基于力控的鍋爐供暖系統(tǒng)

1、 電控學(xué)院 監(jiān)控組態(tài)課程設(shè)計(jì)院 （系）： 電氣與控制工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 2013年 7月 16日0目錄1系統(tǒng)原理11.1工作原理11.2技術(shù)要求12系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)12.1設(shè)計(jì)要求12.2設(shè)計(jì)思想12.3軟件設(shè)計(jì)22.3.1 I/O口設(shè)置22.3.2溫度參數(shù)設(shè)置32.3.3壓力參數(shù)設(shè)置52.4測(cè)控方案設(shè)計(jì)63硬件設(shè)計(jì)74軟件設(shè)計(jì)84.1軟件的認(rèn)識(shí)84.2功能介紹84.3主界面設(shè)計(jì)95系統(tǒng)調(diào)試95.1壓力控制95.2溫度調(diào)試116總結(jié)127心得體會(huì)138參考文獻(xiàn)13鍋爐供暖系統(tǒng)監(jiān)控組態(tài)設(shè)計(jì)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，以及人們生活水平的不斷提高，對(duì)

2、城市生活供暖的用戶數(shù)量和供暖質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求。結(jié)合現(xiàn)狀設(shè)計(jì)了一套基于力控組態(tài)軟件技術(shù)的供暖鍋爐控制系統(tǒng)。 1系統(tǒng)原理1.1工作原理工業(yè)鍋爐是采暖供熱系統(tǒng)的核心設(shè)備，它的主要任務(wù)是安全可靠、經(jīng)濟(jì)有效地把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，進(jìn)而將熱能傳遞給水，生產(chǎn)出滿足需要的蒸汽或熱水。 此次設(shè)計(jì)是對(duì)鍋爐溫度、壓力進(jìn)行監(jiān)控和控制。工藝要求，放氣閥為電磁閥，給水閥和供氣閥為調(diào)節(jié)閥（開(kāi)度在0100%之間變化）。鍋爐有熱水供給和回水通路，運(yùn)行界面有啟動(dòng)按鈕和停止按鈕控制系統(tǒng)的運(yùn)行和停止，同時(shí)要求系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行畫面中能反映當(dāng)前的運(yùn)行情況。期中鍋爐出水溫度與燃料進(jìn)量組成閉環(huán)回路，當(dāng)溫度高于一定值是燃料閥調(diào)小或

3、關(guān)閉，供水管壓力也可以由放氣閥控制，當(dāng)壓力大于一定值是放氣閥打開(kāi)，使供氣管壓力保持在合理的范圍之內(nèi)。從而達(dá)到控制的目的。 1.2技術(shù)要求系統(tǒng)的熱水出水溫度設(shè)為70-95，樓頂管道壓力設(shè)定值為1.2-1.5KPa。在本系統(tǒng)中我們通過(guò)熱水出水口管道的溫度傳感器和樓頂管道中的壓力傳感器對(duì)熱水溫度和壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)要求（1）應(yīng)用廈門宇電808P儀表對(duì)實(shí)驗(yàn)箱的壓力、溫度信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集；（2）利用力控組態(tài)軟件設(shè)計(jì)上位機(jī)主界面，并要求顯示實(shí)時(shí)曲線，歷史曲線，專家報(bào)表，實(shí)時(shí)報(bào)警以及歷史報(bào)警。（3） 信號(hào)采集數(shù)據(jù)在主界面顯示，并能顯示給定值和其他參數(shù)，可以通過(guò)智能儀表或上位機(jī)主界面改

4、變給定值和其他參數(shù)值。（4）可以觀察實(shí)時(shí)曲線，能夠查看歷史曲線，并且能在改變參數(shù)時(shí)實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，查看報(bào)警記錄，并將專家報(bào)表導(dǎo)出在指定的目錄文件夾、能夠打印。2.2設(shè)計(jì)思想鍋爐設(shè)備是一個(gè)復(fù)雜的控制對(duì)象，主要的輸入變量是鍋爐給水、燃料量；主要的輸出變量是出水溫度、蒸汽壓力。因輸入變量與輸出變量相互關(guān)聯(lián)，如果出個(gè)多輸入、多輸出且相互關(guān)聯(lián)的控制對(duì)象。由于條件限制及能力有限，本控制系統(tǒng)將主要控制三個(gè)變量：爐內(nèi)溫度、管道壓力。2.3軟件設(shè)計(jì)基于力控軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)主要包括以下幾個(gè)步驟：畫面創(chuàng)建、動(dòng)畫連接、I/O設(shè)備設(shè)置、創(chuàng)建實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)連接。2.3.1 I/O口設(shè)置根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的選擇，在該系統(tǒng)中I/O

