【正文】 本系統(tǒng)下位機采用美國 GE Fanuc自動化公司的 系列 90TM30 PLC可編程序控制器實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控。 2 PLC 與過程監(jiān)控軟件的選擇 世界著名廠家的可編程控制器及過程監(jiān)控軟件如表 11 所列。同時，系統(tǒng)監(jiān)控軟件如也選擇統(tǒng)一廠家的 ， 將使系統(tǒng)軟件和硬件設(shè)備有機結(jié)合，可保證系統(tǒng)運行可靠性、穩(wěn)定性。鑒于國外 DCS系統(tǒng)硬件成本較高 ， 本著即要充分考慮設(shè)備的先進性、運行可靠性、實用性、可維護性，又要保證滿足系統(tǒng)功能設(shè)計要求，使先進的監(jiān)控手段得以實現(xiàn)，并要為廠家降低經(jīng)費投入的硬件設(shè)備選擇原則，系統(tǒng)硬件設(shè)備可以采用國產(chǎn)的 DCS 系統(tǒng)或國外的 PLC 計算機控制系統(tǒng) 。它是分布式計算機控制系統(tǒng) （ DCS） 和可編程邏輯控制器 （ Programmable Logic Controllers， PLC） 計算機 控制系統(tǒng)的性能及特點的具體體現(xiàn)，是目前國內(nèi)外普遍采用的先進的手段。 其次系統(tǒng)生產(chǎn)過程的重要參數(shù)和設(shè)備運行狀態(tài)進行實時控制及檢測，以往采用眾多數(shù)字顯示儀表進行現(xiàn)場參數(shù)檢測的方法被取代為計算機分組畫面檢測 ， 同時實時趨勢畫面 ， 歷史趨勢畫面，更加有利于多手段、多方面集中監(jiān)測生產(chǎn)過程運行狀態(tài)。合理地原材料消耗及實時性的準(zhǔn)確匯總、科學(xué)的報表統(tǒng)計，它關(guān)系到生產(chǎn)管理、成本核算、提高經(jīng)濟效益大問題 。 控制設(shè)備的選擇：首先系統(tǒng)還需對原水量、蒸汽產(chǎn)量及燃料消耗量進行流量計量，以便工廠進行投入產(chǎn)出核算，它是現(xiàn)代數(shù)據(jù)信息處理技術(shù)的重要研究方面。其控制對象方面：受約束的 MIMO（ 多輸入多輸出 ） 系統(tǒng)，控制目標(biāo)考慮操作條件的最優(yōu)化。 29 2 288 附錄 1 255 結(jié) 論 24 調(diào)節(jié)器組態(tài)設(shè)計 222 CIMPLICITY HMI 運行環(huán)境 222 監(jiān)控軟件 CIMPLICITY HMI 簡介 144 PID 調(diào)節(jié)器 PLC 編程 133 控制算法 133 PID 控制算法 133 第 4 章 PID 控制算法及 PLC 編程 10 I/O 地址分配 9 PLC 安裝結(jié)構(gòu)及設(shè)備組態(tài) 9 系列 GE9030 PLC 特點 6 第 3 章 系列 GE9030 PLC 4 自控模型 1 設(shè)備的選擇 目 錄 V 摘 要 其控制對象方面：受約束的 MIMO（多輸入多輸出）系統(tǒng)，控制目標(biāo)考慮操作條件的最優(yōu)化。它避免了只憑經(jīng)驗和試湊法設(shè)計模糊控制器所存在的困難和盲目性，有效地提高了模糊控制器的控制品質(zhì)， FNN 的結(jié)構(gòu)考慮了模糊推理及模糊規(guī)則，主要解決的問題是：規(guī)則的完整性、規(guī)則的優(yōu)化和控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性； PID 自調(diào)整、自校正主要采用不同的優(yōu)化方法對參數(shù)進行自調(diào)整；預(yù)測函數(shù)控制、廣義預(yù)報自適應(yīng)控制、模型參考自適應(yīng)控制等基于模型的控制方法發(fā)展的比較少，具體在實際應(yīng)用過程中應(yīng)用的則更少；前敘的各種汽包水位控制策略各有優(yōu)缺點，引入汽包水位噪聲的因素， 并基于這些控制策略開發(fā)新的控制策略將是項很有意義的工作，也是可行的 [1112]。 先進控制策略的發(fā)展主要向預(yù)先控制、自適應(yīng)控制、智能控制、模擬控制等方面發(fā)展。一般是儀表的微機化或 DCS系統(tǒng) [89]。微機監(jiān)控裝置經(jīng)歷了以下幾個階段：單板機、單片機、一般微機配工業(yè)接口板、工控機、可編程調(diào)節(jié)器、 DCS集中分散型系統(tǒng)及 PLC計算機控制系統(tǒng)，其發(fā)展過程體現(xiàn)了設(shè)備檔次由低到高，由通用微機設(shè)備到工業(yè)專用設(shè)備，由自制設(shè)備到產(chǎn)品化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的演 變過程。 