過(guò)程控制供熱鍋爐測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

實(shí)用文案目錄第一章 鍋爐供暖現(xiàn)狀????????.???..4第二章 控制方式選擇????????? .?..?4第三章 硬件設(shè)計(jì)?????????????? 8第四章 工藝生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)介????????? ..12第五章 可編程序控制器的選擇??? .????.18第六章 系統(tǒng)構(gòu)成????????????? ...21第七章 參數(shù)檢測(cè)?????????????? 22第八章 控制系統(tǒng)流程圖???????????24參考文獻(xiàn)??????????????26儀表盤正面布置圖設(shè)計(jì)???????...27儀表供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)??????????28儀表盤背面電氣接線圖????????29設(shè)備選型表?????????????.30標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案第一章．供暖鍋爐現(xiàn)狀現(xiàn)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(duì)原材料的要求比蒸汽鍋爐低，無(wú)需控制蒸汽壓力，控制精度要求相對(duì)要低。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)蒸汽鍋爐控制的研究己經(jīng)比較成熟，鍋爐控制數(shù)學(xué)模型基本定型，而供暖鍋爐控制相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)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(guò)程控制系統(tǒng)， 其控制的目標(biāo)是控制鍋爐燃燒過(guò)程中的出水溫度、回水溫度、出水壓力、回水壓力、爐膛負(fù)壓等參數(shù)，使鍋爐燃燒工況良好，保證設(shè)備運(yùn)行安全，滿足用戶的供熱要求。在供暖期間，系統(tǒng)根據(jù)室外溫度的變化分時(shí)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(shí)段內(nèi)，出水溫度的設(shè)定值較低，在室外溫度較高的時(shí)段內(nèi)，出水溫度的設(shè)定值較高，進(jìn)而調(diào)節(jié)出水供熱量。在某一時(shí)段內(nèi)，則通過(guò)調(diào)節(jié)熱水循環(huán)流量對(duì)出水供熱量進(jìn)行微調(diào)。鍋爐出水溫度的調(diào)節(jié)主要靠燃燒控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)， 而系統(tǒng)回水溫度的調(diào)節(jié)主要靠熱水循環(huán)流量來(lái)調(diào)節(jié)，出水壓力和回水壓力的大小由循環(huán)泵和補(bǔ)水泵的狀態(tài)來(lái)決定。調(diào)節(jié)溫度和壓力等參數(shù)時(shí)， 采用偏差控制和 PID控制相結(jié)合的控制方式。 偏差控制方式應(yīng)用于系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)量輸出， PID控制方式應(yīng)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(dāng)熱工參數(shù)實(shí)際采集值與用戶設(shè)定值之間存在偏差時(shí)， 系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)某標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案些量來(lái)減小偏差，直至實(shí)際采集值等于用戶設(shè)定值為止。但這只是一種理想設(shè)計(jì)，在實(shí)際應(yīng)用中，由于系統(tǒng)誤差的存在，實(shí)際采集值不可能等于用戶設(shè)定值。因此，引入“回差”的概念，即給用戶設(shè)定值一個(gè)可以接受的范圍，在此范圍內(nèi)都可認(rèn)為達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定值。例如鍋爐的出水溫度設(shè)定值為 T0，溫控回差為 h，則當(dāng)出水溫度 T滿足式3-1時(shí)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(jù)系統(tǒng)的誤差 ,利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量來(lái)進(jìn)行控制。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)、控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí),系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)應(yīng)用 PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象，或不能通過(guò)有效的測(cè)量手段來(lái)獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí) ,最適合采用 PID控制技術(shù)。1．比例（P）控制比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時(shí)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(hào)的積分成正比關(guān)系。 對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng) ,如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差 ,則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡(jiǎn)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(xiàng)”。積分項(xiàng)對(duì)誤差的運(yùn)算取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。這樣，標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大，使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)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(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無(wú)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(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)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(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說(shuō)，在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項(xiàng)” ，它能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)，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(fù)值，從而避免被控量的嚴(yán)重超調(diào)。 所以對(duì)有較大慣性或滯后的被控對(duì)象 ,比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性。偏差控制只能輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)，對(duì)于連續(xù)調(diào)節(jié)的設(shè)備，則需要過(guò)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(yīng)用最為廣泛的一種控制規(guī)律。實(shí)際運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)和理論的分析都表明，運(yùn)用這種控制規(guī)律對(duì)許多工業(yè)過(guò)程進(jìn)行控制時(shí)，都能得到滿意的結(jié)果。 PID調(diào)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(guò)渡過(guò)程，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，是一種比較完善的調(diào)節(jié)規(guī)律，主要應(yīng)用于溫度控制和壓力控制等過(guò)程控制系統(tǒng)中，以克服時(shí)間響應(yīng)滯后，得到較好標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案的控制指標(biāo)。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(shù)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(shù)關(guān)系，即 ,TI為積分時(shí)間常數(shù)， TD為微分時(shí)間常數(shù)， u(t)為控制量，e(t)為偏差。