過程控制供熱鍋爐測控系統(tǒng)設計

實用文案目錄第一章 鍋爐供暖現狀????????.???..4第二章 控制方式選擇????????? .?..?4第三章 硬件設計?????????????? 8第四章 工藝生產過程簡介????????? ..12第五章 可編程序控制器的選擇??? .????.18第六章 系統(tǒng)構成????????????? ...21第七章 參數檢測?????????????? 22第八章 控制系統(tǒng)流程圖???????????24參考文獻??????????????26儀表盤正面布置圖設計???????...27儀表供電系統(tǒng)設計??????????28儀表盤背面電氣接線圖????????29設備選型表?????????????.30標準實用文案第一章．供暖鍋爐現狀現有的供暖鍋爐由蒸汽鍋爐改造而成的常壓熱水鍋爐，常壓鍋爐使用安全，對原材料的要求比蒸汽鍋爐低，無需控制蒸汽壓力，控制精度要求相對要低。目前國內外對蒸汽鍋爐控制的研究己經比較成熟，鍋爐控制數學模型基本定型，而供暖鍋爐控制相對簡單，對其研究不夠重視。本文以火力發(fā)電廠蒸汽鍋爐的控制模型為參考，提出供暖鍋爐的控制模型。供暖鍋爐控制系統(tǒng)屬于過程控制系統(tǒng)， 其控制的目標是控制鍋爐燃燒過程中的出水溫度、回水溫度、出水壓力、回水壓力、爐膛負壓等參數，使鍋爐燃燒工況良好，保證設備運行安全，滿足用戶的供熱要求。在供暖期間，系統(tǒng)根據室外溫度的變化分時段控制鍋爐的出水溫度和系統(tǒng)回水溫度。在室外溫度較低的時段內，出水溫度的設定值較低，在室外溫度較高的時段內，出水溫度的設定值較高，進而調節(jié)出水供熱量。在某一時段內，則通過調節(jié)熱水循環(huán)流量對出水供熱量進行微調。鍋爐出水溫度的調節(jié)主要靠燃燒控制系統(tǒng)來實現， 而系統(tǒng)回水溫度的調節(jié)主要靠熱水循環(huán)流量來調節(jié)，出水壓力和回水壓力的大小由循環(huán)泵和補水泵的狀態(tài)來決定。調節(jié)溫度和壓力等參數時， 采用偏差控制和 PID控制相結合的控制方式。 偏差控制方式應用于系統(tǒng)的開關量輸出， PID控制方式應用于系統(tǒng)的模擬量輸出。第二章 控制方式選擇2.1偏差控制方式偏差控制是指當熱工參數實際采集值與用戶設定值之間存在偏差時， 系統(tǒng)通過調節(jié)某標準實用文案些量來減小偏差，直至實際采集值等于用戶設定值為止。但這只是一種理想設計，在實際應用中，由于系統(tǒng)誤差的存在，實際采集值不可能等于用戶設定值。因此，引入“回差”的概念，即給用戶設定值一個可以接受的范圍，在此范圍內都可認為達到系統(tǒng)設定值。例如鍋爐的出水溫度設定值為 T0，溫控回差為 h，則當出水溫度 T滿足式3-1時即可。(3一1)2.2 PID控制方式①. PID控制器基本概念PID控制器就是根據系統(tǒng)的誤差 ,利用比例、積分、微分計算出控制量來進行控制。當被控對象的結構和參數不能完全掌握，或得不到精確的數學模型時、控制理論的其它技術難以采用時,系統(tǒng)控制器的結構和參數必須依靠經驗和現場調試來確定，這時應用 PID控制技術最為方便。即當我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數時 ,最適合采用 PID控制技術。1．比例（P）控制比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關系。當僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（ Steady-stateerror ）。2．積分（I）控制在積分控制中 ,控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關系。 對一個自動控制系統(tǒng) ,如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差 ,則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)（System with Steady-state Error）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差 ,在控制器中必須引入“積分項”。積分項對誤差的運算取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，標準實用文案即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大，使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小，直到等于零。因此，采用比例 +積分(PI)控制器,可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。3．微分（D）控制在微分控制中 ,控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關系。自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調節(jié)過程中可能會出現振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大的慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后 (delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前” ，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應該是零。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項” ，它能預測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例 +微分的控制器就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負值，從而避免被控量的嚴重超調。 所以對有較大慣性或滯后的被控對象 ,比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調節(jié)過程中的動態(tài)特性。偏差控制只能輸出開關量信號，對于連續(xù)調節(jié)的設備，則需要過程控制系統(tǒng)中最常用的控制規(guī)律—— PID控制方式PID控制，即按偏差的比例 (P)、積分((I)、微分(D)控制，是控制系統(tǒng)中應用最為廣泛的一種控制規(guī)律。實際運行的經驗和理論的分析都表明，運用這種控制規(guī)律對許多工業(yè)過程進行控制時，都能得到滿意的結果。 