PLC 實現(xiàn)的計算機控制系統(tǒng)可以提高 鍋爐設(shè)備的 自動化控制水平，降低工作人員的勞動強度，取得了較好的經(jīng)濟和社會效益 [46]。在鍋爐水位控制系統(tǒng)中，將 PID 算法融于 PLC 控制系統(tǒng)，取得了良好的控制效果。研究汽包內(nèi)部實際水位與理想水位差值的成因，并設(shè)法修正和消除這個差值，合理控制汽包水位，保證鍋爐安全運行有著重要的現(xiàn)實意義。 鍋爐汽包水 位控制的任務(wù)是控制給水流量，使其與蒸發(fā)量保持平衡，維持鍋筒內(nèi)水位在允許的范圍內(nèi)變化。它主要受考慮汽包內(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)。即假水位現(xiàn)象同時高性能的鍋爐產(chǎn)生的蒸汽流量很大，而鍋筒的體積相對來說較小，所以鍋爐水位控制顯得非常重要 [12]。汽包水位是保證鍋爐安全運行的必要條件。 用 GE9030 PLC來 實現(xiàn)鍋爐汽包 水位 監(jiān)控，可以提高鍋爐的自動化控制水平 ， 維持汽包水位在給定范圍內(nèi) ， 保證了鍋爐安全運行 ， 降低工作人員的勞動強度 ， 取得了較好的經(jīng)濟和社會效益。 本文介紹的是基于 PLC 實現(xiàn)的鍋爐汽包水位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)計中主要解決的是確定鍋爐汽包水位的控制方案、系統(tǒng)控制設(shè)備選型、 PLC 梯形圖的編程、系統(tǒng)配置、 IO 配置、上位機工藝操作界面組態(tài)的設(shè)計。 畢業(yè) 論文 基于 PLC 實現(xiàn)的鍋爐汽包水位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 Design of Boilers Based on Series PLC 學(xué) 生 姓 名： 專 業(yè) 班 級： 指 導(dǎo) 教 師： 完 成 日 期： I 摘 要 在鍋爐汽包水位監(jiān)控系統(tǒng)中 ， 水位是一個很重要的控制參數(shù) ， 它間接地反映了鍋爐負荷和給水的平衡關(guān)系。本次 設(shè)計是合理控制汽包水位 ， 其 控制方案是 于 GE9030 PLC實現(xiàn)三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng) ， 即前饋 串級復(fù)合控制系統(tǒng)。 本鍋爐 汽包 自控設(shè)計選用的美國 GE Fanuc 自動化公司的 90TM30 系列 PLC可編程序控制 器作為過程輸入輸出通道，實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)檢測及輸出控制； 操作站 采用美國 GE Fanuc自動化公司 的自動化監(jiān)控軟件 CIMPLICITY HMI 版本 （ 300 點 ） ，進行操作站的組態(tài)設(shè)計，現(xiàn)場數(shù)據(jù)檢測及輸出控制，實現(xiàn)了對鍋爐汽包水位的控制。 關(guān)鍵詞： PLC 汽包水位 三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng) 監(jiān)控軟件 II Design of Monitoring and Controlling Systems of the Water Level of the Steam Manifolds of Boilers Based on Series PLC Abstract In monitoring and controlling systems of the water level of the steam manifolds of boilers, water lever is a very important control parameter. It reflects the balance of boilers load and supplying water indirectly. This design is reasonable to control the level of the steam manifolds. The triimpulse controlling systems which is the feedforward plex cascade mand system of the water level of the steam manifolds of boilers is realized using series