比例控制能迅速反應(yīng)誤差，從而減小誤差，但比例控制不能消除靜態(tài)誤差， KP過(guò)大，可能會(huì)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(shí)間積分作用將能完全消除誤差，但調(diào)節(jié)動(dòng)作緩慢 ;微分控制加快系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，減少調(diào)整時(shí)間，從而改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中， PID控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)必須用數(shù)值逼近的方法。當(dāng)采樣周期足夠短時(shí)，用求和代替積分，使模擬 PID離散化變?yōu)椴罘址匠?，如?3-3所示標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案以上是PID控制的理論控制方程，但在實(shí)際應(yīng)用中， 要根據(jù)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)， 做適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。③,PID控制器的改進(jìn)計(jì)算機(jī)控制是一種比較準(zhǔn)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(jì)算機(jī)就不斷進(jìn)行控制量增量的計(jì)算，并輸出相應(yīng)的控制信號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，改變執(zhí)行機(jī)構(gòu)的狀態(tài)，這樣容易產(chǎn)生某些動(dòng)作過(guò)于頻繁而引起振蕩。為避免控制動(dòng)作過(guò)于頻繁以消除振蕩，在實(shí)際工程應(yīng)用中， 通常在PID控制系統(tǒng)中增加一個(gè)死區(qū)環(huán)節(jié)， 如圖3-2所示，相應(yīng)的算式為其中ε為人為設(shè)定的一個(gè)死區(qū)，是一個(gè)可調(diào)參數(shù)，其具體數(shù)值可根據(jù)實(shí)際控制對(duì)象由試驗(yàn)確定。ε太小，使調(diào)節(jié)過(guò)于頻繁，達(dá)不到穩(wěn)定控制量的目的 ;ε太大，則系統(tǒng)將產(chǎn)生較標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案大的滯后。在鍋爐的燃燒控制系統(tǒng)中，為避免風(fēng)機(jī)和爐排轉(zhuǎn)速頻繁地改變，可適當(dāng)?shù)貫槌鏊疁囟仍O(shè)定一個(gè)死區(qū)，如± 1℃。在鍋爐控制系統(tǒng)中，當(dāng)啟動(dòng) /停止電機(jī)或大幅度改變溫度、壓力等設(shè)定值時(shí)，由于短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生很大的偏差，往往會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的積分飽和現(xiàn)象，以致造成很大的超調(diào)和長(zhǎng)時(shí)間的振蕩。為克服這個(gè)缺點(diǎn)，可采用積分分離的方法，即偏差 e(k)較大時(shí)，取消積分作用 ;當(dāng)偏差e(k)較小時(shí)才將積分作用投入。亦即當(dāng)積分分離閥值刀應(yīng)根據(jù)具體對(duì)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(jù)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(shè)定和積分分離兩項(xiàng)改進(jìn)措施，以達(dá)到穩(wěn)定控制溫度和壓力等信號(hào)的目的。3,經(jīng)驗(yàn)湊試法整定 PID參數(shù)PID控制器參數(shù)整定主要整定比例系數(shù) KP、積分時(shí)間界和微分時(shí)間幾等參數(shù)。增大比例系數(shù) K。一般會(huì)加快系統(tǒng)的響應(yīng)， :在有靜差的情況下有利于消除靜差。但過(guò)大的比例系數(shù)會(huì)使系統(tǒng)有較大的超調(diào)，并產(chǎn)生振蕩，使穩(wěn)定性變差。增大積分時(shí)間常數(shù) TI，相當(dāng)于減小積分系數(shù)，積分作用減弱，有利于減小超調(diào)，減小振蕩，但系統(tǒng)靜差的消除將隨之變慢。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案增大微分時(shí)間常數(shù) TD有利于加快系統(tǒng)響應(yīng)，但系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)的抑制能力減弱，對(duì)擾動(dòng)有較敏感的響應(yīng)。在湊試時(shí)，可參考3個(gè)參數(shù)對(duì)控制過(guò)程的影響趨勢(shì)， 對(duì)參數(shù)實(shí)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(shù)KP由小變大，并觀察相應(yīng)的系統(tǒng)響應(yīng)，直到反應(yīng)快，超調(diào)小的響應(yīng)曲線。如果系統(tǒng)沒(méi)有消除靜差或靜差已小到允許范圍內(nèi)，并且響應(yīng)曲線己屬滿意，那么只須用比例調(diào)節(jié)器即可，最優(yōu)比例系數(shù)可由此確定。如果在比例調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上系統(tǒng)的靜差不能滿足設(shè)計(jì)要求，則須加入積分環(huán)節(jié)，整定時(shí)首先置積分時(shí)間 T,為一較大值，并將經(jīng)第一步整定得到的比例系數(shù) }P略為減小(如縮小為原值的 0.8倍)，然后減小積分時(shí)間， 使在保持系統(tǒng)良好動(dòng)態(tài)性能的情況下， 靜差得到消除。在此過(guò)程中，可根據(jù)控制效果反復(fù)改變比例系數(shù)大，與積分時(shí)間 T,，以期得到滿意的控制過(guò)程和整定參數(shù)。 -若使用比例積分調(diào)節(jié)器(PI控制錐)消除了靜差，但動(dòng)態(tài)過(guò)程經(jīng)反復(fù)調(diào)整仍不能滿意，則可加入微分環(huán)節(jié)，構(gòu)成完整的 PID控制器。在整定時(shí)，可先置微分時(shí)間 To為零。在第二步整定的基礎(chǔ)上，增大 TD，同時(shí)相應(yīng)地改變比例系數(shù)和積分時(shí)間，逐步湊試，以獲得滿意的調(diào)節(jié)效果和控制參數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案第三章．硬件設(shè)計(jì)隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在所有的工業(yè)領(lǐng)域?，F(xiàn)代社會(huì)要求制造業(yè)對(duì)市場(chǎng)需求作出迅速反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、高質(zhì)量的產(chǎn)品。為了滿足這一要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動(dòng)化生產(chǎn)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(yīng)這一要求出現(xiàn)的， 它是以微處理器為基礎(chǔ)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(jiǎn)稱為 PLC，它的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便，已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一。 PLC已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，PLC在其它領(lǐng)域，例如在民用和家庭自動(dòng)化設(shè)備中的應(yīng)用也得到了迅速的發(fā)展。模塊式PLC的基本結(jié)構(gòu)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(jià)比，在國(guó)內(nèi)占有很大的市場(chǎng)份額，在我國(guó)的各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。S7-300 模塊式PLC，主要由機(jī)架、 CPU模塊、信號(hào)模塊、功能模塊、接口模塊、通信處理器、電源模塊和編程設(shè)備組成，各種模塊安裝的機(jī)架上。通過(guò) CPU模塊或通信模塊上的通信接口， PLC被連接到通信網(wǎng)絡(luò)上，可以與計(jì)算機(jī)、其它 PLC或其它設(shè)備通信。圖3.1是PLC控制系統(tǒng)的示意圖。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案CPU模塊：CPU模塊主要由微處理器和存儲(chǔ)器組成， S7-300將CPU模塊簡(jiǎn)稱為 CPU。在PLC控制系統(tǒng)中，CPU模塊相當(dāng)于人的大腦和心臟，它不斷的采集輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出，模塊中的存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。PLC控制系統(tǒng)示意圖信號(hào)模塊：輸入（ Input）模塊和輸出（ Output ）模塊一般簡(jiǎn)稱為 I/O模塊，開(kāi)關(guān)量輸入/輸出模塊簡(jiǎn)稱為 DI模塊和DO模塊，模擬量輸入 /輸出模塊簡(jiǎn)稱為 AI模塊和AO模塊，在S7-300 中統(tǒng)稱為信號(hào)模塊。