PID調節(jié)器既能消除靜差，改善系統(tǒng)的靜態(tài)特性，又能加快過渡過程，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，改善系統(tǒng)的動態(tài)特性，是一種比較完善的調節(jié)規(guī)律，主要應用于溫度控制和壓力控制等過程控制系統(tǒng)中，以克服時間響應滯后，得到較好標準實用文案的控制指標。②,PID控制器的基本形式PID控制分兩種基本形式，即模擬 PID控制器和數字 PID控制器如圖 3-1所示，理想控制規(guī)律為其中，KP為比例增益，與比例帶δ成倒數關系，即 ,TI為積分時間常數， TD為微分時間常數， u(t)為控制量，e(t)為偏差。比例控制能迅速反應誤差，從而減小誤差，但比例控制不能消除靜態(tài)誤差， KP過大，可能會引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定 :積分控制的作用是，只要系統(tǒng)存在誤差，積分控制作用就不斷地積累，輸出控制量以消除靜態(tài)誤差，因而，只要有足夠的時間積分作用將能完全消除誤差，但調節(jié)動作緩慢 ;微分控制加快系統(tǒng)的動態(tài)響應速度，減少調整時間，從而改善系統(tǒng)的動態(tài)特性。在計算機控制系統(tǒng)中， PID控制規(guī)律的實現必須用數值逼近的方法。當采樣周期足夠短時，用求和代替積分，使模擬 PID離散化變?yōu)椴罘址匠蹋缡?3-3所示標準實用文案以上是PID控制的理論控制方程，但在實際應用中， 要根據控制系統(tǒng)的特點， 做適當的改進。③,PID控制器的改進計算機控制是一種比較準確的控制方式， 只要系統(tǒng)偏差存在且 .大于傳感器的精度范圍，一計算機就不斷進行控制量增量的計算，并輸出相應的控制信號給執(zhí)行機構，改變執(zhí)行機構的狀態(tài)，這樣容易產生某些動作過于頻繁而引起振蕩。為避免控制動作過于頻繁以消除振蕩，在實際工程應用中， 通常在PID控制系統(tǒng)中增加一個死區(qū)環(huán)節(jié)， 如圖3-2所示，相應的算式為其中ε為人為設定的一個死區(qū)，是一個可調參數，其具體數值可根據實際控制對象由試驗確定。ε太小，使調節(jié)過于頻繁，達不到穩(wěn)定控制量的目的 ;ε太大，則系統(tǒng)將產生較標準實用文案大的滯后。在鍋爐的燃燒控制系統(tǒng)中，為避免風機和爐排轉速頻繁地改變，可適當地為出水溫度設定一個死區(qū)，如± 1℃。在鍋爐控制系統(tǒng)中，當啟動 /停止電機或大幅度改變溫度、壓力等設定值時，由于短時間內產生很大的偏差，往往會產生嚴重的積分飽和現象，以致造成很大的超調和長時間的振蕩。為克服這個缺點，可采用積分分離的方法，即偏差 e(k)較大時，取消積分作用 ;當偏差e(k)較小時才將積分作用投入。亦即當積分分離閥值刀應根據具體對象及控制要求確定。例如出水溫度的控制，可以選定盧為5℃或10℃等，依據控制精度要求而定。綜上所述，鍋爐控制系統(tǒng)中燃燒控制和水泵控制所采用的 PID控制方式，作出死區(qū)設定和積分分離兩項改進措施，以達到穩(wěn)定控制溫度和壓力等信號的目的。3,經驗湊試法整定 PID參數PID控制器參數整定主要整定比例系數 KP、積分時間界和微分時間幾等參數。增大比例系數 K。一般會加快系統(tǒng)的響應， :在有靜差的情況下有利于消除靜差。但過大的比例系數會使系統(tǒng)有較大的超調，并產生振蕩，使穩(wěn)定性變差。增大積分時間常數 TI，相當于減小積分系數，積分作用減弱，有利于減小超調，減小振蕩，但系統(tǒng)靜差的消除將隨之變慢。標準實用文案增大微分時間常數 TD有利于加快系統(tǒng)響應，但系統(tǒng)對擾動的抑制能力減弱，對擾動有較敏感的響應。在湊試時，可參考3個參數對控制過程的影響趨勢， 對參數實行先比例， 后積分，再微分的整定步驟。首先整定比例部分。即將比例系數KP由小變大，并觀察相應的系統(tǒng)響應，直到反應快，超調小的響應曲線。如果系統(tǒng)沒有消除靜差或靜差已小到允許范圍內，并且響應曲線己屬滿意，那么只須用比例調節(jié)器即可，最優(yōu)比例系數可由此確定。如果在比例調節(jié)的基礎上系統(tǒng)的靜差不能滿足設計要求，則須加入積分環(huán)節(jié)，整定時首先置積分時間 T,為一較大值，并將經第一步整定得到的比例系數 }P略為減小(如縮小為原值的 0.8倍)，然后減小積分時間， 使在保持系統(tǒng)良好動態(tài)性能的情況下， 靜差得到消除。在此過程中，可根據控制效果反復改變比例系數大，與積分時間 T,，以期得到滿意的控制過程和整定參數。 -若使用比例積分調節(jié)器(PI控制錐)消除了靜差，但動態(tài)過程經反復調整仍不能滿意，則可加入微分環(huán)節(jié)，構成完整的 PID控制器。在整定時，可先置微分時間 To為零。在第二步整定的基礎上，增大 TD，同時相應地改變比例系數和積分時間，逐步湊試，以獲得滿意的調節(jié)效果和控制參數。標準實用文案第三章．硬件設計隨著微處理器、計算機和數字通信技術的飛速發(fā)展，計算機控制已經廣泛地應用在所有的工業(yè)領域?，F代社會要求制造業(yè)對市場需求作出迅速反應，生產出小批量、多品種、多規(guī)格、高質量的產品。為了滿足這一要求，生產設備和自動化生產線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性?？删幊绦蚩刂破鳎?ProgrammableLogicController ）正是順應這一要求出現的， 它是以微處理器為基礎的通用控制裝置。 本章主要介紹西門子 S7-300系列PLC以及其它硬件的組成與選型。3.1PLC的基本概念可編程序控制器簡稱為 PLC，它的應用面廣、功能強大、使用方便，已經成為當代工業(yè)自動化的主要支柱之一。 PLC已經廣泛地應用在各種機械設備和生產過程的自動控制系統(tǒng)中，PLC在其它領域，例如在民用和家庭自動化設備中的應用也得到了迅速的發(fā)展。模塊式PLC的基本結構這里我們主要介紹的是西門子 S7-300，S7-300 屬于模塊式 PLC。西門子的 PLC以其極高的性價比，在國內占有很大的市場份額，在我國的各行各業(yè)得到了廣泛的應用。S7-300 模塊式PLC，主要由機架、 CPU模塊、信號模塊、功能模塊、接口模塊、通信處理器、電源模塊和編程設備組成，各種模塊安裝的機架上。通過 CPU模塊或通信模塊上的通信接口， PLC被連接到通信網絡上，可以與計算機、其它 PLC或其它設備通信。圖3.1是PLC控制系統(tǒng)的示意圖。標準實用文案CPU模塊：CPU模塊主要由微處理器和存儲器組成， S7-300將CPU模塊簡稱為 CPU。在PLC控制系統(tǒng)中，CPU模塊相當于人的大腦和心臟，它不斷的采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出，模塊中的存儲器用來存儲程序和數據。