工業(yè)鍋爐DDC控制設(shè)計(jì)

1、abstractwe this time graduate to design the lesson a tiny machine for is industry boiler ddc control system, a whole boiler for as thing standly, because of our country produces the technique level returns the comparison falls behind, so the our country burns to provide hot the burnable efficiency o

2、f a boiler for using still very low, and also make the burnable insufficiency of the burnable boiler, but result in the air pollution aggravates, so this request urgently our boiler technique gets the exaltation.along with science technical develop continuously people start making use of every kind

3、of advanced instrument constituting the calculator control system with the technique to the control operation that replace the artificial complicacy, direct arithmetic figure control ddc system( direct control), just one of them direct arithmetic figure control ddc system, it is an industry to produ

4、ce convenient and the most extensive a kind of system in system of control of calculator application form, in this type of calculator in the system, in addition to through importation passage to several industries process parameter proceeding cruising to return to examination to collect, it returned

5、 to replace the emulation regulates the emulation in the system regulates the spirit, at the set regulate rule proceed the intermediation carries to calculate, then will carry to calculate result pass process output passage output combine function in carry out the organization, to realize many the p

6、urpose that back track regulate.this design the burnable control of the boiler is to adopts a double of crossing to control the system, toing maintain fit air, fuel specific value as the means, from but guaranteed the higher and hot efficiency too is to make use of a control for measuring smoke oxyg

7、en in the way oxygen with deal spread feels machine at any time measure discharge with deal, signal at calculator handles behind, make use of a string class control system proceed regulate air with the spirit , at the same time here it we joining an control system, at fueling discharge with calculat

8、or a mold for, passing the ex- the signal to the fueling discharge advancing entering calculator, from but passing calculator gross piece but to discharge that regulate the air, make air maintained with the spirit at match the deal best.we at beginning that design the beginning, we browsed a flood o

9、f related data, proceeding the visit in the thermodynamic energy company, having a model of first step to the whole structure of the boiler and the control form of the boilers.we are in chapter 2 that design the system introduces the basic structure of the burnable boiler with work process.control t

10、he system of ddc system us for the sake of the tiny machine of the further emulation boiler the hardware in chapter 6 in the report choose the type inside, also proceeding the choice to the control system a piece of the boiler, spreads to feel for example machine, change to send the machine, control

11、ler, carry out the machine, change the machine , and every kind of mold an etc.because of modern technique development, calculator is in modern production now count for much function, same we also make use of the function of the calculator software in this time design, a process for detailedly intro

12、ducing industry a software genie software.whole report is divided into eight parts totally, the description that proceeded to the tiny machine ddc control system of the industry boiler more completely摘要我們這次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是工業(yè)鍋爐的微機(jī)ddc控制系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)狀，由于我國的整個(gè)鍋爐生產(chǎn)技術(shù)水平還比較落后，所以我國燃燒供熱所用的鍋爐的燃燒效率還相當(dāng)?shù)?，而且也使得鍋爐的燃燒不充分，而造成大氣污染加重

13、，所以這就迫切要求我們的鍋爐技術(shù)得到提高。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展人們開始利用各種先進(jìn)的儀器和技術(shù)組成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)來代替人工復(fù)雜的控制操作，直接數(shù)字控制ddc系統(tǒng)（direct control），便是其中之一。直接數(shù)字控制ddc系統(tǒng)，它是工業(yè)生產(chǎn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中用的最廣泛的一種系統(tǒng)應(yīng)用形式，在這類系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)，除了經(jīng)過輸入通道對(duì)多個(gè)工業(yè)過程參數(shù)進(jìn)行巡回檢測(cè)采集外，它還代替了模擬調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的模擬調(diào)節(jié)氣，按預(yù)定的調(diào)節(jié)規(guī)則進(jìn)行調(diào)解運(yùn)算，然后將運(yùn)算結(jié)果通過過程輸出通道輸出并作用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)多回路調(diào)節(jié)的目的。我們這次設(shè)計(jì)就是以雙交叉燃燒控制為基礎(chǔ)作的，利用前饋串級(jí)比值控制系統(tǒng)對(duì)整個(gè)工作過程加以嚴(yán)

14、格控制，模擬實(shí)物進(jìn)行的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)鍋爐的燃燒控制是采用雙交叉控制系統(tǒng)，是以維持合適的空氣、燃料比值為手段，從而保證了較高的熱效率。也就是利用一個(gè)測(cè)煙道中的氧含量的傳感器（氧化鋯）隨時(shí)測(cè)的氧含量，信號(hào)在計(jì)算機(jī)處理后，利用一個(gè)串級(jí)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)空氣和燃?xì)獾牧髁?，同時(shí)在這之間我們加入了一個(gè)前饋控制系統(tǒng)，即在燃料的流量和計(jì)算機(jī)之間，把燃料的流量通過前饋信號(hào)提前進(jìn)入計(jì)算機(jī)，從而通過計(jì)算機(jī)總的模塊的控制而去調(diào)節(jié)空氣的流量，使得空氣和燃?xì)庵g維持在最佳的搭配量。我們?cè)谠O(shè)計(jì)開始之初，我們翻閱了大量的相關(guān)資料，在熱力公司進(jìn)行了參觀，對(duì)鍋爐的整體構(gòu)造以及鍋爐的控制形式有了一個(gè)初步的模型。我們?cè)诒驹O(shè)計(jì)的第二章中系

15、統(tǒng)的介紹了燃燒鍋爐的基本構(gòu)造和工作過程。為了進(jìn)一步模擬鍋爐的微機(jī)控ddc制系統(tǒng)我們?cè)趫?bào)告中的第六章的硬件選型中，對(duì)鍋爐的控制系統(tǒng)所需的元件也進(jìn)行了選擇，比如傳感器，變送器，控制器，執(zhí)行器，變頻器，以及各種模塊等等。由于現(xiàn)代化的技術(shù)發(fā)展，計(jì)算機(jī)在現(xiàn)代化的生產(chǎn)中體現(xiàn)了非常重要的作用，同樣我們?cè)谶@次設(shè)計(jì)中也利用計(jì)算機(jī)軟件的作用，第八章詳細(xì)介紹了工業(yè)組態(tài)軟件genie軟件，及組態(tài)的過程。整個(gè)報(bào)告共分為八個(gè)部分，對(duì)工業(yè)鍋爐的微機(jī)ddc控制系統(tǒng)進(jìn)行了較全面的敘述。第一章 緒 論1.1引言鍋爐是人類供熱，取暖的主要來源，它的出現(xiàn)迄今已有兩百余年的歷史，期間，從低級(jí)到高級(jí)，從簡單到復(fù)雜，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和對(duì)鍋