信號(hào)模塊是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和 CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來(lái)接收和采集輸入信號(hào)，開(kāi)關(guān)量輸入模塊用來(lái)接收從按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、數(shù)字撥碼開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)等來(lái)的開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)；模擬量輸入模塊用來(lái)接收電位器、測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量電流電壓信號(hào)。開(kāi)關(guān)量輸出模塊用來(lái)控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等輸出設(shè)備，模擬量輸出模塊用來(lái)控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行器。在信號(hào)模塊中，用光耦合器、光敏晶閘管、小型繼電器等器件來(lái)隔離 PLC的內(nèi)部電路和外部的輸入、 輸出電路。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案功能模塊：為了增強(qiáng) PLC的功能，擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，減輕 CPU的負(fù)擔(dān)，PLC廠家開(kāi)發(fā)了各種各樣的功能模塊。主要用于完成某些對(duì)實(shí)時(shí)性和存儲(chǔ)容量要求很高的控制任務(wù)。接口模塊：CPU模塊所在的機(jī)架稱為中央機(jī)架， 如果一個(gè)機(jī)架不能容納全部模塊， 可以增設(shè)一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展機(jī)架。接口模塊用來(lái)實(shí)現(xiàn)中央機(jī)架和擴(kuò)展機(jī)架之間的通信，有的接口模塊還可以為擴(kuò)展機(jī)架供電。通信處理器：通信處理器用于 PLC之間、PLC與遠(yuǎn)程I/O 之間、PLC與計(jì)算機(jī)和其他智能設(shè)備之間的通信，可以將 PLC接入MPI、PROFIBUS-DP、AS-i和工業(yè)以太網(wǎng)，或者用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(zhuǎn)換為DC24V 和背板總線上的 DC5V電壓，供其他模塊使用。編程設(shè)備：S7-300 使用安裝了編程軟件 STEP7的個(gè)人計(jì)算機(jī)作為編程設(shè)備，在計(jì)算機(jī)屏幕上直接生成和編輯各種文本程序或圖形程序，可以實(shí)現(xiàn)不同編程語(yǔ)言之間的相互轉(zhuǎn)換。程序被編譯后下載到 PLC，也可以將 PLC中的程序上傳到計(jì)算機(jī)。 程序可以存盤或打印，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編程。編程軟件還具有對(duì)網(wǎng)絡(luò)和硬件組態(tài)、參數(shù)設(shè)置、監(jiān)控和故障診斷等功能。的特點(diǎn)編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)： 梯形圖是使用的最多的 PLC編程語(yǔ)言，其電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語(yǔ)言形象直觀，易學(xué)易用，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只需花幾天時(shí)間就可以熟悉梯形圖語(yǔ)言，并用來(lái)編制用戶程序。功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高：一臺(tái)小型的 PLC內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶使用的編程元件，標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)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(jià)格比。PLC可以通過(guò)通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)： PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(guò)修改用戶程序，就可以方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化?？煽啃愿?，抗干擾能力強(qiáng)： 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(shí)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(diǎn)接觸不良造成的故障。S7-300 有極強(qiáng)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(qiáng)的抗干擾能力，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)， PLC已被公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)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(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、 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(shè)計(jì)法來(lái)設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)方法很有規(guī)律，容易掌握?？梢栽趯?shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試 PLC的用戶程序，用小開(kāi)關(guān)來(lái)模擬輸入信號(hào)， 通過(guò)個(gè)輸出點(diǎn)對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管的狀態(tài)來(lái)觀察輸出信號(hào)的狀態(tài)，調(diào)試的時(shí)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(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，根據(jù) 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(duì)于復(fù)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(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案和時(shí)間繼電器，開(kāi)關(guān)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(guò)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(lái)處理 PLC的起動(dòng)、刷新輸入 /輸出過(guò)程映像區(qū)、調(diào)用用戶程序、處理中斷和錯(cuò)誤、管理存儲(chǔ)區(qū)和通信等任務(wù)。用戶程序由用戶生成，用來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶要求的自動(dòng)化任務(wù)。 STEP7將用戶程序和程序所需的數(shù)據(jù)放置在塊中，功能塊FB和功能FC相當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)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(yùn)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(dāng)于用戶程序中的主程序，它可以調(diào)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(shí)，CPU執(zhí)行啟動(dòng)操作，清除沒(méi)有保持功能的位存儲(chǔ)器、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器，清除中斷堆棧和塊堆棧的內(nèi)容，復(fù)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(dòng)組織塊” OB100，完成用戶指定的初始化操作。以后進(jìn)入周期性的循環(huán)運(yùn)行。圖 3.3是掃描過(guò)程。結(jié)合圖簡(jiǎn)要介紹下掃描過(guò)程：操作系統(tǒng)啟動(dòng)循環(huán)時(shí)間監(jiān)控。CPU將輸出過(guò)程映像區(qū)的數(shù)據(jù)寫到輸出模塊。CPU讀輸入模塊的輸入狀態(tài)，并存入輸入過(guò)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(jié)束時(shí)，操作系統(tǒng)執(zhí)行所有掛起的任務(wù)，例如下載和刪除標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案塊，接收和發(fā)送全局?jǐn)?shù)據(jù)等。