PLC控制系統(tǒng)示意圖信號模塊：輸入（ Input）模塊和輸出（ Output ）模塊一般簡稱為 I/O模塊，開關量輸入/輸出模塊簡稱為 DI模塊和DO模塊，模擬量輸入 /輸出模塊簡稱為 AI模塊和AO模塊，在S7-300 中統(tǒng)稱為信號模塊。信號模塊是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯系外部現場設備和 CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來接收和采集輸入信號，開關量輸入模塊用來接收從按鈕、選擇開關、數字撥碼開關、限位開關、接近開關等來的開關量輸入信號；模擬量輸入模塊用來接收電位器、測速發(fā)電機和各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量電流電壓信號。開關量輸出模塊用來控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、指示燈、數字顯示裝置和報警裝置等輸出設備，模擬量輸出模塊用來控制電動調節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行器。在信號模塊中，用光耦合器、光敏晶閘管、小型繼電器等器件來隔離 PLC的內部電路和外部的輸入、 輸出電路。標準實用文案功能模塊：為了增強 PLC的功能，擴大應用領域，減輕 CPU的負擔，PLC廠家開發(fā)了各種各樣的功能模塊。主要用于完成某些對實時性和存儲容量要求很高的控制任務。接口模塊：CPU模塊所在的機架稱為中央機架， 如果一個機架不能容納全部模塊， 可以增設一個或多個擴展機架。接口模塊用來實現中央機架和擴展機架之間的通信，有的接口模塊還可以為擴展機架供電。通信處理器：通信處理器用于 PLC之間、PLC與遠程I/O 之間、PLC與計算機和其他智能設備之間的通信，可以將 PLC接入MPI、PROFIBUS-DP、AS-i和工業(yè)以太網，或者用于點對點通信。電源模塊：PLC一般使用AC220V 電源或DC24V 電源，電源模塊用于將輸入電壓轉換為DC24V 和背板總線上的 DC5V電壓，供其他模塊使用。編程設備：S7-300 使用安裝了編程軟件 STEP7的個人計算機作為編程設備，在計算機屏幕上直接生成和編輯各種文本程序或圖形程序，可以實現不同編程語言之間的相互轉換。程序被編譯后下載到 PLC，也可以將 PLC中的程序上傳到計算機。 程序可以存盤或打印，通過網絡，可以實現遠程編程。編程軟件還具有對網絡和硬件組態(tài)、參數設置、監(jiān)控和故障診斷等功能。的特點編程方法簡單易學： 梯形圖是使用的最多的 PLC編程語言，其電路符號和表達方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語言形象直觀，易學易用，熟悉繼電器電路圖的電氣技術人員只需花幾天時間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。功能強，性能價格比高：一臺小型的 PLC內有成百上千個可供用戶使用的編程元件，標準實用文案可以實現非常復雜的控制功能。與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性能價格比。PLC可以通過通信聯網，實現分散控制，集中管理。硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強： PLC產品已經標準化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的硬件裝置供用戶選用， 用戶能靈活方便地進行系統(tǒng)配置， 組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。 PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。硬件配置確定后，通過修改用戶程序，就可以方便快速地適應工藝條件的變化。可靠性高，抗干擾能力強： PLC用軟件取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器和時間繼電器，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的十分之一以下，大大減少了因觸點接觸不良造成的故障。S7-300 有極強的故障診斷能力。 PLC使用了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強的抗干擾能力，可以直接用于有強烈干擾的工業(yè)生產現場， PLC已被公認為最可靠的工業(yè)控制設備之一。系統(tǒng)的設計、安裝、調試工作量少： PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數器等器件，使控制柜的設計、 安裝、接線工作量大大減少。PLC的梯形圖程序可以用順序控制設計法來設計。這種設計方法很有規(guī)律，容易掌握。可以在實驗室模擬調試 PLC的用戶程序，用小開關來模擬輸入信號， 通過個輸出點對應的發(fā)光二極管的狀態(tài)來觀察輸出信號的狀態(tài)，調試的時間比繼電器系統(tǒng)少的多。維修工作量小，維修方便： PLC的故障率很低，并且有完善的故障診斷功能。 PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機構發(fā)生故障時，根據 PLC上的發(fā)光二極管或編程軟件提供的信息，可以很方便地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。體積小，能耗低：對于復雜的控制系統(tǒng)， 使用PLC后，由于減少了大量的中間繼電器標準實用文案和時間繼電器，開關柜的體積比繼電器控制系統(tǒng)小的多。3.2PLC的工作原理的循環(huán)處理過程CPU中的程序分為操作系統(tǒng)和用戶程序。操作系統(tǒng)用來處理 PLC的起動、刷新輸入 /輸出過程映像區(qū)、調用用戶程序、處理中斷和錯誤、管理存儲區(qū)和通信等任務。用戶程序由用戶生成，用來實現用戶要求的自動化任務。 STEP7將用戶程序和程序所需的數據放置在塊中，功能塊FB和功能FC相當于用戶編寫的子程序， 系統(tǒng)功能 SFC和系統(tǒng)功能塊 SFB是操作系統(tǒng)提供給用戶使用的標準子程序，這些塊統(tǒng)稱為邏輯塊。PLC采用循環(huán)執(zhí)行用戶程序的方式， 這種運行方式也稱為掃描工作方式。 OB1是用于循環(huán)處理的組織塊，相當于用戶程序中的主程序，它可以調用別的邏輯塊，或被中斷程序（組織塊）中斷。 PLC得電或由 STOP模式切換到 RUN模式時，CPU執(zhí)行啟動操作，清除沒有保持功能的位存儲器、定時器和計數器，清除中斷堆棧和塊堆棧的內容，復位保存的硬件中斷等。此外還要執(zhí)行一次用戶編寫的“系統(tǒng)啟動組織塊” OB100，完成用戶指定的初始化操作。