5、接口用的是智能儀表中的廈門宇電的接口，讓實(shí)際中的測(cè)量參數(shù)反應(yīng)在上位機(jī)上。3硬件設(shè)計(jì)廈門宇電808P儀表具備手動(dòng)/自動(dòng)無(wú)擾動(dòng)切換及手動(dòng)自整定功能；具備30+20段程序控制功能，可實(shí)現(xiàn)任意斜率的升、降溫控制，具有跳轉(zhuǎn)（循環(huán)）、運(yùn)行、暫停及停止等可編程/可操作命令，并允許在程序的控制運(yùn)行中隨時(shí)修改程序；采用具備曲線擬合功能的AI人工智能調(diào)節(jié)算法，能獲得光滑平順的曲線控制效果；可在程序運(yùn)行中編輯事件輸出功能，配合控制外部設(shè)備動(dòng)作；利用圖1基本參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的核心。它負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理、報(bào)警信息處理、數(shù)據(jù)服務(wù)請(qǐng)求處理，完成與過(guò)程數(shù)據(jù)采集的雙向數(shù)據(jù)通信。在

6、本系統(tǒng)中，經(jīng)過(guò)創(chuàng)建點(diǎn)參數(shù)、定義I/O設(shè)備、數(shù)據(jù)連接等幾個(gè)步驟便可以完成數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建。系統(tǒng)中采用的I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與回送是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的一個(gè)最基本的功能。因?yàn)閷?shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)用所面向的監(jiān)控對(duì)象最終還是要落實(shí)到具體的硬件設(shè)備。2.3.2溫度參數(shù)設(shè)置圖2基本參數(shù)圖3 溫度報(bào)警參數(shù)設(shè)置圖4溫度數(shù)據(jù)鏈接圖5 溫度歷史參數(shù)2.3.3壓力參數(shù)設(shè)置圖6 壓力基本參數(shù)圖7 壓力報(bào)警參數(shù)設(shè)置圖8壓力數(shù)據(jù)鏈接圖9壓力歷史參數(shù)設(shè)置2.4測(cè)控方案設(shè)計(jì)鍋爐供暖系統(tǒng)由給水泵、給水控制閥及循環(huán)管等組成。在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，燃料和空氣按一定比例送入爐膛燃燒，產(chǎn)生的熱量傳送給蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，產(chǎn)生飽和蒸汽，然后再經(jīng)過(guò)過(guò)熱蒸汽，形成滿

7、足一定質(zhì)量指標(biāo)的過(guò)熱蒸汽輸出，供給用戶。 鍋爐設(shè)備是一個(gè)復(fù)雜的控制對(duì)象，其主要控制變量有燃料量、鍋爐給水、減溫水流量、送風(fēng)量和引風(fēng)量等；主要的被控量有熱蒸汽溫度、過(guò)熱蒸汽壓力等。這些控制變量和被控變量之間相互關(guān)聯(lián)。例如燃料量的變化不僅影響蒸汽壓力，同時(shí)還會(huì)影響過(guò)熱蒸汽溫度；給水量變化不僅影響汽包水位，而且對(duì)蒸汽壓力、過(guò)熱蒸汽溫度都有影響。所有這些特性是由鍋爐本身的物理特性決定的。因此，理想的鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)該是多回路的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這樣當(dāng)鍋爐的運(yùn)行狀況發(fā)生變化或受到某一擾動(dòng)后，系統(tǒng)會(huì)同時(shí)協(xié)調(diào)地動(dòng)作，改變其調(diào)節(jié)量，使所有的被調(diào)量都具有一定的調(diào)節(jié)精度。但這種調(diào)節(jié)十分復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來(lái)相當(dāng)困難。所以根據(jù)本

8、次課程設(shè)計(jì)要求，應(yīng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、易行的鍋爐單回路閉環(huán)控制系統(tǒng)。鍋爐控制系統(tǒng)需檢測(cè)參數(shù),包括鍋爐出口水溫、壓力，燃料進(jìn)料量。其中大多數(shù)需要隨時(shí)觀察的參數(shù)要通過(guò)控制系統(tǒng)傳到控制室操作臺(tái)上顯示。以上就是該系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。3硬件設(shè)計(jì)我們?cè)谠撓到y(tǒng)的設(shè)計(jì)中用的是廈門宇電AI-808P對(duì)試驗(yàn)箱的壓力溫度信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。廈門宇電808P儀表具備手動(dòng)/自動(dòng)無(wú)擾動(dòng)切換及手動(dòng)自整定功能；具備30+20段程序控制功能，可實(shí)現(xiàn)任意斜率的升、降溫控制，具有跳轉(zhuǎn)（循環(huán)）、運(yùn)行、暫停及停止等可編程/可操作命令，并允許在程序的控制運(yùn)行中隨時(shí)修改程序；采用具備曲線擬合功能的AI人工智能調(diào)節(jié)算法，能獲得光滑平順的曲線控制效果；可在程