CPU返回第一階段，重新啟動(dòng)循環(huán)時(shí)間監(jiān)控。在啟動(dòng)完成后，不斷地循環(huán)調(diào)用 OB1，在OB1中可以調(diào)用其他邏輯塊（ FB、SFB、FC、SFC）。循環(huán)程序處理過(guò)程可以被某些事件中斷。如果有中斷事件出現(xiàn)，當(dāng)前正在執(zhí)行的塊被暫停執(zhí)行，并調(diào)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(kāi)始繼續(xù)執(zhí)行。掃描過(guò)程在PLC的存儲(chǔ)器中，設(shè)置了一片區(qū)域用來(lái)存放輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的狀態(tài)， 它們分別稱為輸入過(guò)程映像區(qū)和輸出過(guò)程映像區(qū)。 PLC梯形圖中的其他編程元件也有對(duì)應(yīng)的映像存儲(chǔ)區(qū)。在循環(huán)程序處理過(guò)程中， CPU并不直接訪問(wèn) I/O模塊中的輸入地址區(qū)和輸出地址區(qū)，而是訪問(wèn)CPU內(nèi)部的過(guò)程映像區(qū)。在寫輸出模塊階段， CPU將輸出過(guò)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(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出過(guò)程映像位為 1狀態(tài)。信號(hào)經(jīng)輸出模塊隔離和功率放大后，繼電器型輸出模塊中對(duì)應(yīng)的硬件繼電器的線圈通電，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，使外部負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案通電工作。若梯形圖中的線圈“斷電” ，對(duì)應(yīng)的輸出過(guò)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(duì)應(yīng)的硬件繼電器的線圈斷電，其常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，外部負(fù)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(kāi)狀態(tài)讀入輸入過(guò)程映像區(qū)。外部輸入電路接通時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入過(guò)程映像位為 1狀態(tài)，梯形圖中對(duì)應(yīng)的輸入位的常開(kāi)觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。外部輸入觸點(diǎn)電路斷開(kāi)時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入過(guò)程映像位為 0狀態(tài)，梯形圖中對(duì)應(yīng)的輸入位的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，常閉觸點(diǎn)通。在程序執(zhí)行階段，即使外部輸入信號(hào)的狀態(tài)發(fā)生了改變，輸入過(guò)程映像位的狀態(tài)也不會(huì)隨之而變，輸入信號(hào)變化了的狀態(tài)只能在下一個(gè)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(guò)程PLC的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲(chǔ)器中順序排列。在沒(méi)有跳轉(zhuǎn)指令和塊調(diào)用指令時(shí)，CPU從第一條指令開(kāi)始， 逐條順序地執(zhí)行用戶程序， 直到用戶程序結(jié)束之處。在執(zhí)行指令時(shí)，從輸入過(guò)程映像區(qū)或別的存儲(chǔ)區(qū)中將有關(guān)編程元件的 0、1狀態(tài)讀出來(lái)，并根據(jù)指令的要求執(zhí)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算，運(yùn)算的結(jié)果寫入到對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)中，因此，各編程元件的存儲(chǔ)區(qū)（輸入過(guò)程映像區(qū)除外）的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而變化。循環(huán)時(shí)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(shí)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(shí)間，也稱掃描循環(huán)時(shí)間或掃描周期。循環(huán)時(shí)間與用戶程序的長(zhǎng)短、指令的種類和 CPU執(zhí)行指令的速度有很大的關(guān)系。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案第四章 工藝生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)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(lái)，以減少運(yùn)輸和儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的損失。具體來(lái)說(shuō)，原油中還含有分子量更小的烷烴，如含有一至四個(gè)碳原子的正構(gòu)烷烴，在常溫下，它們是氣體，其揮發(fā)性比汽油更強(qiáng)，極易從原油中揮發(fā)出來(lái)。而且揮發(fā)時(shí)還會(huì)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(guò)程中，要反復(fù)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(yùn)輸、儲(chǔ)存過(guò)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(gè)碳原子的正構(gòu)烷烴等輕組分。這種脫出原油中輕組分的過(guò)程就叫原油穩(wěn)定。它不僅與原有穩(wěn)定裝置的工藝設(shè)計(jì)有關(guān)， 而且還與控制系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)有關(guān)。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(jìn)料一般分為幾個(gè)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(lái)調(diào)節(jié)爐用燃料量。這樣的調(diào)節(jié)方法根本沒(méi)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(jīng)驗(yàn)根據(jù)分支溫差來(lái)調(diào)節(jié)分支流量差。這種人為操作顯然無(wú)法實(shí)現(xiàn)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(dāng)大的差異，某一爐管因局部過(guò)熱而結(jié)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(lái)出現(xiàn)的差動(dòng)式平衡控制、解藕控制以及多變量預(yù)測(cè)控制等方法能夠收取一定的效果。其中差動(dòng)式方法不僅效果不錯(cuò)，而且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，對(duì)于長(zhǎng)期運(yùn)行有一定的優(yōu)勢(shì)。另外，針對(duì)系統(tǒng)的非線性、強(qiáng)耦合特性，模糊控制等智能控制標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案方法也能實(shí)現(xiàn)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(shù)， 出口溫度的穩(wěn)定對(duì)于后續(xù)工藝的生產(chǎn)穩(wěn)定、操作平穩(wěn)甚至提高收率至關(guān)重要。最簡(jiǎn)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(jiǎn)單實(shí)用，有它的使用價(jià)值。但該方法沒(méi)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(huì)造成燃料的浪費(fèi)。在簡(jiǎn)單反饋控制方案的基礎(chǔ)上，加入燃料量控制回路，就可以構(gòu)成加熱爐的串級(jí)控制系統(tǒng)。這種控制方案也比較簡(jiǎn)單，效果比簡(jiǎn)單控制的效果要好一些，但因?yàn)闆](méi)有考慮原油進(jìn)料量的波動(dòng)，所以出口溫度仍不容易穩(wěn)定，另外沒(méi)有考慮空氣量與燃料量之間的配比控制，燃燒也不能達(dá)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(gè)原因。串級(jí)控制系統(tǒng)也可以引入爐膛溫度的控制回路來(lái)構(gòu)成： 出口溫度控制器的輸出作為爐膛溫度的設(shè)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(diào)節(jié)閥。這種串級(jí)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(dòng)，但反過(guò)來(lái)對(duì)爐膛溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性要求較高。