以后進入周期性的循環(huán)運行。圖 3.3是掃描過程。結合圖簡要介紹下掃描過程：操作系統(tǒng)啟動循環(huán)時間監(jiān)控。CPU將輸出過程映像區(qū)的數據寫到輸出模塊。CPU讀輸入模塊的輸入狀態(tài)，并存入輸入過程映像區(qū)。CPU處理用戶程序，執(zhí)行用戶程序中的指令。在循環(huán)結束時，操作系統(tǒng)執(zhí)行所有掛起的任務，例如下載和刪除標準實用文案塊，接收和發(fā)送全局數據等。CPU返回第一階段，重新啟動循環(huán)時間監(jiān)控。在啟動完成后，不斷地循環(huán)調用 OB1，在OB1中可以調用其他邏輯塊（ FB、SFB、FC、SFC）。循環(huán)程序處理過程可以被某些事件中斷。如果有中斷事件出現，當前正在執(zhí)行的塊被暫停執(zhí)行，并調用分配給該事件的組織塊。該組織塊被執(zhí)行完后，被暫停執(zhí)行的塊將從被中斷的地方開始繼續(xù)執(zhí)行。掃描過程在PLC的存儲器中，設置了一片區(qū)域用來存放輸入信號和輸出信號的狀態(tài)， 它們分別稱為輸入過程映像區(qū)和輸出過程映像區(qū)。 PLC梯形圖中的其他編程元件也有對應的映像存儲區(qū)。在循環(huán)程序處理過程中， CPU并不直接訪問 I/O模塊中的輸入地址區(qū)和輸出地址區(qū)，而是訪問CPU內部的過程映像區(qū)。在寫輸出模塊階段， CPU將輸出過程映像區(qū)的狀態(tài)傳送到輸出模塊。 梯形圖中某一輸出位的線圈“通電”時，對應的輸出過程映像位為 1狀態(tài)。信號經輸出模塊隔離和功率放大后，繼電器型輸出模塊中對應的硬件繼電器的線圈通電，其常開觸點閉合，使外部負載標準實用文案通電工作。若梯形圖中的線圈“斷電” ，對應的輸出過程映像位為 0狀態(tài)，在寫輸出模塊階段之后，繼電器型輸出模塊中對應的硬件繼電器的線圈斷電，其常開觸點斷開，外部負載斷電，停止工作。在讀輸入模塊階段， PLC把所有外部輸入電路的接通 /斷開狀態(tài)讀入輸入過程映像區(qū)。外部輸入電路接通時，對應的輸入過程映像位為 1狀態(tài)，梯形圖中對應的輸入位的常開觸點接通，常閉觸點斷開。外部輸入觸點電路斷開時，對應的輸入過程映像位為 0狀態(tài)，梯形圖中對應的輸入位的常開觸點斷開，常閉觸點通。在程序執(zhí)行階段，即使外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生了改變，輸入過程映像位的狀態(tài)也不會隨之而變，輸入信號變化了的狀態(tài)只能在下一個循環(huán)掃描周期的讀輸入模塊階段被讀入。用戶程序的執(zhí)行過程PLC的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲器中順序排列。在沒有跳轉指令和塊調用指令時，CPU從第一條指令開始， 逐條順序地執(zhí)行用戶程序， 直到用戶程序結束之處。在執(zhí)行指令時，從輸入過程映像區(qū)或別的存儲區(qū)中將有關編程元件的 0、1狀態(tài)讀出來，并根據指令的要求執(zhí)行相應的邏輯運算，運算的結果寫入到對應的存儲區(qū)中，因此，各編程元件的存儲區(qū)（輸入過程映像區(qū)除外）的內容隨著程序的執(zhí)行而變化。循環(huán)時間是指操作系統(tǒng)執(zhí)行一次如圖 3.3所示的循環(huán)操作所需的時間， 包括執(zhí)行 OB1中的程序段和中斷該循環(huán)的系統(tǒng)操作的時間，也稱掃描循環(huán)時間或掃描周期。循環(huán)時間與用戶程序的長短、指令的種類和 CPU執(zhí)行指令的速度有很大的關系。標準實用文案第四章 工藝生產過程簡介原油穩(wěn)定的目的是為了降低原油蒸發(fā)的損耗，即采用一定的工藝方法將原油中的C1～C4組分脫離出來，以減少運輸和儲運過程中的損失。具體來說，原油中還含有分子量更小的烷烴，如含有一至四個碳原子的正構烷烴，在常溫下，它們是氣體，其揮發(fā)性比汽油更強，極易從原油中揮發(fā)出來。而且揮發(fā)時還會帶走大量的戊烷、己烷等組分，造成原油大量損失。另外，在原油輸送過程中，要反復加熱、加壓，這都為原油中輕烴的揮發(fā)提供了良好條件。為了減少原油在運輸、儲存過程的揮發(fā)損耗，常常在原油脫水之后，再采取一定的方法，脫出原油中一至四個碳原子的正構烷烴等輕組分。這種脫出原油中輕組分的過程就叫原油穩(wěn)定。它不僅與原有穩(wěn)定裝置的工藝設計有關， 而且還與控制系統(tǒng)的工藝設計有關。4.1加熱爐-穩(wěn)定塔的基本控制 加熱爐的出口溫度控制加熱爐進料一般分為幾個支路。常規(guī)的控制方法是：在各支路上安裝各自的流量變送器和控制閥，而用爐出口總管溫度來調節(jié)爐用燃料量。這樣的調節(jié)方法根本沒有考慮支管溫度均衡的控制，支管溫度均衡的控制由操作工憑經驗根據分支溫差來調節(jié)分支流量差。這種人為操作顯然無法實現穩(wěn)定的均衡控制，往往是各支管流量較均衡，而分支溫度有相當大的差異，某一爐管因局部過熱而結焦的可能性很大。為了改善和克服這種情況，需要采用支路均衡控制方法。近年來出現的差動式平衡控制、解藕控制以及多變量預測控制等方法能夠收取一定的效果。其中差動式方法不僅效果不錯，而且實現簡單，操作簡便，對于長期運行有一定的優(yōu)勢。另外，針對系統(tǒng)的非線性、強耦合特性，模糊控制等智能控制標準實用文案方法也能實現較好的控制。加熱爐出口總管溫度是加熱爐環(huán)節(jié)最為重要的參數， 出口溫度的穩(wěn)定對于后續(xù)工藝的生產穩(wěn)定、操作平穩(wěn)甚至提高收率至關重要。最簡單的控制方法就是采用單回路的反饋控制。單回路反饋控制簡單實用，有它的使用價值。但該方法沒有考慮燃料量變化的影響，所以出口溫度不容易穩(wěn)定，在一定程度上也會造成燃料的浪費。在簡單反饋控制方案的基礎上，加入燃料量控制回路，就可以構成加熱爐的串級控制系統(tǒng)。這種控制方案也比較簡單，效果比簡單控制的效果要好一些，但因為沒有考慮原油進料量的波動，所以出口溫度仍不容易穩(wěn)定，另外沒有考慮空氣量與燃料量之間的配比控制，燃燒也不能達到較為理想的狀態(tài)，這也是出口總管溫度不容易穩(wěn)定的一個原因。串級控制系統(tǒng)也可以引入爐膛溫度的控制回路來構成： 出口溫度控制器的輸出作為爐膛溫度的設定值，爐膛溫度控制器的輸出作為燃料量的給定值，燃料量控制器再去控制調節(jié)閥。這種串級控制利用爐膛溫度的重要信息，有利于克服某些裝置燃料壓力的波動，但反過來對爐膛溫度測量的準確性要求較高。在串級控制的基礎上， 再引入原油進料前饋， 可以構成靜態(tài)前饋控制或動態(tài)前饋控制。采用原油進料前饋控制后，在原油進料流量有變化時，控制系統(tǒng)能很快使燃料流量發(fā)生相應的變化，從而得到補償，使進料流量波動對出口溫度的影響較小。國內大多數的煉油廠目前均采用以上幾種方法進行出口總管溫度控制， 其中簡單的串級控制應用較多，控制多采用經典的 PID控制器。