16、爐容量，參數(shù)要求的不斷提高，鍋爐形勢(shì)和鍋爐技術(shù)得到不斷迅速發(fā)展。隨著蒸汽機(jī)的發(fā)明，18世紀(jì)末期，出現(xiàn)了公用的圓筒型蒸汽機(jī)。由于當(dāng)時(shí)生產(chǎn)力的迅猛發(fā)展，蒸汽機(jī)在工業(yè)上的用途日益廣泛，不久就對(duì)鍋爐提出了擴(kuò)大容量和提高闡述的要求。于是在圓筒型鍋爐的基礎(chǔ)上，從增加受熱面積入手，對(duì)鍋爐驚醒了一系列的研究和技術(shù)改造，從而使鍋爐得到迅速的發(fā)展。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，鍋爐日益廣泛的用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，成為發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的重要熱工設(shè)備之一。在現(xiàn)代化的建設(shè)中，能源的需氣使非常大的，然而我國的能延齡用率極低，所以提高鍋爐的熱效率，有這極為重要的實(shí)際意義。此外，是鍋爐能以地制宜地有效地燃用地方燃料，并為滿足環(huán)境保護(hù)的要求而

17、努力解決煙塵污染問題，以提高操作管理水平，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保證鍋爐額定運(yùn)行及運(yùn)行效率，安全可靠地供熱等課題。1.2本課題的提出與課題任務(wù)正是由于鍋爐應(yīng)用日益廣泛，所以我們這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題就定為設(shè)計(jì)一套完善的模擬鍋爐控制系統(tǒng)，即：工業(yè)鍋爐的微機(jī)ddc控制系統(tǒng)。1.實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐風(fēng)煤比，煙氣含氧量，爐膛壓力控制，達(dá)到安全生產(chǎn)，降低煤耗，提高效率的目的。2.要求參數(shù)在線修改。3.具有平衡無擾動(dòng)切換功能。4.具有主要設(shè)備動(dòng)態(tài)畫面顯示及報(bào)警功能。5.具有即時(shí)主要參數(shù)儀表顯示和歷史趨勢(shì)顯示。1.3鍋爐的發(fā)展鍋爐向兩個(gè)發(fā)展方向的過程和結(jié)構(gòu)形式演變。第一個(gè)方向，是鍋爐內(nèi)部增加受熱面，形成煙管鍋爐系列。起初現(xiàn)在鍋筒

18、內(nèi)折射一個(gè)火，筒 ，也成爐膽，即單火筒鍋爐。煤在火筒內(nèi)燃燒放熱。后來增加了兩個(gè)火筒及雙火筒鍋爐。為了進(jìn)一步增大鍋爐容量，后來又發(fā)展到用小直徑的煙管取代火筒以增加受熱面，形成了煙管鍋爐和火筒煙管鍋爐組合鍋爐。其共同的特點(diǎn)是：煙氣在火筒或煙管內(nèi)流動(dòng)放熱，低溫工質(zhì)水，則在火筒式煙管外側(cè)吸熱，升溫和汽化。顯而易見，這類鍋爐的爐膛一般都較小。鍋爐四周又被作為輻射受熱面的筒壁所圍住，所以爐內(nèi)溫度較低，燃燒條件較差，難于燃用低質(zhì)煤。而且煙氣縱向沖刷壁面。串熱效率較差，排煙溫度較高，熱效率低。此外爐筒直徑大，既不易提高氣壓油增加鋼耗量，蒸發(fā)量也受到限制。對(duì)于煙管鍋爐，還存在結(jié)構(gòu)剛性大，煙管排列緊密使清理水垢困

19、難和煙管內(nèi)容易堵灰等缺點(diǎn)。誠然，這類鍋爐也有一定的優(yōu)點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，水的容積大，能較好適應(yīng)負(fù)荷的變化，水質(zhì)要求低等。因此有的結(jié)構(gòu)類型至今還被使用。第二個(gè)方向，實(shí)在鍋筒外部發(fā)展受熱面，形成水管鍋爐系列，大約到了19世紀(jì)中頁，鍋爐開始在爐筒外面在整設(shè)計(jì)各正經(jīng)較小的圓筒受熱面。后來，進(jìn)一步發(fā)展增加圓筒數(shù)目減小效圓筒直徑以至于鋼管取代圓筒的做法，有利于蒸汽參數(shù)的提高和傳熱的改善。最后終于出現(xiàn)了水管鍋爐。它的特點(diǎn)使煙氣在管外沖刷流動(dòng)而放出熱量，氣體在管內(nèi)流動(dòng)而吸熱和蒸發(fā)。水管鍋爐的出現(xiàn)，是鍋爐發(fā)展的一大飛躍，它擺脫了火筒，煙管鍋爐受熱筒尺寸的制約，無論在燃燃燒條件，傳熱效果和受熱面的布置等方面

20、都得到了根本性的改善，為提高鍋爐的容量，參數(shù)和熱效率創(chuàng)造了良好的條件，金屬耗量也大為下降。水管鍋爐的發(fā)展趨勢(shì):水管鍋爐，整連箱橫水管鍋爐，分連箱橫水管鍋爐，直水管鍋爐，三鍋筒彎水管鍋爐，雙鍋筒彎水管鍋爐,單鍋筒水管鍋爐，直流鍋筒?？v觀鍋爐的發(fā)展歷史，真正走上現(xiàn)代化的道路也不過是四，五十年的時(shí)間，隨著工業(yè)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代化鍋爐整朝著大容量，高參數(shù)的方向發(fā)展。1.4鍋爐微機(jī)ddc控制的意義以及目的鍋爐式鍋名經(jīng)濟(jì)中重要的供熱設(shè)備。電力，機(jī)械，冶金，化工，紡織，造紙，食品等工業(yè)和民用采暖都需要鍋爐供給大量的蒸汽。各種工業(yè)的生產(chǎn)性質(zhì)與規(guī)模不同，工業(yè)和民用采暖的規(guī)模大小也不一樣，因此所需的鍋

21、爐容量，蒸汽參數(shù)，結(jié)構(gòu)，性能方面也不相同。鍋爐式供熱之源，鍋爐機(jī)器設(shè)備的任務(wù)在于安全，可靠，有效地把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能，進(jìn)而將熱能傳遞給水，以生產(chǎn)熱水和蒸汽。通常，我們把用于動(dòng)力，發(fā)電方面的鍋爐稱之為動(dòng)力鍋爐，把用于工業(yè)及采暖方面的鍋爐成為供熱鍋爐，又稱工業(yè)鍋爐。為了提高熱及效率，動(dòng)力鍋爐向著高壓，高溫和大容量方向發(fā)展。而供熱鍋爐，除了生產(chǎn)工藝有特殊要求外，所生產(chǎn)的熱水均不需要鍋高溫的壓力和溫度，容量也無需很大。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，鍋爐設(shè)備日益廣泛的用于工業(yè)的各個(gè)部門，成為發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的重要熱工設(shè)備之一。從量大，面廣這一角度來說，除電力以外的各行業(yè)中，主要運(yùn)行的始終是小型低壓鍋爐。在我國社會(huì)主