在串級(jí)控制的基礎(chǔ)上， 再引入原油進(jìn)料前饋， 可以構(gòu)成靜態(tài)前饋控制或動(dòng)態(tài)前饋控制。采用原油進(jìn)料前饋控制后，在原油進(jìn)料流量有變化時(shí)，控制系統(tǒng)能很快使燃料流量發(fā)生相應(yīng)的變化，從而得到補(bǔ)償，使進(jìn)料流量波動(dòng)對(duì)出口溫度的影響較小。國(guó)內(nèi)大多數(shù)的煉油廠目前均采用以上幾種方法進(jìn)行出口總管溫度控制， 其中簡(jiǎn)單的串級(jí)控制應(yīng)用較多，控制多采用經(jīng)典的 PID控制器。實(shí)際上，由于系統(tǒng)的大時(shí)延、非線性以及時(shí)變特性， PID控制很難取得理想的控制效果，采用先進(jìn)控制如目前在工業(yè)過(guò)程中應(yīng)用最廣泛的預(yù)測(cè)控制成為改善控制品質(zhì)的必要手段。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案 加熱爐燃燒控制加熱爐燃燒控制的任務(wù)是提高加熱爐的熱效率，以達(dá)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(gè)裝置的 70%以上，因此加熱爐熱效率的提高對(duì)于整個(gè)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(fù)壓、煙氣氧含量等變量是獨(dú)立的、互不關(guān)聯(lián)的，而實(shí)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(diào)節(jié)對(duì)象選擇加熱爐的熱效率或煙氣氧含量，執(zhí)行手段采用調(diào)節(jié)控制量；在燃燒控制的基礎(chǔ)上可進(jìn)一步實(shí)施燃燒優(yōu)化，即采用高級(jí)優(yōu)化策略通過(guò)煙氣氧含量或熱效率反饋尋求最佳的過(guò)?？諝庀禂?shù)。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?wù)概述： 1.保持加熱爐的出口溫度在規(guī)定的范圍內(nèi) 2.控制爐膛壓力在規(guī)定的范圍內(nèi)3.控制煙氣含氧量在設(shè)定值附近波動(dòng)其中：保持出口溫度是為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量合格；后兩個(gè)控制任務(wù)是為了保證加熱爐的安全、平穩(wěn)、高效運(yùn)行，當(dāng)加熱爐運(yùn)行平穩(wěn)后，也有利于產(chǎn)品質(zhì)量的保證。加熱爐爐膛壓力是實(shí)現(xiàn)加熱爐自動(dòng)控制的一個(gè)重要的參數(shù)。爐膛壓力過(guò)高時(shí)，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(jié)構(gòu)，降低爐子的使用壽命， 同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致勞動(dòng)環(huán)境的惡化， 危及操作人員的安全； 爐壓過(guò)低時(shí)，會(huì)吸入大量的冷風(fēng)，漏風(fēng)熱損失和排煙熱損失加大，引風(fēng)機(jī)電耗增加。因此，必須將爐壓控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，在加熱爐最佳燃燒控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，爐膛壓力控制是可以通過(guò)控制引風(fēng)機(jī)變頻器開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)，爐壓的檢測(cè)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(shí)，燃料燃燒不充分，造成大量的化學(xué)能損失，并且煙氣標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案中含有大量的 CO，對(duì)環(huán)境造成了危害；含氧量過(guò)大時(shí)，過(guò)剩空氣過(guò)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(xué)反映生成 NOX，也對(duì)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(jìn)風(fēng)量和引風(fēng)量直接相關(guān)，同時(shí)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(chǎn)物會(huì)不同，對(duì)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(fēng)量前饋調(diào)引風(fēng)來(lái)進(jìn)行控制，控制圖如圖 1-1。為了避免引風(fēng)機(jī)變頻器動(dòng)作過(guò)大，需要對(duì)控制量進(jìn)行如下限制：引風(fēng)機(jī)負(fù)荷不可擴(kuò)大，限制引風(fēng)機(jī)變頻器的開(kāi)度由于變頻器有保護(hù)電路，如果一次動(dòng)作過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致斷電保護(hù)，因此限制變頻器開(kāi)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(biāo)志燃燒狀況的重要參數(shù)。 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(duì)煙氣含氧量有直接的影響，該控制方案根據(jù)燃料量的變化對(duì)進(jìn)風(fēng)量做補(bǔ)償，能夠快速響應(yīng)系統(tǒng)因負(fù)荷突然變化而引起的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案燃料變化，不會(huì)出現(xiàn)燃料因負(fù)荷突變而變化燃燒狀況卻因進(jìn)風(fēng)量反應(yīng)過(guò)慢而惡化的現(xiàn)象。與引風(fēng)機(jī)變頻器類似，對(duì)于鼓風(fēng)機(jī)的變頻器的動(dòng)作也有如下限制：鼓風(fēng)機(jī)的負(fù)荷不可過(guò)大，限制鼓風(fēng)機(jī)變頻器的開(kāi)度。限制變頻器開(kāi)度的每次變化量。4.3加熱爐的單回路控制方案 擾動(dòng)分析加熱爐的最主要控制指標(biāo)往往是工藝介質(zhì)的出口溫度。對(duì)于不少加熱爐來(lái)說(shuō)，溫度控制指標(biāo)要求相當(dāng)嚴(yán)格， 例如允許波動(dòng)范圍為± （1～2）℃。影響路出口溫度的擾動(dòng)因素有：工藝介質(zhì)進(jìn)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(guò)量情況，噴嘴的阻力，煙囪抽力等。在這些擾動(dòng)因素中有的是可控的，有的是不可控的。問(wèn)了保證爐出口穩(wěn)定，對(duì)擾動(dòng)應(yīng)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(jìn)入加熱爐工藝介質(zhì)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(diào)回油量，如入P1C控制系統(tǒng)。(3)采用燃料油時(shí)，還需加入霧化蒸汽，為此設(shè)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(biāo)準(zhǔn)實(shí)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(shù)采用這種方案。假如燃料油壓力變化較大時(shí)，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(jù)燃料油閥后壓力與霧化蒸汽壓力之差來(lái)調(diào)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(yīng)注意經(jīng)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(dòng)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(diǎn)，但所用儀表多且重油流量測(cè)量困難。采用單回路控制系統(tǒng)往往很難滿足工藝滿足， 因?yàn)榧訜釥t需要將工藝介質(zhì)從幾十度升溫到數(shù)百度，其熱負(fù)荷很大。當(dāng)燃料油的壓力或熱值有波動(dòng)時(shí)，就會(huì)引起爐出口溫度的顯著變化。采用單回路控制時(shí)，當(dāng)加熱量改變后，由于傳遞滯后和測(cè)量滯后較大，控制作用不及時(shí)，而使?fàn)t口溫度波動(dòng)較大，滿足不了工藝生產(chǎn)要求。因此單回路控制系統(tǒng)僅適用于對(duì)爐出口溫度要求不十分嚴(yán)格；其外來(lái)擾動(dòng)緩慢而較小，且不頻繁；爐膛容量較小，即滯標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案后不大。4.3循環(huán)流量控制鍋爐管網(wǎng)系統(tǒng)的另一個(gè)任務(wù)是通過(guò)循環(huán)泵將出水缸內(nèi)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(jié)合的控制方式。 偏差控制設(shè)定出水壓力范圍，當(dāng)出水壓力實(shí)際值不在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，增加或減少循環(huán)泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)，直到出水壓力達(dá)到要求為止。 