實際上，由于系統(tǒng)的大時延、非線性以及時變特性， PID控制很難取得理想的控制效果，采用先進控制如目前在工業(yè)過程中應用最廣泛的預測控制成為改善控制品質的必要手段。標準實用文案 加熱爐燃燒控制加熱爐燃燒控制的任務是提高加熱爐的熱效率，以達到節(jié)能增效的目的。由于加熱爐是蒸餾裝置中耗能最大的環(huán)節(jié)， 能耗占整個裝置的 70%以上，因此加熱爐熱效率的提高對于整個蒸餾裝置的節(jié)能具有決定性的意義。常規(guī)的控制系統(tǒng)中，加熱爐出口溫度、爐膛負壓、煙氣氧含量等變量是獨立的、互不關聯的，而實際上各變量之間相互影響。一般可以采用前饋加反饋的控制方法。如：反饋調節(jié)對象選擇加熱爐的熱效率或煙氣氧含量，執(zhí)行手段采用調節(jié)控制量；在燃燒控制的基礎上可進一步實施燃燒優(yōu)化，即采用高級優(yōu)化策略通過煙氣氧含量或熱效率反饋尋求最佳的過?？諝庀禂?。一般情況下，采用燃燒優(yōu)化控制后能顯著的提高加熱爐的熱效率?？刂迫蝿崭攀觯?1.保持加熱爐的出口溫度在規(guī)定的范圍內 2.控制爐膛壓力在規(guī)定的范圍內3.控制煙氣含氧量在設定值附近波動其中：保持出口溫度是為了保證產品的質量合格；后兩個控制任務是為了保證加熱爐的安全、平穩(wěn)、高效運行，當加熱爐運行平穩(wěn)后，也有利于產品質量的保證。加熱爐爐膛壓力是實現加熱爐自動控制的一個重要的參數。爐膛壓力過高時，爐膛向外噴火，不僅使大量有效熱量散失，增加爐子的燃料消耗，而且也易燒壞爐子的鋼結構，降低爐子的使用壽命， 同時還會導致勞動環(huán)境的惡化， 危及操作人員的安全； 爐壓過低時，會吸入大量的冷風，漏風熱損失和排煙熱損失加大，引風機電耗增加。因此，必須將爐壓控制在規(guī)定的范圍內，在加熱爐最佳燃燒控制系統(tǒng)的基礎上，爐膛壓力控制是可以通過控制引風機變頻器開度來實現，爐壓的檢測采用微差壓變送器。煙氣含氧量的大小能反映出加熱爐的燃燒情況，含氧量不足時，燃料燃燒不充分，造成大量的化學能損失，并且煙氣標準實用文案中含有大量的 CO，對環(huán)境造成了危害；含氧量過大時，過?？諝膺^多，煙氣要帶走大量的熱量，造成排煙熱損失，并且空氣中的 N2在高溫下與 O2 發(fā)生化學反映生成 NOX，也對環(huán)境造成污染。因此控制煙氣含氧量不僅可以提高加熱爐的熱效率，更有環(huán)保作用。爐膛壓力控制方案：爐膛壓力主要與進風量和引風量直接相關，同時也受到加熱爐燃燒狀況以及燃料油、燃料氣比例的影響，不同的燃料下，燃燒后的產物會不同，對爐膛壓力的影響也就不一樣，但這些影響因素處于次要地位可以不加考慮，采用單變量控制加上送風量前饋調引風來進行控制，控制圖如圖 1-1。為了避免引風機變頻器動作過大，需要對控制量進行如下限制：引風機負荷不可擴大，限制引風機變頻器的開度由于變頻器有保護電路，如果一次動作過大，會導致斷電保護，因此限制變頻器開度的每次變化量。爐膛壓力控制系統(tǒng)框圖煙氣含氧量控制方案： 煙氣含氧量是標志燃燒狀況的重要參數。 爐膛溫度、燃料量（主要是燃料油量和燃料氣量） ，甚至燃燒油與燃料氣的比例對煙氣含氧量有直接的影響，該控制方案根據燃料量的變化對進風量做補償，能夠快速響應系統(tǒng)因負荷突然變化而引起的標準實用文案燃料變化，不會出現燃料因負荷突變而變化燃燒狀況卻因進風量反應過慢而惡化的現象。與引風機變頻器類似，對于鼓風機的變頻器的動作也有如下限制：鼓風機的負荷不可過大，限制鼓風機變頻器的開度。限制變頻器開度的每次變化量。4.3加熱爐的單回路控制方案 擾動分析加熱爐的最主要控制指標往往是工藝介質的出口溫度。對于不少加熱爐來說，溫度控制指標要求相當嚴格， 例如允許波動范圍為± （1～2）℃。影響路出口溫度的擾動因素有：工藝介質進料的流量、 溫度、組分，燃料方面有燃料油的壓力、 成分、燃料油的霧化情況，空氣過量情況，噴嘴的阻力，煙囪抽力等。在這些擾動因素中有的是可控的，有的是不可控的。問了保證爐出口穩(wěn)定，對擾動應采取必要的措施。 單回路控制系統(tǒng)的分析圖1-2為某一燃油加熱爐控制系統(tǒng)示意圖，其主要的控制系統(tǒng)是以爐出口溫度為控制變量、燃料油流量為操縱變量組成的單回路控制系統(tǒng)。其他輔助控制系統(tǒng)有：(1)進入加熱爐工藝介質的流量控制系統(tǒng)，如圖FC控制系統(tǒng)。(2)燃料油總壓控制，總壓控制一般調回油量，如入P1C控制系統(tǒng)。(3)采用燃料油時，還需加入霧化蒸汽，為此設有霧化蒸汽壓力控制系統(tǒng)，如圖P2C控制系統(tǒng)，以保證燃料油的良好霧化。標準實用文案加熱爐控制系統(tǒng)示意圖采用霧化蒸汽壓力控制系統(tǒng)后，在燃料壓力變化不大的情況下是可以滿足霧化要求的，目前煉廠中大多數采用這種方案。假如燃料油壓力變化較大時，單采用霧化蒸汽壓力控制就不能保證燃料油得到良好的霧化，可以根據燃料油閥后壓力與霧化蒸汽壓力之差來調節(jié)霧化蒸汽，還可以采用燃料油閥后壓力與霧化蒸汽壓力比值控制。但只能保持近似的流量比，還應注意經常保持噴嘴、管道、節(jié)流件等通道的暢通，以免噴嘴堵塞及管道局部阻力發(fā)生變化，引起控制系統(tǒng)的誤動作。此外，也可以采用二者流量的比值控制，則能克服上述缺點，但所用儀表多且重油流量測量困難。采用單回路控制系統(tǒng)往往很難滿足工藝滿足， 因為加熱爐需要將工藝介質從幾十度升溫到數百度，其熱負荷很大。當燃料油的壓力或熱值有波動時，就會引起爐出口溫度的顯著變化。采用單回路控制時，當加熱量改變后，由于傳遞滯后和測量滯后較大，控制作用不及時，而使爐口溫度波動較大，滿足不了工藝生產要求。因此單回路控制系統(tǒng)僅適用于對爐出口溫度要求不十分嚴格；其外來擾動緩慢而較小，且不頻繁；爐膛容量較小，即滯標準實用文案后不大。4.3循環(huán)流量控制鍋爐管網系統(tǒng)的另一個任務是通過循環(huán)泵將出水缸內的熱水輸送到用戶供熱管道，并回到回水缸。循環(huán)流量控制同樣采用偏差控制和 PID控制相結合的控制方式。 偏差控制設定出水壓力范圍，當出水壓力實際值不在設定范圍內時，增加或減少循環(huán)泵運行臺數，直到出水壓力達到要求為止。 PID控制在偏差控制的基礎上對出水壓力進行微調， 其原理如圖 3-4所示[[21 ]。循環(huán)流量 PID控制原理如圖 3-4所示。循環(huán)泵系統(tǒng)根據出水壓力的設定值與采集到的出水壓力的實時數據， 通過PID算法將出水壓力值控制在設定值附近。 其控制采用前述改進 PID控制算法與參數整定方法。4燃燒過程控制供暖鍋爐燃燒系統(tǒng)是個多變量輸入、多變量輸出、大慣性、大滯后且相互影響的一個復雜系統(tǒng)。當鍋爐的負荷變化時，所有的被調量都會發(fā)生變化，而當改變任一調節(jié)量時，也會影響到其他被調量。鍋爐燃燒過程自動控制的基本任務是使燃料燃燒所提供的熱量適應負荷的需要，同時還要保證鍋爐安全經濟運行。 ，燃燒控制系統(tǒng)的任務主要有三點 :標準實用文案穩(wěn)定鍋爐的出水溫度，始終保持在設定值附近。出水溫度的設定值與室外溫度以及消耗熱量(負荷)的變化相關，每天不同時段，根據用戶的消耗量和室外溫度計算出鍋爐出水溫度的設定值，以出水溫度為信號，改變燃煤量和風煤比，達到出水溫度與設定值一致。同時測量系統(tǒng)的回水溫度和爐膛溫度，若回水溫度過低則適當加大給煤量，反之則適當減少給煤量;若爐膛溫度過高則適當減少給煤量，反之則適當加大給煤量。我們初步預定度膛溫度在在800攝氏度。保證鍋爐燃燒過程的經濟性。對于給定出水溫度的情況下，需要調節(jié)鼓風量與給煤量的比例，使鍋爐運行在最佳燃燒狀態(tài)。開始運行時，可根據經驗設定風煤比，使耗煤量與鼓風量成比例關系，同時根據出水溫度的變化對鼓風量進行前饋控制，然后通過測量煙氣含氧量，運用偏差控制調節(jié)風煤比，使燃煤充分燃燒，是出水的預定溫度為80攝氏度。調節(jié)鼓風量與引風量，保持爐膛壓力在一定的負壓范圍內。爐膛負壓的變化，反映了引風量與鼓風量的不相適應。如果爐膛負壓太小，爐膛容易想外噴火，危及設備與工作人員的安全。負壓過大，爐膛的漏風量增大，增加引風機的電耗和煙氣帶走的熱量損失。本系統(tǒng)中根據鼓風量的變化，對引風量進行前饋控制。根據經驗設定爐膛負壓，并測量爐膛負壓，運行 PID算法控制爐膛負壓保持在一定的范圍內，從而調節(jié)引風量，確定引風機的轉速。確保爐膛存在負壓。標準實用文案4.1補水泵控制系統(tǒng)補水泵系統(tǒng)共有四臺補水泵電動機，系統(tǒng)采用兩臺變頻器拖動，一臺變頻器負責拖動兩臺補水泵，即“一拖二”模式。系統(tǒng)的電氣控制圖如圖4-2所示。其中1-2#補水泵用1#變頻器拖動，3-4#補水泵用2#變頻器拖動，構成兩個獨立拖動系統(tǒng)。.系統(tǒng)在運行過程中，只有1臺變頻器運行，若用2臺以下泵可滿足負荷，則啟動1#(2#)變頻器拖動1-2#泵((3-4#泵)即可;若需2臺以上泵才能滿足負荷，則先啟動1#(2#)變頻器拖動1-2#泵(3-4#泵)，然后切換到工頻運行并停止該變頻器，啟動另1臺變頻器拖動另外2臺泵。鍋爐管網系統(tǒng)中通過改變循環(huán)泵轉速來調節(jié)熱水流量， 并通過改變補水泵轉速來調節(jié)系統(tǒng)的回水壓力，使回水缸內的水位保持在一定范圍內。補水調節(jié)采用偏差控制和 PID控制相結合的控制方式。 偏差控制設定回水壓力范圍，當回水壓力實際值不在設定范圍內時，增加或減少補水泵運行臺數，直到回水壓力達到要求為止。 PID 控制在偏差控制的基礎上對回水壓力進行微調，其原理如圖 3-3 所示標準實用文案f2}1。補水泵系統(tǒng)根據回水壓力的設定值與掌韭 l采集到的回水壓力的實時數據， 通過PID附近，從而確定補水泵的轉速，以改變回水法將回水壓力值控制在設定值 .力。其控制采用前述改進PID控制算法與參數整定方法。確保總管內壓力恒定。4.2循環(huán)泵控制系統(tǒng)循環(huán)泵系統(tǒng)有 6臺循環(huán)泵，本系統(tǒng)配置兩臺變頻器， 采用“一拖六”的拖動模式，即用一臺變頻器拖動 6臺循環(huán)泵，另外一臺作為備用。每臺循環(huán)泵均通過變頻器啟動，并根據負荷的變化切換到工頻運行，變頻器啟動下一臺循環(huán)泵，依次類推，最后其中一臺循環(huán)泵變頻運行，其他工作循環(huán)泵工頻運行，剩下循環(huán)泵處于停止狀態(tài)作為備用。系統(tǒng)的電氣控制圖如圖所示。標準實用文案加熱爐燃燒控制系統(tǒng)是加熱爐 PLC控制系統(tǒng)的執(zhí)行層， 其主要包括溫度控制、 空氣流量控制、煤氣流量控制、爐壓控制，熱風放散控制等幾部分組成。系統(tǒng)要求其穩(wěn)定準確快速的隨動溫度設定數模的設定值， 以達到系統(tǒng)穩(wěn)定運行， 高效燃燒，節(jié)約能源，減少污染，實現爐溫最佳控制，提高鋼材質量的目的。根據這一要求我們對以往的雙交叉雙向限幅控制進行了改進，采用自身反饋雙向限幅 ,它使系統(tǒng)的響應速度更快。 其中涉及溫流串級控制，調節(jié)器增益補償， 擾動補償，解耦補償，空燃比動態(tài)尋優(yōu) ,生產過程的安全報警與事故處理等幾個部分。第五章 可編程序控制器的選擇一．機型的選擇機型選擇的基本原則應是在功能滿足要求的前提下，保證可靠，維護使用方便以及最佳的功能價格比。具體應考慮以下幾方面：、結構合理；、功能相當；、機型統(tǒng)一；標準實用文案、是否在線編程。二．組態(tài)技術、組態(tài)技術組態(tài)控制技術是一種計算機控制技術， 利用組態(tài)控制技術構成的計算機測控系統(tǒng)與一般計算機測控系統(tǒng)在結構上沒有本質上的區(qū)別，它們都由被控對象、傳感器、 I/O 接口、計算機和執(zhí)行機構幾部分組成。傳感器的作用是對被控對象的各種參數進行檢測。通過傳感器，計算機能感知生產進行的情況；將參數在顯示器上顯示。并根據參數實際值與設定植的偏差，按照一定的控制算法發(fā)出控制命令，控制執(zhí)行機構的動作，從而完成控制任務。2、集散式控制系統(tǒng) (DCS)和現場總線控制系統(tǒng) (FCS)一臺DDC(直接數字控制 )計算機常用來控制幾個到十幾個回路。 如果將更多的參數集中到一臺計算機進行監(jiān)控，一旦計算機出現故障，系統(tǒng)的可靠性會大大降低。集散式控制系統(tǒng)也稱為分布式控制系統(tǒng)，總體思想是分散控制，集中管理。集散式控制系統(tǒng)的分級管理規(guī)?？纱罂尚。梢灾挥袃杉墸ㄖ苯涌刂萍壓捅O(jiān)督控制級或稱下位機和上位機） ，也可以有多級。典型的三級結構為過程控制級、控制管理級、和生產管理級。輸入/輸出模塊的選擇PLC是一種工作控制系統(tǒng)，它的控制對象是工業(yè)生產設備或工業(yè)生產過程，它的工作環(huán)境是工業(yè)生產現場。它與工業(yè)生產之間的聯系是通過 I/O 接口模塊來實現的。通過 I/O接口模塊可以檢測被控生產過程的各種參數，并以這些現場數據作為控制器對被控對象進行控制的信息。同時，由于控制器通過 I/O接口模塊將控制器的處理結果送給被控設備或標準實用文案生產過程中的信號電平各種各樣，因此各種機構所需的信息電平也是不同的。而 PLC的CPU所處理的信息只能是標準電平， 所有I/O接口模塊還需實現這種轉換。 PLC從現場收集的信息及輸出給外部設備的控制信號都需要經過一定的距離， 為了確保這些信息的正確無誤，PLC的I/O接口模塊都具有較好的抗干擾能力。根據實際需要， PLC相應有許多種I/O 接口模塊，包括開關量輸入模塊、開關量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊，可以根據它們的特點進行選擇使用。1、確定I/O點數根據控制系統(tǒng)的要求，確定所需要的 I/O點數，再增加 10％-20％的備用量，以便隨時增加控制功能。對于同一個控制對象，由于采用不同的控制方法或編程水平的不一樣，I/O點數就有所不同。