22、義現(xiàn)代化的建設(shè)中能源的增長大大落后于生產(chǎn)的增長。在國民經(jīng)濟(jì)日趨進(jìn)步的今天，國家要求工農(nóng)業(yè)每年總產(chǎn)值翻兩番，但能源只能翻一番，這就要求通過節(jié)能措施，以提高能源的有效利用，有效的彌補(bǔ)能源供應(yīng)方面的缺口，這是一迫切的任務(wù)。顯然，面對(duì)量大，面廣的供熱鍋爐，如何挖掘潛力，提高它的熱效率，有著極為重要的實(shí)際意義。此外，是鍋爐能因地制宜的有效地燃用地方燃料，并為滿足環(huán)境保護(hù)的要求而努力解決煙塵污染問題，以提高操作管理水平，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保證鍋爐額定輸出及運(yùn)行效率，安全可靠的供熱等課題，所以我們利用微機(jī)控制，設(shè)計(jì)出一整套比較合理的鍋爐運(yùn)行設(shè)備。通過加熱爐熱效率控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，是燃料流量與空氣流量調(diào)節(jié)回路參照各

23、自對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)流量，在允許范圍內(nèi)變化，達(dá)到動(dòng)態(tài)時(shí)，能維持燃料流量與空氣流量恰當(dāng)?shù)年P(guān)系，從而提高燃燒效率、節(jié)省燃料、起到節(jié)能、環(huán)保作用。第二章 鍋爐的基本構(gòu)造及工作原理要設(shè)計(jì)一套完整的，性能良好的工業(yè)燃燒鍋爐，首先我們就必須了解一般燃燒鍋爐的基本構(gòu)造和燃燒過程。2.1鍋爐的基本構(gòu)造鍋爐是一種產(chǎn)生蒸汽的熱交換設(shè)備。它通過煤、油或天然汽等燃料的燃燒過程釋放出化學(xué)能，并通過傳熱過程把能量傳遞給水，把水變成蒸氣或熱水，蒸汽或熱水直接供給工業(yè)、生活等生產(chǎn)中所需要的熱能。所以鍋爐的中心任務(wù)是把燃料中的化學(xué)能有效的轉(zhuǎn)化為蒸汽的熱能。鍋爐的主要設(shè)備：氣鍋：由上下鍋筒和三簇沸水管組成。水在管內(nèi)受管外煙氣加熱，因而管

24、簇內(nèi)發(fā)生自然的循環(huán)流動(dòng)，并逐漸氣化，產(chǎn)生的飽和蒸汽積聚在上鍋筒里面。爐子：是使燃燒從充分燃燒并釋放出熱量的設(shè)備。爐膛：保證燃料的充分燃燒，并使水流受熱面積達(dá)到規(guī)定的數(shù)值。鍋筒：是自然循環(huán)鍋爐各受熱面能適應(yīng)負(fù)荷變化的設(shè)備。（須指出，直流鍋爐內(nèi)無鍋筒。）水冷壁：主要是輻射受熱面，保護(hù)爐壁的作用。過熱器：是將氣鍋所產(chǎn)生的飽和蒸汽繼續(xù)加熱為過熱蒸汽的換熱器。過熱器一般都裝在爐膛出口。省煤器：是利用余熱加熱鍋爐給水，以降低排出煙氣溫度的換熱器。采用省煤器后，降低了排煙溫度，提高了鍋爐效率，節(jié)省了燃料。同時(shí)，由于提高了進(jìn)入氣包的給水溫度，所以減少了因溫差而引起的汽包壁的熱適應(yīng)力，從而延長了氣包的使用壽命。

25、燃燒設(shè)備：將燃料和燃燒所需的空氣送入爐膛并使燃料著火穩(wěn)定，充分燃燒。引風(fēng)設(shè)備：包括引風(fēng)機(jī)，煙囪，煙道幾部分。用它將鍋爐中的煙氣連續(xù)排出。送風(fēng)設(shè)備：包括有鼓風(fēng)機(jī)和分道組成。用它來供應(yīng)燃料所需的空氣。給水設(shè)備：由水泵和給水管組成?？諝忸A(yù)熱器：是繼續(xù)利用離開省煤器后的煙氣余熱，加熱燃料燃燒所需要的換熱器。省煤器出口煙溫度高，裝上空氣預(yù)熱器后，可以進(jìn)一步降低排煙溫度，也可改善燃料著火和燃燒條件，降低不完全燃燒所造成的損失，提高鍋爐機(jī)組的效率。水處理設(shè)備：其作用是為清除水中的雜質(zhì)和降低給水硬度，以防止在鍋爐受熱面上結(jié)水垢或腐蝕。燃料供給設(shè)備：由運(yùn)煤設(shè)備，原煤倉和儲(chǔ)媒斗等設(shè)備組成，保證鍋爐所需燃料供應(yīng)。除

26、灰除塵設(shè)備:是收集鍋爐灰渣并運(yùn)往儲(chǔ)灰場(chǎng)地的設(shè)備。此外，除了保證鍋爐的正常工作和安全，蒸汽鍋爐還必須裝設(shè)安全閥，水位表，高低水位報(bào)警器，壓力表，主氣閥，排污閥，止污閥等。還有用來消除受熱面上積灰以利用傳熱的吹灰器，以提高鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。本設(shè)計(jì)由于篇幅其間，則就不必考慮這些問題了。2.2鍋爐的工作原理及過程鍋爐的工作過程概括起來應(yīng)該包括三個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過程：燃料的燃燒過程 、水的汽化過程、煙氣向水的傳熱過程。2.2.1燃料的燃燒過程：首先將燃料（這里用煤）加到煤斗中，借助于重力下落在爐排面上，爐排接電動(dòng)機(jī)通過變速齒輪箱減速后由鏈輪來帶動(dòng)，將燃料煤帶入爐內(nèi)。燃料一面燃燒，一面向后移動(dòng)，燃料所需要的空

27、氣是由風(fēng)機(jī)送入爐排腹中風(fēng)倉后，向上穿過爐排到達(dá)燃料層，進(jìn)行燃料反應(yīng)形成高溫?zé)煔?。燃料燃燒剩下的灰渣，在爐排末端翻過除渣板后排入灰斗，（若是燃?xì)馐藉仩t就沒有這一部分了）這整個(gè)過程稱為燃燒過程。2.2.2水的汽化過程水的汽化過程就是蒸汽的產(chǎn)生過程，主要包括水循環(huán)和水分離過程。經(jīng)處理的水由泵加壓，先流經(jīng)省煤器而得到預(yù)熱，然后進(jìn)入氣鍋。鍋爐工作時(shí)氣鍋的工作介質(zhì)是處于飽和狀態(tài)的汽，水混合物。位于煙溫較低區(qū)段的對(duì)流灌束，因受熱較弱，汽水工質(zhì)的容量較大，而位于煙溫較高區(qū)段的對(duì)流管束，因受熱強(qiáng)烈，相應(yīng)的汽水工質(zhì)的容量較小，從而量大的工質(zhì)則向上流入下鍋筒，而容量小的工質(zhì)則向上流入上鍋筒形成了鍋水的自然循環(huán)。此外