PID控制在偏差控制的基礎(chǔ)上對(duì)出水壓力進(jìn)行微調(diào)， 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(jù)出水壓力的設(shè)定值與采集到的出水壓力的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)， 通過(guò)PID算法將出水壓力值控制在設(shè)定值附近。 其控制采用前述改進(jìn) PID控制算法與參數(shù)整定方法。4燃燒過(guò)程控制供暖鍋爐燃燒系統(tǒng)是個(gè)多變量輸入、多變量輸出、大慣性、大滯后且相互影響的一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)。當(dāng)鍋爐的負(fù)荷變化時(shí)，所有的被調(diào)量都會(huì)發(fā)生變化，而當(dāng)改變?nèi)我徽{(diào)節(jié)量時(shí)，也會(huì)影響到其他被調(diào)量。鍋爐燃燒過(guò)程自動(dòng)控制的基本任務(wù)是使燃料燃燒所提供的熱量適應(yīng)負(fù)荷的需要，同時(shí)還要保證鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 ，燃燒控制系統(tǒng)的任務(wù)主要有三點(diǎn) :標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案穩(wěn)定鍋爐的出水溫度，始終保持在設(shè)定值附近。出水溫度的設(shè)定值與室外溫度以及消耗熱量(負(fù)荷)的變化相關(guān)，每天不同時(shí)段，根據(jù)用戶的消耗量和室外溫度計(jì)算出鍋爐出水溫度的設(shè)定值，以出水溫度為信號(hào)，改變?nèi)济毫亢惋L(fēng)煤比，達(dá)到出水溫度與設(shè)定值一致。同時(shí)測(cè)量系統(tǒng)的回水溫度和爐膛溫度，若回水溫度過(guò)低則適當(dāng)加大給煤量，反之則適當(dāng)減少給煤量;若爐膛溫度過(guò)高則適當(dāng)減少給煤量，反之則適當(dāng)加大給煤量。我們初步預(yù)定度膛溫度在在800攝氏度。保證鍋爐燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性。對(duì)于給定出水溫度的情況下，需要調(diào)節(jié)鼓風(fēng)量與給煤量的比例，使鍋爐運(yùn)行在最佳燃燒狀態(tài)。開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定風(fēng)煤比，使耗煤量與鼓風(fēng)量成比例關(guān)系，同時(shí)根據(jù)出水溫度的變化對(duì)鼓風(fēng)量進(jìn)行前饋控制，然后通過(guò)測(cè)量煙氣含氧量，運(yùn)用偏差控制調(diào)節(jié)風(fēng)煤比，使燃煤充分燃燒，是出水的預(yù)定溫度為80攝氏度。調(diào)節(jié)鼓風(fēng)量與引風(fēng)量，保持爐膛壓力在一定的負(fù)壓范圍內(nèi)。爐膛負(fù)壓的變化，反映了引風(fēng)量與鼓風(fēng)量的不相適應(yīng)。如果爐膛負(fù)壓太小，爐膛容易想外噴火，危及設(shè)備與工作人員的安全。負(fù)壓過(guò)大，爐膛的漏風(fēng)量增大，增加引風(fēng)機(jī)的電耗和煙氣帶走的熱量損失。本系統(tǒng)中根據(jù)鼓風(fēng)量的變化，對(duì)引風(fēng)量進(jìn)行前饋控制。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定爐膛負(fù)壓，并測(cè)量爐膛負(fù)壓，運(yùn)行 PID算法控制爐膛負(fù)壓保持在一定的范圍內(nèi)，從而調(diào)節(jié)引風(fēng)量，確定引風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。確保爐膛存在負(fù)壓。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案4.1補(bǔ)水泵控制系統(tǒng)補(bǔ)水泵系統(tǒng)共有四臺(tái)補(bǔ)水泵電動(dòng)機(jī)，系統(tǒng)采用兩臺(tái)變頻器拖動(dòng)，一臺(tái)變頻器負(fù)責(zé)拖動(dòng)兩臺(tái)補(bǔ)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(bǔ)水泵用1#變頻器拖動(dòng)，3-4#補(bǔ)水泵用2#變頻器拖動(dòng)，構(gòu)成兩個(gè)獨(dú)立拖動(dòng)系統(tǒng)。.系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，只有1臺(tái)變頻器運(yùn)行，若用2臺(tái)以下泵可滿足負(fù)荷，則啟動(dòng)1#(2#)變頻器拖動(dòng)1-2#泵((3-4#泵)即可;若需2臺(tái)以上泵才能滿足負(fù)荷，則先啟動(dòng)1#(2#)變頻器拖動(dòng)1-2#泵(3-4#泵)，然后切換到工頻運(yùn)行并停止該變頻器，啟動(dòng)另1臺(tái)變頻器拖動(dòng)另外2臺(tái)泵。鍋爐管網(wǎng)系統(tǒng)中通過(guò)改變循環(huán)泵轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)熱水流量， 并通過(guò)改變補(bǔ)水泵轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的回水壓力，使回水缸內(nèi)的水位保持在一定范圍內(nèi)。補(bǔ)水調(diào)節(jié)采用偏差控制和 PID控制相結(jié)合的控制方式。 偏差控制設(shè)定回水壓力范圍，當(dāng)回水壓力實(shí)際值不在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，增加或減少補(bǔ)水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)，直到回水壓力達(dá)到要求為止。 PID 控制在偏差控制的基礎(chǔ)上對(duì)回水壓力進(jìn)行微調(diào)，其原理如圖 3-3 所示標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案f2}1。補(bǔ)水泵系統(tǒng)根據(jù)回水壓力的設(shè)定值與掌韭 l采集到的回水壓力的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)， 通過(guò)PID附近，從而確定補(bǔ)水泵的轉(zhuǎn)速，以改變回水法將回水壓力值控制在設(shè)定值 .力。其控制采用前述改進(jìn)PID控制算法與參數(shù)整定方法。確?？偣軆?nèi)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(tái)循環(huán)泵，本系統(tǒng)配置兩臺(tái)變頻器， 采用“一拖六”的拖動(dòng)模式，即用一臺(tái)變頻器拖動(dòng) 6臺(tái)循環(huán)泵，另外一臺(tái)作為備用。每臺(tái)循環(huán)泵均通過(guò)變頻器啟動(dòng)，并根據(jù)負(fù)荷的變化切換到工頻運(yùn)行，變頻器啟動(dòng)下一臺(tái)循環(huán)泵，依次類推，最后其中一臺(tái)循環(huán)泵變頻運(yùn)行，其他工作循環(huán)泵工頻運(yùn)行，剩下循環(huán)泵處于停止?fàn)顟B(tài)作為備用。系統(tǒng)的電氣控制圖如圖所示。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)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(fēng)放散控制等幾部分組成。系統(tǒng)要求其穩(wěn)定準(zhǔn)確快速的隨動(dòng)溫度設(shè)定數(shù)模的設(shè)定值， 以達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行， 高效燃燒，節(jié)約能源，減少污染，實(shí)現(xiàn)爐溫最佳控制，提高鋼材質(zhì)量的目的。根據(jù)這一要求我們對(duì)以往的雙交叉雙向限幅控制進(jìn)行了改進(jìn)，采用自身反饋雙向限幅 ,它使系統(tǒng)的響應(yīng)速度更快。 其中涉及溫流串級(jí)控制，調(diào)節(jié)器增益補(bǔ)償， 擾動(dòng)補(bǔ)償，解耦補(bǔ)償，空燃比動(dòng)態(tài)尋優(yōu) ,生產(chǎn)過(guò)程的安全報(bào)警與事故處理等幾個(gè)部分。第五章 可編程序控制器的選擇一．機(jī)型的選擇機(jī)型選擇的基本原則應(yīng)是在功能滿足要求的前提下，保證可靠，維護(hù)使用方便以及最佳的功能價(jià)格比。具體應(yīng)考慮以下幾方面：、結(jié)構(gòu)合理；、功能相當(dāng)；、機(jī)型統(tǒng)一；標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案、是否在線編程。二．組態(tài)技術(shù)、組態(tài)技術(shù)組態(tài)控制技術(shù)是一種計(jì)算機(jī)控制技術(shù)， 利用組態(tài)控制技術(shù)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)與一般計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上沒(méi)有本質(zhì)上的區(qū)別，它們都由被控對(duì)象、傳感器、 I/O 接口、計(jì)算機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)幾部分組成。