GE9030 PLC. The article describes the design of monitoring and controlling systems of the water level of the steam manifolds of boilers based on PLC. The problems solved in the article are the control scheme of the water level of the steam manifolds, equipment selection, the program for ladder diagram of PLC, IO configuration and the design for the technological operation of PLC, in the design, we choose 90TM30 series PLC made by automation pany GE Fanuc in America with programmable controllers as input and output passages, which realizes data testing and output control in the scene. We choose automatic monitored software CIMPLICITY HMI (300 points) produced by GE Fanuc automation pany in America as operation station which can realize configuration design for operation station and realize data testing and output control in the scene. As a result, this can realize the control for the water level of the steam manifolds of boilers. We realize monitoring and controlling systems of the water level of the steam manifolds with GE9030 PLC. It can not only improve the standard of automatic control of the steam manifolds of boilers but also maintain the water level of the steam manifolds in the range given. What’ s more, it can reduce working intensity so as to achieve a better benefit of economy an society. Key Words: PLC Water Level of Steam Manifold TriImpulse Controlling System Monitoring and Controlling Software III 引 言 在鍋爐汽包水位監(jiān)控系統(tǒng)中，汽包水位是一個很重要的控制參數(shù)，它間接地反映了鍋爐負荷和給水的平衡關(guān)系。鍋爐汽包水位過高，會影響汽包內(nèi)汽水分離裝置的正常工作，造成出口蒸汽中水分過多，結(jié)果使過熱器受熱面結(jié)垢而導(dǎo)致過熱器燒壞，同時會使過熱蒸汽汽溫產(chǎn)生急劇變化，直接影響機組運行的經(jīng)濟性和安全性；汽包水位過低，則由于汽包內(nèi)的水量較少，當(dāng)負荷很大時，水的汽化速度很快，因而汽包內(nèi)的水量變化速度很快，如不及時有效控制，就會使汽包內(nèi)的水全部汽化，導(dǎo)致鍋爐被燒壞或爆炸；在燃料量不變的 情況下，蒸汽流量突然增加，導(dǎo)致汽包內(nèi)壓力驟然下降，汽包內(nèi)水沸騰加劇，氣泡增多，將水位抬高，導(dǎo)致虛假的水位上升。 在鍋爐汽包水位控制中被控變量是汽包水位，操作變量是給水流量，給水量的變化不僅影響汽包水位，而且對蒸汽壓力、過熱蒸汽溫度等都有影響。維持汽包水位在給定范圍內(nèi)是保證鍋爐安全運行的必要條件。鍋爐長期在高水位下運行，已成為高參數(shù)汽包鍋爐普遍存在的問題。 鍋爐汽包水位監(jiān)控系統(tǒng)在發(fā)生擾動的情況下，控制器采用 PID 控制策略 [3]，提高了系統(tǒng)在惡劣情況下的抗干擾能力和控制系統(tǒng)的魯棒性能，保證了生產(chǎn)過程的穩(wěn)定和安全。 PLC對整個 鍋爐的運行進行監(jiān)測、報警、控制，以保證鍋爐正常可靠地運行。