28、，為了阻止水循環(huán)和進(jìn)行疏導(dǎo)分配的需要，而筒鍋上集箱上的汽水混合物導(dǎo)入爐墻外的不受熱地上鍋筒。蒸汽所產(chǎn)生的過程是借助于上鍋筒內(nèi)設(shè)的汽水分離裝置。以及在鍋筒本身空間的重力分離力作用，是汽水混合物得到分離。蒸汽在上鍋筒頂部引出后，進(jìn)入蒸汽過熱氣，而分離下來的水仍回到上鍋筒下半部的水中。鍋爐中的水循環(huán)，也保證與高溫?zé)煔庀嘟佑|的金屬受熱面的以冷卻而不被燒壞，是鍋爐能長期安全運(yùn)行的必要條件。而汽水混合物的分離設(shè)備則是保證蒸汽品質(zhì)和蒸汽過熱可靠工作的必要的設(shè)備。2.2.3煙氣向水的傳熱過程：由于燃料的燃燒放熱，爐內(nèi)溫度很高在爐膛的四周墻面上，都布置一排水管，俗稱水冷壁。高溫?zé)煔馀c水冷壁進(jìn)行強(qiáng)烈的輻射換熱，將

29、熱量傳給管內(nèi)工質(zhì)水。繼而煙棋手引風(fēng)機(jī)，煙囪的引力爾向爐膛上方流動(dòng)。煙氣出煙窗爐膛出口）并略過防渣管后，就沖刷蒸汽過熱一組垂直放置的蛇型管受熱面，使氣鍋中產(chǎn)生的飽和蒸汽在其中受煙氣加熱而得到的過熱。煙氣流經(jīng)過過熱氣后掠過脹接在上、下鍋筒間的對(duì)流管束，在管束間設(shè)置了折煙墻使煙氣呈“s”型形成曲折地橫向沖刷，再次以對(duì)流換熱的方式將熱量傳遞給管束的工質(zhì)。沿途降低著溫度的煙氣最后進(jìn)入尾部煙道，與省煤器和空氣預(yù)熱氣內(nèi)的工質(zhì)進(jìn)行熱交換后，以經(jīng)濟(jì)的較低的煙溫排出鍋爐。省煤器實(shí)際上同給水預(yù)熱氣和空氣預(yù)熱器一樣，斗設(shè)置在鍋爐尾部（低溫）煙道，以降低排煙溫度提高鍋爐效率，從而節(jié)省了燃料。以上就是一般鍋爐工水的過程，

30、一個(gè)鍋爐進(jìn)行工作，其主要任務(wù)是：要是鍋爐出口蒸汽壓力穩(wěn)定。保證燃燒過程的經(jīng)濟(jì)性。保持鍋爐負(fù)壓恒定。通常我們是爐膛負(fù)壓保持在微負(fù)壓（-1080pa）。為了完成上述三項(xiàng)任務(wù)，我們對(duì)三個(gè)量進(jìn)行控制：燃料量，送風(fēng)量，引風(fēng)量。從而使鍋爐能正常運(yùn)行。第三章 工業(yè)鍋爐的微機(jī)控制的原理鍋爐微計(jì)算機(jī)控制，是近年來開發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)，它是微型計(jì)算機(jī)軟、硬件、自動(dòng)控制、鍋爐節(jié)能等幾項(xiàng)技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，我國現(xiàn)有中、小型鍋爐30多萬臺(tái)，每年耗煤量占我國原煤產(chǎn)量的1/3，目前大多數(shù)工業(yè)鍋爐仍處于能耗高、浪費(fèi)大、環(huán)境污染等嚴(yán)重的生產(chǎn)狀態(tài)。提高熱效率，降低耗煤量，用微機(jī)進(jìn)行控制是一件具有深遠(yuǎn)意義的工作。 作為鍋爐控制裝置，其

31、主要任務(wù)是保證鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。采用微計(jì)算機(jī)控制，能對(duì)鍋爐進(jìn)行過程的自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制等多項(xiàng)功能。 鍋爐微機(jī)控制系統(tǒng)，一般由以下幾部分組成，即由鍋爐本體、一次儀表、微機(jī)、手自動(dòng)切換操作、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及閥、滑差電機(jī)等部分組成，一次儀表將鍋爐的溫度、壓力、流量、氧量、轉(zhuǎn)速等量轉(zhuǎn)換成電壓、電流等送入微機(jī)，手自動(dòng)切換操作部分，手動(dòng)時(shí)由操作人員手動(dòng)控制，用操作器控制滑差電機(jī)及閥等，自動(dòng)時(shí)對(duì)微機(jī)發(fā)出控制信號(hào)經(jīng)執(zhí)行部分進(jìn)行自動(dòng)操作。微機(jī)對(duì)整個(gè)鍋爐的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)、報(bào)警、控制以保證鍋爐正常、可靠地運(yùn)行，除此以外為保證鍋爐運(yùn)行的安全，在進(jìn)行微機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)鍋爐水位、鍋爐汽包壓力等重

32、要參數(shù)應(yīng)設(shè)置常規(guī)儀表及報(bào)警裝置，以保證水位和汽包壓力有雙重甚至三重報(bào)警裝置，這是必不可少的，以免鍋爐發(fā)生重大事故。 微機(jī)控制系統(tǒng)由機(jī)箱、通道箱、crt顯示器、打印機(jī)、鍵盤、報(bào)警裝置、低通濾波器及i/v轉(zhuǎn)換板等組成，能完成對(duì)給水、給煤、鼓風(fēng)、引風(fēng)等進(jìn)行自動(dòng)控制，使鍋爐的汽包水位、蒸汽壓力保持在規(guī)定的數(shù)值上，以保證鍋爐的安全運(yùn)行，平穩(wěn)操作，達(dá)到降低煤耗、提高供汽質(zhì)量的目的，同時(shí)對(duì)運(yùn)行參數(shù)如壓力、溫度等有流程動(dòng)態(tài)模擬圖、光柱模擬圖等多幅畫面并配有數(shù)字說明，還可對(duì)汽包水位、壓力、爐溫等進(jìn)行越限報(bào)警，發(fā)出聲光信號(hào)，還可定時(shí)打印出十幾種運(yùn)行參數(shù)的數(shù)據(jù)。以形成生產(chǎn)日志和班、日產(chǎn)耗統(tǒng)計(jì)報(bào)表、有定時(shí)打印、隨機(jī)打

33、印等幾種方式。 鍋爐控制系統(tǒng)的硬件配置，目前有幾種，功能較好首推可編程序控制器plc，適合于多臺(tái)大型鍋爐控制，由于plc具有輸入輸出光電隔離、停電保護(hù)、自診斷等功能，所以抗干擾能力強(qiáng)，能置于環(huán)境惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中，故障率低。 plc編程簡單，易于通信和聯(lián)網(wǎng)，多臺(tái)plc進(jìn)行同位鏈接及計(jì)算機(jī)進(jìn)行上位鏈接，實(shí)現(xiàn)一臺(tái)計(jì)算機(jī)和若干臺(tái)plc構(gòu)成分布式控制網(wǎng)絡(luò)，但是價(jià)格較高，如果是控制單臺(tái)，資源不能充分利用，多臺(tái)鍋爐控制能提高性能價(jià)格比，如果從長遠(yuǎn)觀點(diǎn)看，其壽命長，故障率低，易于維修，值得選用。 第二種是16位std總線工業(yè)控制機(jī)為主機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)，由于其性能價(jià)格比較高，所以國內(nèi)用的較多，微機(jī)內(nèi)部一般采用總線式