2、開關量輸入 /輸出標準的開關量輸入 /輸出接口可用于從傳感器和開關及控制設備接收信號。典型的交流輸入/輸出信號為 20～240V，直流輸入/輸出信號為 5～240V。3、模擬量輸入 /輸出模擬量I/O接口是用來感知傳感器產生的信號的。 這些接口用于測量流量、 溫度和壓力的數值，并用于控制電壓或電流輸出設備。 典型接口量程為 -10～+10V，0～+10V，4～20mA 或10～50mA。4、特殊功能在選擇一臺 PLC時，用戶可能會面臨需要一些特殊類型的且不能用標準 I/O 實現的I/O 限定情況。用戶應當考慮供銷廠商是否提供一些特殊的有助于最大限度減小控制作用標準實用文案的模塊。靈便模塊和特殊接口模塊，都應考慮使用。有的模塊自身能夠處理一部分現場數據，從而使 CPU從處理耗時任務中解脫出來。5、智能式輸入 /輸出當前，PLC的生產廠家相繼推出了一些智能式的輸入 /輸出模塊。所謂智能式輸入 /輸出模塊，就是模塊本身帶有處理器，對輸入或輸出信號作預先規(guī)定的處理，將其處理結果送入CPU或直接輸出，這樣可提高 PLC的處理速度和節(jié)省存儲器的容量。SIMATICTI505西門子SIMATICTI565 系列PLC原屬美國德州儀器（ TexasInstrument ）公司工業(yè)控制部，后為西門子公司收購，新型號為 SIMATICTI565 ，適用于較大的批處理控制。還有適用于中規(guī)模的快速靈活的 SIMATICTI545 系列PLC，與TI565 組成SIMATICTI505系列PLC。下面對TI505系列PLC做一下介紹。SIMATICTI505PLC有兩種類型：1、傳統(tǒng)的面向開關量控制的PLC，如TI525、TI535和TI565；2、面向過程控制的控制器，如TI545、TI555、TI565，TI525和TI535是適合于中小規(guī)模的開關和模擬量控制， TI560可用于處理大規(guī)模的開關量控制。本設計中根據實際要求選擇 TI565系列PLC?，F在，將 TI565性能介紹如下。1、西門子TI565系列PLC技術性能系統(tǒng)內存/KB：1024RAM1K字執(zhí)行時間：1.3ms標準實用文案控制繼電器/可保持控制繼電器：53248/4096計時、計數器：20480數學運算功能：-，+，*，/，數字量輸入/輸出：8192模擬量輸入/輸出：8192智能輸入/輸出模塊：能連接或可能連接遠程輸入/輸出距離/m：1000或4000TISTAR過程控制監(jiān)控系統(tǒng)：能連接或可能連接聯網：能連接或可能連接/TI通道閉環(huán)回路控制：能連接或可能連接中央處理單元類型PPX：565TXKM/110Y總內存配置/KB：1024梯形圖程序內存配置/KB：256計時器、計數器：0480擴展遠程底盤：128可尋址I/O(數字/模擬)：81921K執(zhí)行時間：1.3ms回路數：64計算速度(回路/100ms)：40模擬量報警：128標準實用文案特殊功能程序：10232、西門子 TI505系列PLC輸入/輸出模塊技術性能模擬量輸入/輸出模塊PPX505-7012輸入點數8，差分、雙極性輸入范圍0～10V，0～50mA，0～20mA分辨率輸入15bit，輸出12bit輸出點數4輸出范圍0～10V，0～20mA輸入之間隔離AC1500V輸出之間隔離AC1500V更新時間20ms/輸入，24ms對所有輸出電源DC24V，僅對輸出所占槽位1儀器介紹三、孔板孔板屬于節(jié)流裝置的一種。 節(jié)流裝置與差壓變送器配套構成差壓式流量計被廣泛地應用于雙相條件下的液體、 氣體、蒸汽的流量測量、 控制和調節(jié)。由于結構簡單、制作方便、使用可靠、性能穩(wěn)定、價格低廉等優(yōu)點而成為流量儀器中應用最廣泛、最成熟的一種。節(jié)流裝置在流量檢測過程中起到主要作用，其工作原理如下：在管道內部裝有斷面變化的孔板或噴嘴等節(jié)流件。當流體流經節(jié)流件時，由于流束收縮，在節(jié)流件的前后產生靜標準實用文案壓力差，利用壓差與流速的關系可進一步測出流量。對于未經標定的節(jié)流裝置，只要它與已經經過充分實驗標定的節(jié)流裝置幾何相似，則在已知有關參數的條件下，可以認為節(jié)流件前后的靜壓力差與所流過流體的流量間有確定的數值關系。因此，可以通過壓差來測流量。、流量變送器工業(yè)上習慣將過程參數（溫度、壓力、流量、物位、分析量等）轉換為標準電流信號的儀表稱為變送器。變送器的輸出信號用于指示、記錄和控制。按被測參數分類，變送器主要分為差壓變送器、溫度變送器、流量變送器和成分變送器等。、安全柵本設計中的安全柵為防爆安全柵。防爆安全柵分輸入式安全柵和輸出式安全柵兩種。電動儀表中的變送器、執(zhí)行器、電氣轉換器、安全柵屬安全火花防爆儀表。安全柵安裝在安全場所，作為控制室儀表和現場儀表的關聯設備。一方面?zhèn)鬏斝盘?，另一方面把流入危險場所的能量控制在爆炸性氣體或混合物的點火能量以下，以確保系統(tǒng)的安全火花性能。安全柵起隔離危險場所和安全場所的作用。、伺服放大器伺服放大器由前置磁放大器、觸發(fā)器、可控硅交流開關組成。磁放大器將輸入信號綜合、比較、放大。輸出的模擬值經過觸發(fā)器轉換為相應的脈沖信號去觸發(fā)可控硅。、手操器手操器是電動執(zhí)行器的一部分。電動執(zhí)行器將輸入的電流 4～20mA.DC 信號轉換為相應的輸出軸角位移或直線位移。 通常配有電動操作器以實現電動操作和手動操作的相互標準實用文案轉換。當電動操縱器的切換開關切向手動時，可由操作器的正、反向操作按鈕直接控制伺服電源，以實現執(zhí)行機構的遙控操作。另外，在現場可以轉動執(zhí)行器的手柄，在需要的時候進行就地手動操作。6、A/D轉換器A/D 轉換器是將模擬量轉換成數字量的器件。它是 PLC完成流量、溫度，壓力等參數采集和檢測的輸入接口。7、D/A轉換器D/A 轉換器是將數字量轉換成模擬量的器件。它是 PLC對外部實現控制的重要接口電路之一。按照轉換的方式，可以分為串行 D/A轉換器和并行 D/A 轉換器兩種。本設計中采用并行 D/A轉換器?？刂葡到y(tǒng)構成第六章 系統(tǒng)構成本控制系統(tǒng)主要由燃燒控制，爐溫設定數模，人機界面三大部分組成。、燃燒控制由溫度流量串級并列自身反饋型來控制回路，爐壓，熱風等附屬參數、空燃比動態(tài)尋優(yōu)、生產過程的安全報警與事故處理等幾個主要部分組成。由于燃燒控制是系統(tǒng)的執(zhí)行層，它不僅要快速穩(wěn)定準確地隨動溫度數模的設定值，而且還要保證動態(tài)時有良好的空燃配比效果。根據這個要求，本系統(tǒng)采用溫度流量串級自身反饋雙向限幅控制。以溫度環(huán)作為外環(huán)，空氣流量環(huán)和煤氣流量環(huán)作為內環(huán)來設計。用溫度環(huán)調節(jié)器的輸出分別作為空氣流量環(huán)和煤氣流量環(huán)的給定值與各環(huán)反饋值進行比較， 再通過限幅器對空氣流量環(huán)和煤氣流量環(huán)進行限幅。