9、序運(yùn)行中編輯事件輸出功能，配合控制外部設(shè)備動(dòng)作；利用SV變送輸出功能可以作為程序發(fā)生器使用；具備測(cè)量值啟動(dòng)功能、準(zhǔn)備功能及五種停電/開(kāi)機(jī)事件處理模式選擇。 支持各種熱電偶、熱電阻、線性電壓、電流、電阻及輻射（紅外）溫度計(jì)等，并具備擴(kuò)充輸入插座安裝特殊輸入規(guī)格，并可自定義特殊輸入的非線性校正表格，可外接Cu50銅電阻作為熱電偶冷端補(bǔ)償，0.1級(jí)（V8.0版）測(cè)量精度，溫漂小于50PPm/。高精度測(cè)量與控制溫度、壓力、流量等，盡可能減少能源浪費(fèi)，并提供長(zhǎng)達(dá)十年的免費(fèi)保修，實(shí)現(xiàn)客戶與社會(huì)效益最大化。 除主輸入外的第二路輸入用于外給定或閥門信號(hào)反饋功能，可組成串級(jí)或比值調(diào)節(jié)器等復(fù)雜調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 模塊化輸

10、出支持SSR電壓、線性電流（電壓）、繼電器觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)、可控硅無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)、單相、三相可控硅過(guò)零觸發(fā)、單相可控硅移相觸發(fā)輸出即位置比例輸出（直接驅(qū)動(dòng)閥門電機(jī)正/反轉(zhuǎn)）等，控制周期0.2460秒宇電AI-808P型溫控儀/調(diào)節(jié)儀具備標(biāo)準(zhǔn)PID、AI人工智能調(diào)節(jié)APID或MPT等多種調(diào)節(jié)方式，具有自整定、自學(xué)習(xí)功能，無(wú)超調(diào)及無(wú)欠調(diào)的優(yōu)良控制特性，亦可使用位式控制（ON-OFF）功能。 先進(jìn)的AIBUS通訊協(xié)議：支持RS485或RS232C通訊接口，配合快速通訊技術(shù)能方便組建數(shù)千點(diǎn)規(guī)模的大、中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)或連接AI系列真彩人機(jī)界面觸摸屏/分體式無(wú)紙記錄儀。支持上限、下限、偏差上限及偏差下限等多種報(bào)警功

11、能，并可自由定義4個(gè)報(bào)警輸出端口，支持多個(gè)報(bào)警信號(hào)從同一位置輸出。具備上電免除報(bào)警等功能，避免上電報(bào)警誤動(dòng)作。可將測(cè)量值（PV）或給定值（SV）變送為標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出，能提供14位高分辯率、0.2級(jí)輸出精度及優(yōu)于100ppm/溫度漂移性能的電流輸出。宇電AI-808P型溫控儀/調(diào)節(jié)儀可定義參數(shù)查看及修改的權(quán)限，及允許用戶自定義密碼，量身定制最符合自己操作習(xí)慣的儀表。4軟件設(shè)計(jì)4.1軟件的認(rèn)識(shí)力控監(jiān)控組態(tài)軟件是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與過(guò)程控制的專用軟件，是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)，它能同時(shí)和國(guó)內(nèi)外各種工業(yè)控制廠家的設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊，它可以與高可靠的工控計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，便可以達(dá)到集

12、中管理和監(jiān)控的目的，同時(shí)還可以方便地向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口，來(lái)實(shí)現(xiàn)與“第三方”的軟、硬件系統(tǒng)進(jìn)行集成。力控組態(tài)軟件具有功能強(qiáng)大的圖形開(kāi)發(fā)環(huán)境Draw，采用面向?qū)ο蟮膱D形技術(shù)，創(chuàng)建動(dòng)畫式人-機(jī)界面系統(tǒng)及高可靠性快速的圖形界面運(yùn)行系統(tǒng)View，用來(lái)運(yùn)行Draw創(chuàng)建圖形窗口。先進(jìn)的分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)DB是整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的核心模塊，負(fù)責(zé)整個(gè)力控應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理、報(bào)警信息處理、數(shù)據(jù)服務(wù)請(qǐng)求處理及完成與過(guò)程的雙向通信。4.2功能介紹1） 當(dāng)溫度小于75時(shí)，打開(kāi)供應(yīng)燃?xì)獾拈y門100加熱，當(dāng)溫度大于90時(shí)，打開(kāi)給水的閥門100供水，當(dāng)溫度小于75或大于90時(shí)的運(yùn)行