34、模塊結(jié)構(gòu)，組態(tài)靈活，維修方便，std總線結(jié)構(gòu)很適于工業(yè)環(huán)境，按測(cè)量參數(shù)的多少和控制回路的數(shù)目選配相應(yīng)的模板，在操作上，考慮到現(xiàn)場(chǎng)人員的技術(shù)水平，對(duì)開機(jī)操作，控制目標(biāo)，控制參數(shù)的修改，手/自動(dòng)切換等設(shè)置了最簡便的操作。 第三種是智能儀表控制，以單（雙）回路可編程控制器為主，以pc機(jī)為上位機(jī)，彼此間采用rs-232相連，它可以接受多路模擬量及開關(guān)量輸入，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)算、控制、通信及故障診斷功能，出于危險(xiǎn)分散的考慮，它雖有若干路模擬量及開關(guān)量輸入，但只有一（二）路采用420ma直接信號(hào)輸出，即原則上只控制一（二）個(gè)執(zhí)行器，它與模擬儀表一樣，可與常規(guī)儀表混合合作，它作為集散控制系數(shù)的一部分，是現(xiàn)代自動(dòng)

35、控制、計(jì)算機(jī)及通信技術(shù)最新發(fā)展產(chǎn)物。該儀表編程方式采用模塊化，容易掌握。 鍋爐控制系統(tǒng)，一般有燃燒、水位等控制系統(tǒng)。燃燒控制實(shí)質(zhì)上是能量平衡系統(tǒng)，它以蒸汽壓力作為能量平衡指標(biāo)，量出而入不斷根據(jù)用汽量與壓力的變化成比例地調(diào)整燃料量與送風(fēng)量，同時(shí)保證燃料的充分燃燒及熱量的充分利用，其中保持合適的“空燃比”是一個(gè)重要因素。“空燃比”是指燃燒中空氣量與燃燒量的比值系數(shù)。 汽包水位控制系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)上是維持鍋爐進(jìn)出水量平衡的系統(tǒng)。它是以水位作為水量平衡與否的控制指標(biāo)，通過調(diào)整進(jìn)水量的多少來達(dá)到進(jìn)出平衡，將汽包水位維持在汽水分離界面最大的汽包中位線附近，以提高鍋爐的蒸發(fā)效率，保證生產(chǎn)安全。由于鍋爐水位系統(tǒng)是一

36、個(gè)設(shè)有自平衡能力的被控對(duì)象，運(yùn)行中存在虛假水位現(xiàn)象，實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)情況采用水位單沖量、水位蒸汽量雙重量和水位、蒸汽量、給水量三沖量的控制系統(tǒng)。 爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)是使進(jìn)出爐膛的空氣量維持平衡的控制系統(tǒng)，一般以爐膛壓力作為空氣量平衡與否的控制指標(biāo)，通過調(diào)整排向大氣的引風(fēng)量達(dá)到空氣量進(jìn)出平衡，為提高控制品質(zhì)，一般以送風(fēng)量或送風(fēng)檔板開度作為前饋量構(gòu)成前饋反饋控制系統(tǒng)。 微機(jī)鍋爐控制技術(shù)具有良好實(shí)用前景，既可節(jié)能又可提高鍋爐的運(yùn)行管理水平，減輕環(huán)境污染，目前國內(nèi)只有幾百臺(tái)鍋爐采用微機(jī)控制，占總數(shù)的很小一部分，所以推廣應(yīng)用該技術(shù)就顯得十分繁重。同時(shí)，該技術(shù)也在不斷完善和提高，在進(jìn)一步降低造價(jià)及鍋爐本體設(shè)

37、備的改造緊密配合方面還有許多工作要做。 在供水鍋爐控制的過程中，我們用的了幾種基本的控制方式，有單回路的控制系統(tǒng)、前饋控制系統(tǒng)、串級(jí)控制系統(tǒng)等幾種方式。下面我們就這幾種控制方式做一個(gè)介紹。3.1 單回路控制系統(tǒng) 簡單控制系統(tǒng)是由一個(gè)被控對(duì)象、一個(gè)測(cè)量元件及變送、一個(gè)控制器和一個(gè)執(zhí)行器所組成的單回路反饋控制系統(tǒng)。 簡單控制系統(tǒng)的特點(diǎn)：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，投資少，易于調(diào)整和投運(yùn)，能滿足一般生產(chǎn)過程的控制要求，尤其適用于被控對(duì)象時(shí)滯和時(shí)間常數(shù)都較小，負(fù)荷和干擾變化比較平緩，或者對(duì)被控變量要求不太高的場(chǎng)合。按被控要求的工藝變量來分，最常見的是溫度、壓力、流量、液位和成分五種控制系統(tǒng)。 一個(gè)簡單控制系統(tǒng)方案的

38、分析設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮以下幾個(gè)問題。首先應(yīng)分析生產(chǎn)過程中各個(gè)變量的性質(zhì)及其相應(yīng)關(guān)系，分析被控對(duì)象的特點(diǎn)；然后根據(jù)工藝的要求選擇被控變量、操縱變量，合理選擇控制系統(tǒng)中的測(cè)量變送裝置、控制器和執(zhí)行器，建立一個(gè)較為合理的控制系統(tǒng) 。有多個(gè)控制系統(tǒng)的生產(chǎn)過程，還要考慮各個(gè)控制系統(tǒng)之間的相互關(guān)聯(lián)有何影響，并按可能使每個(gè)控制系統(tǒng)對(duì)其它控制系統(tǒng)的影響為最小的原則來建立各個(gè)控制系統(tǒng)。簡單控制系統(tǒng)使復(fù)雜控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，所以我們必須要掌握它。其中方框圖如下圖3.1所示：圖3.1 單回路控制系統(tǒng)方框圖其中y（s）為被控變量，q（s）為操縱變量，f1（s）。f（n）為干擾，號(hào)，q（s）與y（s）之間的聯(lián)系稱為控制通道，f（

39、s）與 y（s）之間的聯(lián)系稱為干擾通道。gc（s），gv（s），gm（s）分別是控制器、執(zhí)行器、被控對(duì)象、測(cè)量變送單元的傳遞函數(shù)。3.2串級(jí)控制系統(tǒng)3.2.1定義及方框圖 在多回路控制系統(tǒng)中，用兩臺(tái)控制器相串接，一個(gè)控制器的輸出作為另一個(gè)控制器的設(shè)定值，這樣的系統(tǒng)稱為串級(jí)控制系統(tǒng)。其方框圖如圖3.2所示：在串級(jí)控制系統(tǒng)中，對(duì)象被分為主對(duì)象gp1與副對(duì)象gp2兩部分。他們的輸出分別稱為主被控變量c1和副被控變量c2。hm1、hm2分別為主，副被控變量的檢測(cè)變送單元。接收主被控變量測(cè)量值y1的控制器稱為主控制器gc1），接收副被控變量測(cè)量值y2的控制器稱為副控制器gc2）。副控制器的設(shè)定值值r2就