爐壓控制：當空氣和煤氣進入爐膛內部時，空氣熱風使煤氣燃燒，爐內溫度升高，使標準實用文案壓力上升，此時用調節(jié)閥調節(jié)爐內壓力，經煤氣管道，氣體通過引風機排入大氣，爐內壓力變小時，將閥門開度變小些；爐內壓力變大時，將閥門開度變大些。這樣，就實現了對爐壓的控制。、爐溫設定數模主要是根據爐子熱負荷的變化動態(tài)修正爐溫的設定值，使其滿足生產節(jié)奏并達到節(jié)能的目的。它主要包含兩種情況：一種是正常的工況下不同鋼種不同規(guī)格的爐溫設定；另一種是待軋工況下對上種工況的修正設定。爐溫設定數模是在加熱爐運行過程中根據當前熱負荷的大小在線適時修訂各點爐溫設定值的一套計算方法，它對爐子節(jié)能及合理運行有著重要意義。本套數模設計由三部分組成，它們是：正常爐況下不同規(guī)格不同鋼種的爐溫設定值、考慮熱偶位置偏離參數分散而設置的爐溫設定偏置值、待軋爐況下不同鋼種不同規(guī)格不同待軋時間爐溫設定的修正值。其中待軋修正尤其重要，它包括時間待軋和自動待軋兩部分。具體工藝流程見同組其他同學的設計。、人機接口是控制系統(tǒng)與操作人員進行雙向信息交流的窗口。多畫面多窗口多種形式的交流可使操作人員實時透視出系統(tǒng)中的大量信息，及時了解生產過程的情況變化，并根據這些變化輸入指令，從而正確引導系統(tǒng)的運行。本設計采用 CVU10000 操作員接口來監(jiān)控SIMATICTI565 控制器?？刂葡到y(tǒng)組成如圖所示。其中，加熱爐的三大要素：壓力、溫度、流量的檢測和控制尤其重要，標準實用文案加熱爐溫度 壓力 流量自動化儀表過程控制系統(tǒng) 人機界面控制系統(tǒng)組成第七章 參數檢測7.1壓力檢測壓力檢測意義：首先，工業(yè)生產中許多生產工藝過程經常要求在一定的壓力或一定的壓力變化范圍內進行，這就需要測量或控制壓力，以保證工藝過程的正常進行。其次，壓力測量或控制可以防止生產設備因過壓而引起破壞或爆炸。再有，通過測量壓力或壓差可以間接測量其它物理量，如：溫度、流量等。壓力是生產過程中的重要參數之一。爐膛壓力是實現加熱爐自動控制的一個重要參數。 當爐膛壓力過高時， 火煙就會從裝、出料口處大量冒出。不僅使大量有效熱量散失，增加爐子的燃料消耗，而且也容易燒壞爐子的鋼結構和爐墻鋼板，降低爐子的使用壽命。同時，爐壓過大引起的冒火還會導致勞動環(huán)境的惡化。當爐膛壓力過低時，會吸入大量的冷風，不但增加爐子的熱耗還會增加鋼坯的氧化燒損，甚至引起燒鋼。因此，必須對爐膛壓力進行有效控制。在加熱爐最佳燃燒控制系統(tǒng)的基礎上，爐膛壓力控制可以通過控制煙道閘門的開啟度來實現，而爐溫對煙道閘門開度的變化非常敏感， 如果通過傳統(tǒng)的 PID方式調節(jié)爐膛壓力， 那么頻繁的煙道閘門開度變化必然會帶來爐溫的波動，這在軋鋼工藝中是要盡量避免的，會導致軋出的鋼品質的標準實用文案降低。另外，爐膛壓力控制系統(tǒng)為一大時滯系統(tǒng)，控制對象反應速度較慢。因此，如何保證爐膛壓力既在期望的范圍之內，又不使閘門頻繁變化成為爐壓控制的關鍵環(huán)節(jié)。7.2溫度檢測對于一個加熱爐來說，最重要的指標參數就是溫度。因此，溫度檢測的過程是十分重要的。本系統(tǒng)中溫度檢測主要是對上加熱點、上均熱點、上均熱點三個加熱點的檢測。本設計加熱爐爐溫控制采用雙相限幅控制方式，即根據給定的空燃比，合理的同時調節(jié)空氣流量和煤氣流量，以保證在爐溫調節(jié)過程中，燃料和空氣都達到充分燃燒。這樣既可節(jié)約能源，又可防止環(huán)境污染。溫度檢測采用熱電偶等裝置。 熱電偶屬于電能量傳感器， 雖然它是一種古老的傳感器，但因它有一系列優(yōu)點至今仍在測溫領域里得到廣泛應用。熱電偶的主要性能有測溫范圍、允差等級、室溫和上限溫度絕緣電阻、熱響應時間和熱電動勢穩(wěn)定性等。7.3流量檢測流量檢測的主要過程如下：流量f通過檢測裝置，孔板進入流量變送器，將電流轉換到標準電流信號4～20mA，經過安全柵的安全過濾、信號隔離后，傳入模數轉換器，把模擬量信號轉換為計算機識別的數字量信號，此時，系統(tǒng) CPU進行處理，再將信息反饋回數模轉換器， ，電動執(zhí)行器或手操器檢測到 CPU發(fā)出的命令后作出響應，再經過伺服放大器放大信號后送給加熱爐。這樣，就完成了系統(tǒng)自身反饋控制的檢測過程。檢測原理如圖：標準實用文案TA/D D/A TMC信息隔離手操器 伺服放大安全柵流變f流量檢查自身反饋通過設定每一個加熱段的溫度， 使溫度控制器的輸出經過比例系統(tǒng)控制器作為空氣和煤氣的流量控制器的設定值，按照雙相限幅控制理論進行煤氣和空氣流量的調節(jié)。在通常的燃燒控制系統(tǒng)中，采用串級比例調節(jié)系統(tǒng)。溫度調節(jié)器的輸出直接作為空氣流量調節(jié)控制器的給定，然后空氣流量實際值除以空燃比作為煤氣流量調節(jié)控制器的給定。 在穩(wěn)態(tài)時，煤氣量可按一定的空燃比跟隨空氣流量變動；但在動態(tài)時，如升溫、降溫等變化時，這種常規(guī)系統(tǒng)就無法保證煤氣量的精確變化。然而，采用雙相限幅控制方式就能保證無論是在動態(tài)還是穩(wěn)態(tài)時都能滿足一定的空燃配比性能，使系統(tǒng)無論在穩(wěn)態(tài)還是在動態(tài)時，都可獲得較好的空燃比性能。同時由于沒有過氧和缺氧燃燒從而起到節(jié)能降耗的效果。第八章控制系統(tǒng)流程圖綜合系統(tǒng)中各個因素考慮，設計了系統(tǒng)的流程圖，見圖 4.3；其中：上均熱溫流控制流程、下均熱溫流控制流程的控制方法與上加熱溫流控制流程相同，這里不再詳細列出。標準實用文案H-高值選擇 L-低值選擇 TIC-溫度調節(jié)器 LMT-流量上下限 DFA-安全柵HC-手操器 β-空燃比βSPM-空燃比尋優(yōu)算法 TSPM-溫度設定數模 MCFACE-人機界面 （K1-K4）煤風自身設定值限幅系數K6-上加熱對上均熱下均熱的耦聯系數本設計中采用功能最強的 CVU10000 操作員接口。操作員可用它監(jiān)控功能很強的SIMATIC TI565 控制器，甚至能監(jiān)控生產線上的多個控制器。 CVU10000 操作員接口是一個高性能彩色圖形系統(tǒng)，用以監(jiān)控單臺或多臺 PLC。它特別適用于作為 SIMATIC TI的輔助設備。在與IBMAT兼容的硬件平臺上， CVU10000 使用特定的通信處理器和功能很強的圖形標準，以確保在重要的應用領域中有較快的響應時間。在 CVU方式下，顯示分標準實用文案辨率為640*480，信息顯示比較精確，減少了操作員出錯的可能。操作界面是控制系統(tǒng)中一個不可缺少的環(huán)節(jié)，它應具有透明度高、實時性好和操作方便快捷等特點，同時它是系統(tǒng)的窗口，系統(tǒng)的外觀形象廣告效應都由它來表現，因此在系統(tǒng)中的地位尤顯重要。本系統(tǒng)用網絡集線器將三臺工業(yè)控制機和兩套 PLC連接起來。正常工作時，兩臺用于操作員終端，一臺用于 CVU工作站。三臺工業(yè)控制機