傳感器的作用是對(duì)被控對(duì)象的各種參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)傳感器，計(jì)算機(jī)能感知生產(chǎn)進(jìn)行的情況；將參數(shù)在顯示器上顯示。并根據(jù)參數(shù)實(shí)際值與設(shè)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(jī)構(gòu)的動(dòng)作，從而完成控制任務(wù)。2、集散式控制系統(tǒng) (DCS)和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng) (FCS)一臺(tái)DDC(直接數(shù)字控制 )計(jì)算機(jī)常用來(lái)控制幾個(gè)到十幾個(gè)回路。 如果將更多的參數(shù)集中到一臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，一旦計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)的可靠性會(huì)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(jí)管理規(guī)?？纱罂尚?，可以只有兩級(jí)（直接控制級(jí)和監(jiān)督控制級(jí)或稱下位機(jī)和上位機(jī)） ，也可以有多級(jí)。典型的三級(jí)結(jié)構(gòu)為過(guò)程控制級(jí)、控制管理級(jí)、和生產(chǎn)管理級(jí)。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(duì)象是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，它的工作環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。它與工業(yè)生產(chǎn)之間的聯(lián)系是通過(guò) I/O 接口模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò) I/O接口模塊可以檢測(cè)被控生產(chǎn)過(guò)程的各種參數(shù)，并以這些現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)作為控制器對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制的信息。同時(shí)，由于控制器通過(guò) I/O接口模塊將控制器的處理結(jié)果送給被控設(shè)備或標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案生產(chǎn)過(guò)程中的信號(hào)電平各種各樣，因此各種機(jī)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)電平， 所有I/O接口模塊還需實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。 PLC從現(xiàn)場(chǎng)收集的信息及輸出給外部設(shè)備的控制信號(hào)都需要經(jīng)過(guò)一定的距離， 為了確保這些信息的正確無(wú)誤，PLC的I/O接口模塊都具有較好的抗干擾能力。根據(jù)實(shí)際需要， PLC相應(yīng)有許多種I/O 接口模塊，包括開(kāi)關(guān)量輸入模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊，可以根據(jù)它們的特點(diǎn)進(jìn)行選擇使用。1、確定I/O點(diǎn)數(shù)根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，確定所需要的 I/O點(diǎn)數(shù)，再增加 10％-20％的備用量，以便隨時(shí)增加控制功能。對(duì)于同一個(gè)控制對(duì)象，由于采用不同的控制方法或編程水平的不一樣，I/O點(diǎn)數(shù)就有所不同。2、開(kāi)關(guān)量輸入 /輸出標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)關(guān)量輸入 /輸出接口可用于從傳感器和開(kāi)關(guān)及控制設(shè)備接收信號(hào)。典型的交流輸入/輸出信號(hào)為 20～240V，直流輸入/輸出信號(hào)為 5～240V。3、模擬量輸入 /輸出模擬量I/O接口是用來(lái)感知傳感器產(chǎn)生的信號(hào)的。 這些接口用于測(cè)量流量、 溫度和壓力的數(shù)值，并用于控制電壓或電流輸出設(shè)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(tái) PLC時(shí)，用戶可能會(huì)面臨需要一些特殊類型的且不能用標(biāo)準(zhǔn) I/O 實(shí)現(xiàn)的I/O 限定情況。用戶應(yīng)當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案的模塊。靈便模塊和特殊接口模塊，都應(yīng)考慮使用。有的模塊自身能夠處理一部分現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，從而使 CPU從處理耗時(shí)任務(wù)中解脫出來(lái)。5、智能式輸入 /輸出當(dāng)前，PLC的生產(chǎn)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(duì)輸入或輸出信號(hào)作預(yù)先規(guī)定的處理，將其處理結(jié)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(chǔ)器的容量。SIMATICTI505西門子SIMATICTI565 系列PLC原屬美國(guó)德州儀器（ TexasInstrument ）公司工業(yè)控制部，后為西門子公司收購(gòu)，新型號(hào)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(duì)TI505系列PLC做一下介紹。SIMATICTI505PLC有兩種類型：1、傳統(tǒng)的面向開(kāi)關(guān)量控制的PLC，如TI525、TI535和TI565；2、面向過(guò)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(kāi)關(guān)和模擬量控制， TI560可用于處理大規(guī)模的開(kāi)關(guān)量控制。本設(shè)計(jì)中根據(jù)實(shí)際要求選擇 TI565系列PLC。現(xiàn)在，將 TI565性能介紹如下。1、西門子TI565系列PLC技術(shù)性能系統(tǒng)內(nèi)存/KB：1024RAM1K字執(zhí)行時(shí)間：1.3ms標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案控制繼電器/可保持控制繼電器：53248/4096計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)器：20480數(shù)學(xué)運(yùn)算功能：-，+，*，/，數(shù)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(yuǎn)程輸入/輸出距離/m：1000或4000TISTAR過(guò)程控制監(jiān)控系統(tǒng)：能連接或可能連接聯(lián)網(wǎng)：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(nèi)存配置/KB：1024梯形圖程序內(nèi)存配置/KB：256計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器：0480擴(kuò)展遠(yuǎn)程底盤：128可尋址I/O(數(shù)字/模擬)：81921K執(zhí)行時(shí)間：1.3ms回路數(shù)：64計(jì)算速度(回路/100ms)：40模擬量報(bào)警：128標(biāo)準(zhǔn)實(shí)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(shù)性能模擬量輸入/輸出模塊PPX505-7012輸入點(diǎn)數(shù)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(diǎn)數(shù)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(shí)間20ms/輸入，24ms對(duì)所有輸出電源DC24V，僅對(duì)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(gòu)成差壓式流量計(jì)被廣泛地應(yīng)用于雙相條件下的液體、 氣體、蒸汽的流量測(cè)量、 控制和調(diào)節(jié)。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便、使用可靠、性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)而成為流量?jī)x器中應(yīng)用最廣泛、最成熟的一種。節(jié)流裝置在流量檢測(cè)過(guò)程中起到主要作用，其工作原理如下：在管道內(nèi)部裝有斷面變化的孔板或噴嘴等節(jié)流件。當(dāng)流體流經(jīng)節(jié)流件時(shí)，由于流束收縮，在節(jié)流件的前后產(chǎn)生靜標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案壓力差，利用壓差與流速的關(guān)系可進(jìn)一步測(cè)出流量。對(duì)于未經(jīng)標(biāo)定的節(jié)流裝置，只要它與已經(jīng)經(jīng)過(guò)充分實(shí)驗(yàn)標(biāo)定的節(jié)流裝置幾何相似，則在已知有關(guān)參數(shù)的條件下，可以認(rèn)為節(jié)流件前后的靜壓力差與所流過(guò)流體的流量間有確定的數(shù)值關(guān)系。