40、是主控制器的輸出u1，顯然副控制器是在外設(shè)定情況下工作的，它的輸出u2操縱執(zhí)行器gv通過改變單個(gè)操縱變量q來滿足對(duì)主，副被控變量的某種組合所提出的要求。在任何只有單個(gè)操縱變量的系統(tǒng)中，只能有一個(gè)被控變量可以獨(dú)立設(shè)定。換句話說，在任意給定時(shí)刻，只能有一個(gè)獨(dú)立的設(shè)定值，這就是主設(shè)定值r1。副被控變量的設(shè)置通常是為了保證和提高主被控變量的控制質(zhì)量，而對(duì)其本身一般都沒有嚴(yán)格的要求，它依賴于主控制器的輸出u1。3.2.2串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)： 與簡單控制系統(tǒng)相比，串級(jí)控制系統(tǒng)由于在結(jié)構(gòu)上增加了一個(gè)副回路，所以具有以下幾個(gè)主要特點(diǎn)。 對(duì)于進(jìn)入副回路的擾動(dòng)具有較快，較強(qiáng)的克服能力。 改善主控制器的廣義對(duì)象的特

41、性。 對(duì)負(fù)荷和操作條件的變化有一定的自適應(yīng)能力。 副回路可以按照主回路的需要更精確控制操縱變量的質(zhì)量流和能量流。3.2.3串級(jí)控制系統(tǒng)的使用場(chǎng)合：用于克服變化劇烈的和幅值大的干擾。 用于時(shí)滯大的對(duì)象。 用于容量滯后大的對(duì)象。 用于克服對(duì)象的非線性。 合理的設(shè)計(jì)串級(jí)控制系統(tǒng)，才能使它的優(yōu)越性得到發(fā)揮，一般來說，一個(gè)結(jié)構(gòu)合理的串級(jí)控制系統(tǒng)，當(dāng)擾動(dòng)從副回路進(jìn)入時(shí)，其最大偏差將是簡單控制系統(tǒng)的1101100；當(dāng)擾動(dòng)從主對(duì)象進(jìn)入時(shí)串級(jí)系統(tǒng)仍比簡單控制系統(tǒng)控制的效果好的多。最大偏差仍能縮小到1/31/5，因此，必須十分重視串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。3.2.4設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)： 主 副回路的選擇。a. 副回路必須

42、包括主要擾動(dòng)，而且應(yīng)包括盡可能多的擾動(dòng)。b. 主 副對(duì)象的時(shí)間常數(shù)應(yīng)匹配。c. 應(yīng)考慮工藝上的合理性。d. 要注意生產(chǎn)上的經(jīng)濟(jì)性。 主 副控制器控制規(guī)律的選擇。 控制器的正 反作用的確定。 控制器防止積分飽和的措施。 流量副回路中開方器的引入。3.3前饋控系統(tǒng)3.3.1前饋控制系統(tǒng)的概念： 前饋控制系統(tǒng)就是一種直接根據(jù)所生產(chǎn)被控變量參數(shù)變化的原因進(jìn)行控制的系統(tǒng)，其實(shí)質(zhì)上是一種抗擾動(dòng)進(jìn)行的開環(huán)控制系統(tǒng)方式，它通過前饋調(diào)節(jié)器來補(bǔ)償擾動(dòng)對(duì)被控參數(shù)的影響。使作用在系統(tǒng)上的一個(gè)或幾個(gè)主要的擾動(dòng)與被控參數(shù)完全無關(guān)或部分無關(guān)，從而達(dá)到系統(tǒng)提高控制精度的目的。 所謂可測(cè)，主要是指擾動(dòng)可直接測(cè)量，也不排斥可間接

43、測(cè)量的，擾動(dòng)不可測(cè)量，前饋無法實(shí)施。 所謂顯著，不在乎擾動(dòng)本身的大小，而是指擾動(dòng)對(duì)控制變量的數(shù)值有顯著的影響。 所謂頻繁，是指擾動(dòng)出現(xiàn)的次數(shù)較多。3.3.2前饋控制系統(tǒng)的特點(diǎn)： 前饋控制是一種開環(huán)控制。 前饋調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律是由對(duì)象特性決定的。 前饋控制是一種按擾動(dòng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)的控制。 前饋控制只能克服那個(gè)可測(cè)而不可控的擾動(dòng)量。3.3.3前饋控制系統(tǒng)的分類： 依據(jù)是否引入反饋控制以及兩者相結(jié)合的方式，我們通常將前饋控制系統(tǒng)可分為三類： 單純的前饋控制系統(tǒng)。 前饋與反饋控制相結(jié)合的系統(tǒng)，前饋控制作用與反饋?zhàn)饔孟喑恕?前饋與反饋控制相結(jié)合的系統(tǒng)，前饋控制作用與反饋?zhàn)饔孟嗉?。（代?shù)和）我們通常將前饋控

44、制與反饋控制（如圖3.3）相結(jié)合起來，其優(yōu)點(diǎn)如下：a. 在前饋控制的基礎(chǔ)上設(shè)置反饋控制，可以大大簡化前饋控制系統(tǒng)，只須對(duì)影響被控參數(shù)最顯著的干擾進(jìn)行補(bǔ)償，而對(duì)其他許多次要的干擾，可依靠反饋予以克服，這樣既保證了精度，又簡化了系統(tǒng)。b. 由于反饋回路的存在，降低了讀前饋控制算式精度的要求。由于對(duì)前饋控制精度的要求降低，為工程上實(shí)現(xiàn)較簡單的控制創(chuàng)造了條件。c. 在反饋系統(tǒng)中，提高反饋控制的精度與系統(tǒng)的穩(wěn)定性有矛盾，往往為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而不能實(shí)現(xiàn)高精度的控制。而前饋反饋控制則能實(shí)現(xiàn)高精度的控制，穩(wěn)定性好和控制及時(shí)的作用。d. 由于反饋控制的存在，提高了前饋控制模型的適應(yīng)性。圖3.3 前饋-反饋

45、控制系統(tǒng)方框圖圖3.4 前饋串級(jí)控制系統(tǒng)方框圖圖3.5 前饋控制系統(tǒng)的補(bǔ)償曲線在實(shí)際工作中，如果對(duì)象的主要干擾頻繁而又劇烈，而生產(chǎn)過程對(duì)被控參數(shù)的控制精度要求又很高，這時(shí)則可采用前饋串級(jí)控制（如圖3.4）。 這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是能同時(shí)克服進(jìn)入前饋回路和進(jìn)入串級(jí)副回路的干擾對(duì)被控參數(shù)的影響。此外，由于前饋算式的輸出不直接加在調(diào)節(jié)閥上而作為副控制器的給定值，這樣便降低了對(duì)閥門特性的要求。實(shí)踐證明，這種前饋串級(jí)控制系統(tǒng)可以獲得很高的控制精度，在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中常被采用。 另外，在控制過程中，我們還利用前饋控制過程對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償，其補(bǔ)償過程的曲線如下圖所示。通過對(duì)控制系統(tǒng)的補(bǔ)償，則可大大提高系統(tǒng)的性能。第

