很小，在符合變動時更應(yīng)該注意燃料量與空氣量的配合恰當(dāng)，否則會產(chǎn)生不完全燃燒，引起爐膛爆炸，受熱面污染，尾部再燃等事故。對于現(xiàn)代大型的燃油鍋爐，多采用微正壓燃燒。如圖 所示： 圖 汽包水位控制簡圖 燃燒控制系統(tǒng)的設(shè)計 現(xiàn)代鍋爐中可以分為燃油鍋爐和燃煤鍋爐。汽包水位的控制手段主要是控制給水量，基于這一原理我們可以用汽包的液位去控制給水量，這樣構(gòu)成的是單回路控制系統(tǒng)。下面我們就將三個環(huán)節(jié)的設(shè)計方案一一介紹。 第 4 章 鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 設(shè)計方案由于鍋爐是一個復(fù)雜的控制對象，所以我們要想對其進行全面的監(jiān)控是很難做到的，在前面我們也都講過鍋爐可以分成為若干個控制環(huán)節(jié)進行控制，所以我們設(shè)計的時候也要這么考慮。?很難直接測量，但是可用煙氣氧含量百分數(shù) A0來衡量。過剩空氣量常用過?？諝庀禂?shù) 來表示，即實際空氣量 QP與理論空氣量 QT?之比為： = QP/QT ()因此， 是衡量經(jīng)濟燃燒的一種指標(biāo)。由于煙氣的熱損失占鍋爐熱損失的絕大部分，當(dāng)過剩空氣增多時，一方面使?fàn)t膛溫度降低；另一方面使煙氣熱損失增多。根據(jù)燃燒反應(yīng)方程式，可以計算出使燃料完全燃燒時所需要的氧量，從而可以得到所需的空氣量，稱為理想空氣 QT。目前常用的是煙氣中的含氧量。這些因素都不同程度的影響到燃料的不完全燃燒或空氣的過量，造成爐子熱效率下降。但是假若配置的是燃料量與空氣量固定的比值控制系統(tǒng)，卻因為以下原因，并不能保證在整個生產(chǎn)過程中始終保持經(jīng)濟燃燒。當(dāng)送風(fēng)量或引風(fēng)量單獨改變時，爐膛負壓慣性變化很小，故可以將爐膛負壓對象近似看成是一個時間常數(shù)很小的一階慣性環(huán)節(jié)。（2）爐膛壓力對象特性為了保證爐膛安全，一般要求爐膛壓力略小于大氣壓力，所以爐膛壓力一般稱之為爐膛負壓。當(dāng)然主蒸汽壓力的變化反映了鍋爐生產(chǎn)的蒸汽量和汽輪機消耗的蒸汽量相適應(yīng)的程度，為此我們要設(shè)置蒸汽壓力控制系統(tǒng)，這也是有氣壓的動態(tài)特性決定的。其它的都可以看做是一個比例環(huán)節(jié)。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)。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。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。對于這種假水位現(xiàn)象，在設(shè)*計方案時必須注意 [8]。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） 。 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。但是這樣的工藝流程安排對過熱器