13、狀態(tài)發(fā)生報(bào)警。2） 當(dāng)管道壓力大于1.5KPa時(shí)，打開(kāi)放氣閥門100，當(dāng)壓力小于1.2KPa時(shí)，關(guān)閉放氣閥門，當(dāng)壓力小于1.2KPa或大于1.5KPa時(shí)，系統(tǒng)發(fā)生報(bào)警。3） 當(dāng)溫度大于75或90時(shí)小于90時(shí)，壓力大于1.2KPa或小于1.5KPa時(shí)，系統(tǒng)正常運(yùn)行。4.3主界面設(shè)計(jì)圖10主界面5系統(tǒng)調(diào)試5.1壓力控制圖11壓力歷史曲線圖12壓力實(shí)時(shí)曲線圖13壓力報(bào)警圖14壓力專家報(bào)表 1）查詢歷史報(bào)表要連續(xù)查詢歷史報(bào)表的數(shù)據(jù)，需要給報(bào)表加入按鈕控制對(duì)象，給按鈕賦予相應(yīng)動(dòng)作。其實(shí)現(xiàn)步驟與方法：同時(shí)選中所需按鈕和歷史報(bào)表，用工具箱中“打成單元”工具，將按鈕和歷史報(bào)表打成單元；雙擊按鈕出現(xiàn)動(dòng)畫連接對(duì)話

14、框，選中“觸敏動(dòng)作/左鍵動(dòng)作”，在彈出的腳本編輯器中輸入腳本程序，點(diǎn)擊“確認(rèn)”和“返回”按鈕。2）2 報(bào)表打印報(bào)表打印是對(duì)各個(gè)參數(shù)在一天或幾天之內(nèi)，以一定間隔時(shí)間為準(zhǔn)，把這些值以一定格式打印出來(lái)。這樣既減少了操作人員用筆填寫報(bào)表，又方便準(zhǔn)確。還可以對(duì)報(bào)表打印進(jìn)行定時(shí)間打印。5.2溫度調(diào)試圖15溫度歷史曲線圖16溫度實(shí)時(shí)曲線圖17溫度報(bào)警圖18溫度專家報(bào)表6總結(jié)利用力控組態(tài)軟件所設(shè)計(jì)的鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)，可以很好的對(duì)鍋爐溫度、壓力進(jìn)行監(jiān)控。力控組態(tài)軟件畫面制作簡(jiǎn)單，動(dòng)畫連接方便；利用一些簡(jiǎn)單的控制語(yǔ)句可以很方便的實(shí)現(xiàn)控制組態(tài)，而且自帶實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)高性能、高速度、高吞吐能力、可靠性強(qiáng)、跨網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開(kāi)

15、放式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。總之，組態(tài)軟件具有實(shí)時(shí)多任務(wù)、接口開(kāi)放、使用靈活、功能多樣、運(yùn)行可靠的特點(diǎn)。監(jiān)控組態(tài)軟件投入運(yùn)行后，操作人員可以在它的支持下完成多項(xiàng)任務(wù)：查看生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及流程畫面；自動(dòng)打印各種實(shí)時(shí)/歷史生產(chǎn)報(bào)表；自由瀏覽各個(gè)實(shí)時(shí)/歷史趨勢(shì)畫面；及時(shí)得到并處理各種過(guò)程報(bào)警和系統(tǒng)報(bào)警；在需要時(shí)，人為的干預(yù)生產(chǎn)過(guò)程，修改生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)和狀態(tài)；與管理部門的計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，為管理部門提供生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。7心得體會(huì)在這次基于力控鍋爐供暖控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我熟練掌握了該軟件的一些基本功能，如數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，數(shù)據(jù)采集的創(chuàng)建，報(bào)警的運(yùn)用等等,能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的控制功能，現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和科學(xué)的控制策略。但在設(shè)計(jì)過(guò)程中也遇到了一些問(wèn)題，經(jīng)過(guò)我們組內(nèi)商討得到了解決。最開(kāi)始在建立數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)我們錯(cuò)選了PLC，連接好設(shè)備后發(fā)現(xiàn)我們的系統(tǒng)出不來(lái)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)多次檢查才發(fā)現(xiàn)應(yīng)該選宇電。還有在設(shè)計(jì)系統(tǒng)過(guò)程中，由于我們的不小心，導(dǎo)致兩次電腦重啟，東西沒(méi)有備份，使我們不得不重新做，浪費(fèi)了不少時(shí)間，告誡我們?cè)趯W(xué)習(xí)生活過(guò)