46、四章 工業(yè)鍋爐的微機(jī)ddc系統(tǒng)的控制在鍋爐的燃燒過程中,由于空氣和燃燒之間有著一定的比值關(guān)系,既有一定的燃燒則就需要一定的空氣,還有煙道中空氣過剩系統(tǒng),即空氣(煙囪中)氧氣的含量等等,都影響著鍋爐的燃燒,如果燃燒不當(dāng),不但會(huì)污染空氣,而且會(huì)可能危及到工作人員的人身安全.所以我們就想用一套有著精確控制功能的控制系統(tǒng),因此便有了工作鍋爐的微機(jī)ddc控制系統(tǒng).4.1 直接數(shù)字控制ddc系統(tǒng) 直接數(shù)字控制ddc系統(tǒng)（direct digigtal control）是工業(yè)生產(chǎn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中用得做廣泛的一種系統(tǒng)應(yīng)用形式.這類系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)除了經(jīng)過輸入通道對(duì)多個(gè)工業(yè)過程參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)采集外,它不容代替模擬調(diào)

47、節(jié)系統(tǒng)中的模擬調(diào)節(jié)器,按預(yù)定的調(diào)節(jié)規(guī)定進(jìn)行調(diào)節(jié)運(yùn)算,然后將運(yùn)算結(jié)果通過過程輸出通道輸出并作用于執(zhí)行機(jī)構(gòu),以實(shí)現(xiàn)多回路調(diào)節(jié)的目的。圖4.1 直接數(shù)字控制系統(tǒng)硬件組成圖直接數(shù)字控制系統(tǒng)的硬件組成原理框圖如圖4.1所示,系統(tǒng)中除了輸入和輸出通道外,一般還有一個(gè)功能較強(qiáng)的控制操縱臺(tái),在操縱臺(tái)上可調(diào)整被控參數(shù)的給定值、顯示或打印采樣值、聲光報(bào)警裝置也在操縱臺(tái)上如圖4.2所示。由直接數(shù)字控制系統(tǒng)方框圖(圖4.2所示),先由測(cè)量變送器測(cè)取工業(yè)生產(chǎn)過程參數(shù),經(jīng)過輸入接口轉(zhuǎn)換成數(shù)字量作為計(jì)算機(jī)的輸入信號(hào),計(jì)算機(jī)根據(jù)確定的控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算,并發(fā)出信號(hào),再以輸出接口轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器.ddc系統(tǒng)不僅可對(duì)一

48、個(gè)回路進(jìn)行控制,而且通過采樣實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)回路的控制.另外,ddc系統(tǒng)只要改變程序還能實(shí)現(xiàn)串級(jí),前饋等復(fù)雜的控制,直接數(shù)字控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)常規(guī)的pld(比例、積分、微分)調(diào)節(jié),也可實(shí)現(xiàn)其它復(fù)雜或先進(jìn)的調(diào)節(jié)規(guī)律,調(diào)節(jié)規(guī)律的改變只需控制軟件.不同的是硬件部分除按需適當(dāng)增減通道的數(shù)量外,一般不需作大的變動(dòng),所以使用比較靈活,ddc系統(tǒng)是一個(gè)“在線”的時(shí)實(shí)的半環(huán)控制系統(tǒng)。4.1.1 微機(jī)ddc系統(tǒng)的時(shí)間散性:微機(jī)ddc系統(tǒng)結(jié)生產(chǎn)過程的有關(guān)參量進(jìn)行控制時(shí),是以定時(shí)采樣和階段控制來代替常規(guī)儀表的連續(xù)則是和連續(xù)控制的。因此,確定合適的采樣周期和a/d、d/a、轉(zhuǎn)換器的字長是提高系統(tǒng)控制精確,減少轉(zhuǎn)換誤差的關(guān)鍵。4

49、.1.2 微機(jī)ddc系統(tǒng)的分時(shí)控制方式:一臺(tái)微機(jī)ddc系統(tǒng)要控制多個(gè)回路.在每一個(gè)回路,微機(jī)要完成(1)采樣和ad轉(zhuǎn)換,(2)運(yùn)算,(3)輸出控制信號(hào)3個(gè)部分的工作,所以投機(jī)控制每一個(gè)回路需要的時(shí)間應(yīng)為這三個(gè)部分所花費(fèi)時(shí)間之和.為此,微機(jī)ddc采用了“分時(shí)”控制的方法,即將某一回路的采樣和ad轉(zhuǎn)換、運(yùn)算、輸出控制三部分的時(shí)間前后回路錯(cuò)開,放在不同的控制時(shí)間里.這樣,既保證了控制過程的正常進(jìn)行,又能充分利用系統(tǒng)中的各種設(shè)備,大大提高了效率.4.1.3 微機(jī)ddc系統(tǒng)的人機(jī)交換: 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的人機(jī)交往有時(shí)也稱“人機(jī)對(duì)話”或“人機(jī)通訊”,這是一種微機(jī)控制系統(tǒng)必須具備的溝通操作者和微機(jī)互相聯(lián)系的功

50、能.操作者要通過鍵盤、按鈕、開關(guān)等器件向微機(jī)控制系統(tǒng)送入控制意圖,微機(jī)控制系統(tǒng)則通過顯示屏、打印機(jī)、各種指示燈向操縱者送出有關(guān)信息.一般的微機(jī)ddc系統(tǒng)除了普通的各種指示燈裝置外,還都通過相應(yīng)借口連接有以crt顯示屏、打印機(jī)、控制鍵盤、越限報(bào)警裝置等,有些可靠要求較高的微機(jī)ddc系統(tǒng)還配有自動(dòng)手動(dòng)切換裝置或雙機(jī)控制切換裝置.4.1.4 微機(jī)ddc系統(tǒng)的控制規(guī)律:控制規(guī)律是一個(gè)控制系統(tǒng)性能優(yōu)劣的關(guān)鍵.根據(jù)控制規(guī)律制定的控制算法,是微機(jī)ddc系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)對(duì)象實(shí)行控制的運(yùn)算依據(jù)。隨著控制理論和微機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展，傳統(tǒng)的ddc系統(tǒng)功能也不斷擴(kuò)大,相應(yīng)的控制規(guī)律和控制算式不斷出現(xiàn).根據(jù)控制對(duì)象的不同,目前

51、的微機(jī)ddc控制方式,有簡單,有復(fù)雜,從單參數(shù)的定值控制到多參數(shù)的相關(guān)控制,以至最優(yōu)最佳控制等等，其控制功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了早期的pid控制范圍,盡管如此,pid控制的一些基本理論仍然是分析ddc系統(tǒng)控制規(guī)律的基礎(chǔ),pid控制規(guī)律仍然在相當(dāng)多生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用并能得到較為滿意的效果,所以直到現(xiàn)在,pid仍是一中最基本的控制規(guī)律.隨著生產(chǎn)的發(fā)展和工業(yè)自動(dòng)化的提高,較簡單的單回路參量的pid閉環(huán)已不能滿足更高要求系統(tǒng)需要，所以，在微機(jī)ddc系統(tǒng)中常用到多參量控制如串級(jí)控制、比值控制、選擇性控制、前饋控制等控制方式。4.2 工業(yè)鍋爐的微機(jī)ddc控制工作原理現(xiàn)場(chǎng)模擬量信號(hào)通過變送器轉(zhuǎn)換成0-10ma.dc或4-

52、20ma.dc或0-5v.dc的模擬量信號(hào)，通過有關(guān)端子輸入計(jì)算機(jī)a/d板，或電阻信號(hào)通過電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換板與其它現(xiàn)場(chǎng)毫伏信號(hào)進(jìn)入信號(hào)調(diào)理板，再輸入a/d板，經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換后以實(shí)際工程量屏幕顯示氣包水位、蒸汽壓力等影響工業(yè)鍋爐運(yùn)行安全性、經(jīng)濟(jì)性的主要參數(shù)以及給水調(diào)節(jié)閥位、給煤機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置信號(hào)，這些信號(hào)用來控制、打印制表、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、經(jīng)濟(jì)量累積核算等。對(duì)工業(yè)鍋爐主要參數(shù)進(jìn)行直接控制是微機(jī)ddc控制的主要功能之一。以一般飽和蒸汽鏈條爐為列，相應(yīng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)分別輸出四個(gè)調(diào)節(jié)信號(hào)，通過i/o或d/a轉(zhuǎn)換裝置輸送至爐排、給水、送風(fēng)、引風(fēng)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。輸送至爐排執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)信號(hào)，通過變頻器來改變進(jìn)入鍋爐

53、的燃料量，輸送至給水執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)信號(hào)通過改變電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，改變給水調(diào)節(jié)閥門的位置，從而改變進(jìn)入鍋爐的給水量，輸送至送風(fēng)至送風(fēng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)信號(hào)通過改變電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（或變頻調(diào)速裝置）改變送風(fēng)入口調(diào)節(jié)檔板開度（調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速），從而改變進(jìn)入鍋爐的送風(fēng)量，輸送至引風(fēng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（變頻調(diào)速電機(jī)）的調(diào)節(jié)信號(hào)通過電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（變頻調(diào)速電機(jī)）改變引風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)板或碟閥（調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)速），從而改變鍋爐輸出的煙汽流量，使?fàn)t膛煙壓保持相應(yīng)的負(fù)值。對(duì)其它爐型，皆有相應(yīng)的調(diào)節(jié)信號(hào)輸出，并控制相應(yīng)的調(diào)節(jié)設(shè)備。 4.2.1對(duì)空氣和燃料的控制: 鍋爐用水經(jīng)省煤器預(yù)熱后,注入鍋爐內(nèi),在進(jìn)水管道內(nèi),用一流量傳感器檢測(cè)到流量信號(hào)后,經(jīng)

54、流量變松器把流量信號(hào)這一物理量變換成相應(yīng)的統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),送入儀表、運(yùn)算器、調(diào)節(jié)器中,其中為了使儀表的輸出信號(hào)同流量信號(hào)呈線形關(guān)系,我們?cè)谥虚g加入一個(gè)開方器,同時(shí),在進(jìn)水端檢測(cè)出它的進(jìn)水溫度(預(yù)熱后),送給調(diào)節(jié)器,然后,再從出水端檢測(cè)出出水溫度,也送給調(diào)節(jié)器.在這一調(diào)節(jié)器中,用一減法器計(jì)算出溫度,將前面所測(cè)得的流量乘以(乘法器)溫差,即可求得進(jìn)水管道中所注入的水所需的熱量.而出口測(cè)的熱水溫度信號(hào)送給溫度調(diào)節(jié)電路,溫度調(diào)節(jié)電路將它在與人工設(shè)定值水平sp之間進(jìn)行控制計(jì)算,將輸出信號(hào)作為結(jié)果輸出,將前面原料加熱所需要的熱量加到該輸出信號(hào)中,作為燃料流量的設(shè)定值,與燃料流量這一小閉環(huán)所檢測(cè)出此時(shí)燃料的

55、流量值,做一差值計(jì)算,從而調(diào)節(jié)燃料控制閥的大小,進(jìn)而進(jìn)行熱量控制.4.2.2燃燒雙交叉控制工業(yè)鍋爐的微機(jī)ddc控制系統(tǒng)的雙交叉控制原理圖如附圖（二）所示雙交叉燃燒控制是以維持合適的空氣、燃燒比值為手段，達(dá)到燃燒時(shí)始終維持低過?？諝庀禂?shù)，從而保證了較高的燃燒效率，同時(shí)減少了排煙對(duì)環(huán)境的污染。雙交叉燃燒控制實(shí)際上是以爐溫調(diào)節(jié)為主回路，以燃燒流量和空氣流量調(diào)節(jié)并列為副回路的串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，加上高、低信號(hào)選擇器組成的帶有邏輯功能的比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)。它的主要作用是當(dāng)爐子負(fù)荷變化，以維持爐溫在給定值上，而且使燃燒工況始終處于低過?？諝庀禂?shù)的經(jīng)濟(jì)合理狀況。下面分三種工況進(jìn)行討論。穩(wěn)定工況時(shí)：爐溫穩(wěn)定在給定值上，爐

56、溫調(diào)節(jié)器tic的輸出信號(hào)i0通過高、低限模塊hlm、llm后，又分別通過燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)的高、低選模塊hse1、lse1和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的hse2、lse2，相應(yīng)地加到燃料流量調(diào)節(jié)器fic1和空氣流量調(diào)節(jié)器fic2作為它們的給定值，使燃料流量和空氣流量自動(dòng)調(diào)節(jié)到正常數(shù)值上，從而保證爐溫維持在給定值上。在穩(wěn)定工況下，所有高選、低選和高限、低限模塊，對(duì)主控制信號(hào)i0不起限制作用。負(fù)荷在正常范圍波動(dòng)時(shí)：1）當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，爐溫下降，主控制信號(hào)i0增加（記為i0），此時(shí)i0通過hse1，但不通過lse1，此時(shí)通過lse1的信號(hào)為（fa/f6-k5+k1），由于空氣流量信號(hào)fa尚未增加，所以燃料量暫時(shí)還不能增加

57、。但是i0能通過lse2和hse2，因?yàn)榇藭r(shí)i0仍然比k4及ff小，所以i0先加到fic2沒，使空氣流量先行提量。空氣提量后，（fa/f6-k5）值增加，使i0小于（fa/k6-k5+k1），lse1讓信號(hào)i0通過，i0加到fic1之后，燃料流量才提量?？梢?，設(shè)置lse1的目的是使負(fù)荷增加是，先增加空氣量，后增加燃料量，防止在提量過程中煙囪冒黑煙。設(shè)置hse1對(duì)負(fù)荷正常波動(dòng)范圍不起限制作用。增設(shè)dvd和sub模塊的目的是把空氣流量折算到對(duì)應(yīng)的燃料流量。2）當(dāng)負(fù)荷減少時(shí)，爐溫上升，i0減少（記為i0），此時(shí)i0通過lse2，但暫時(shí)不通過hse2，因?yàn)閕0剛減少瞬間，燃料流量ff尚未減少，所以i0小于（ff-k3），hse2阻止i0通過，此時(shí)通過hse2的信號(hào)為（ff-k3），空氣量暫時(shí)還不能減少。但是此時(shí)i0仍然大于（fa/k6-k5-k2），所以i0通過hse1，當(dāng)然也通過lse1，i0加到fic1，使燃料流量首先減少。當(dāng)燃料流量減少后，（此時(shí)燃料流量為ff），使（ff-k3）小于i0，i0通過hse