因此，可以通過(guò)壓差來(lái)測(cè)流量。、流量變送器工業(yè)上習(xí)慣將過(guò)程參數(shù)（溫度、壓力、流量、物位、分析量等）轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)的儀表稱為變送器。變送器的輸出信號(hào)用于指示、記錄和控制。按被測(cè)參數(shù)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(shè)計(jì)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(dòng)儀表中的變送器、執(zhí)行器、電氣轉(zhuǎn)換器、安全柵屬安全火花防爆儀表。安全柵安裝在安全場(chǎng)所，作為控制室儀表和現(xiàn)場(chǎng)儀表的關(guān)聯(lián)設(shè)備。一方面?zhèn)鬏斝盘?hào)，另一方面把流入危險(xiǎn)場(chǎng)所的能量控制在爆炸性氣體或混合物的點(diǎn)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(xiǎn)場(chǎng)所和安全場(chǎng)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(kāi)關(guān)組成。磁放大器將輸入信號(hào)綜合、比較、放大。輸出的模擬值經(jīng)過(guò)觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的脈沖信號(hào)去觸發(fā)可控硅。、手操器手操器是電動(dòng)執(zhí)行器的一部分。電動(dòng)執(zhí)行器將輸入的電流 4～20mA.DC 信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的輸出軸角位移或直線位移。 通常配有電動(dòng)操作器以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)操作和手動(dòng)操作的相互標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案轉(zhuǎn)換。當(dāng)電動(dòng)操縱器的切換開(kāi)關(guān)切向手動(dòng)時(shí)，可由操作器的正、反向操作按鈕直接控制伺服電源，以實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的遙控操作。另外，在現(xiàn)場(chǎng)可以轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行器的手柄，在需要的時(shí)候進(jìn)行就地手動(dòng)操作。6、A/D轉(zhuǎn)換器A/D 轉(zhuǎn)換器是將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件。它是 PLC完成流量、溫度，壓力等參數(shù)采集和檢測(cè)的輸入接口。7、D/A轉(zhuǎn)換器D/A 轉(zhuǎn)換器是將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的器件。它是 PLC對(duì)外部實(shí)現(xiàn)控制的重要接口電路之一。按照轉(zhuǎn)換的方式，可以分為串行 D/A轉(zhuǎn)換器和并行 D/A 轉(zhuǎn)換器兩種。本設(shè)計(jì)中采用并行 D/A轉(zhuǎn)換器?？刂葡到y(tǒng)構(gòu)成第六章 系統(tǒng)構(gòu)成本控制系統(tǒng)主要由燃燒控制，爐溫設(shè)定數(shù)模，人機(jī)界面三大部分組成。、燃燒控制由溫度流量串級(jí)并列自身反饋型來(lái)控制回路，爐壓，熱風(fēng)等附屬參數(shù)、空燃比動(dòng)態(tài)尋優(yōu)、生產(chǎn)過(guò)程的安全報(bào)警與事故處理等幾個(gè)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(zhǔn)確地隨動(dòng)溫度數(shù)模的設(shè)定值，而且還要保證動(dòng)態(tài)時(shí)有良好的空燃配比效果。根據(jù)這個(gè)要求，本系統(tǒng)采用溫度流量串級(jí)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(nèi)環(huán)來(lái)設(shè)計(jì)。用溫度環(huán)調(diào)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(jìn)行比較， 再通過(guò)限幅器對(duì)空氣流量環(huán)和煤氣流量環(huán)進(jìn)行限幅。爐壓控制：當(dāng)空氣和煤氣進(jìn)入爐膛內(nèi)部時(shí)，空氣熱風(fēng)使煤氣燃燒，爐內(nèi)溫度升高，使標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案壓力上升，此時(shí)用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)爐內(nèi)壓力，經(jīng)煤氣管道，氣體通過(guò)引風(fēng)機(jī)排入大氣，爐內(nèi)壓力變小時(shí)，將閥門開(kāi)度變小些；爐內(nèi)壓力變大時(shí)，將閥門開(kāi)度變大些。這樣，就實(shí)現(xiàn)了對(duì)爐壓的控制。、爐溫設(shè)定數(shù)模主要是根據(jù)爐子熱負(fù)荷的變化動(dòng)態(tài)修正爐溫的設(shè)定值，使其滿足生產(chǎn)節(jié)奏并達(dá)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(shè)定；另一種是待軋工況下對(duì)上種工況的修正設(shè)定。爐溫設(shè)定數(shù)模是在加熱爐運(yùn)行過(guò)程中根據(jù)當(dāng)前熱負(fù)荷的大小在線適時(shí)修訂各點(diǎn)爐溫設(shè)定值的一套計(jì)算方法，它對(duì)爐子節(jié)能及合理運(yùn)行有著重要意義。本套數(shù)模設(shè)計(jì)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(shè)定值、考慮熱偶位置偏離參數(shù)分散而設(shè)置的爐溫設(shè)定偏置值、待軋爐況下不同鋼種不同規(guī)格不同待軋時(shí)間爐溫設(shè)定的修正值。其中待軋修正尤其重要，它包括時(shí)間待軋和自動(dòng)待軋兩部分。具體工藝流程見(jiàn)同組其他同學(xué)的設(shè)計(jì)。、人機(jī)接口是控制系統(tǒng)與操作人員進(jìn)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(shí)時(shí)透視出系統(tǒng)中的大量信息，及時(shí)了解生產(chǎn)過(guò)程的情況變化，并根據(jù)這些變化輸入指令，從而正確引導(dǎo)系統(tǒng)的運(yùn)行。本設(shè)計(jì)采用 CVU10000 操作員接口來(lái)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(cè)和控制尤其重要，標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案加熱爐溫度 壓力 流量自動(dòng)化儀表過(guò)程控制系統(tǒng) 人機(jī)界面控制系統(tǒng)組成第七章 參數(shù)檢測(cè)7.1壓力檢測(cè)壓力檢測(cè)意義：首先，工業(yè)生產(chǎn)中許多生產(chǎn)工藝過(guò)程經(jīng)常要求在一定的壓力或一定的壓力變化范圍內(nèi)進(jìn)行，這就需要測(cè)量或控制壓力，以保證工藝過(guò)程的正常進(jìn)行。其次，壓力測(cè)量或控制可以防止生產(chǎn)設(shè)備因過(guò)壓而引起破壞或爆炸。再有，通過(guò)測(cè)量壓力或壓差可以間接測(cè)量其它物理量，如：溫度、流量等。壓力是生產(chǎn)過(guò)程中的重要參數(shù)之一。爐膛壓力是實(shí)現(xiàn)加熱爐自動(dòng)控制的一個(gè)重要參數(shù)。 當(dāng)爐膛壓力過(guò)高時(shí)， 火煙就會(huì)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(jié)構(gòu)和爐墻鋼板，降低爐子的使用壽命。同時(shí)，爐壓過(guò)大引起的冒火還會(huì)導(dǎo)致勞動(dòng)環(huán)境的惡化。當(dāng)爐膛壓力過(guò)低時(shí)，會(huì)吸入大量的冷風(fēng)，不但增加爐子的熱耗還會(huì)增加鋼坯的氧化燒損，甚至引起燒鋼。因此，必須對(duì)爐膛壓力進(jìn)行有效控制。在加熱爐最佳燃燒控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，爐膛壓力控制可以通過(guò)控制煙道閘門的開(kāi)啟度來(lái)實(shí)現(xiàn)，而爐溫對(duì)煙道閘門開(kāi)度的變化非常敏感， 如果通過(guò)傳統(tǒng)的 PID方式調(diào)節(jié)爐膛壓力， 那么頻繁的煙道閘門開(kāi)度變化必然會(huì)帶來(lái)爐溫的波動(dòng)，這在軋鋼工藝中是要盡量避免的，會(huì)導(dǎo)致軋出的鋼品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案降低。另外，爐膛壓力控制系統(tǒng)為一大時(shí)滯系統(tǒng)，控制對(duì)象反應(yīng)速度較慢。因此，如何保證爐膛壓力既在期望的范圍之內(nèi)，又不使閘門頻繁變化成為爐壓控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。7.2溫度檢測(cè)對(duì)于一個(gè)加熱爐來(lái)說(shuō)，最重要的指標(biāo)參數(shù)就是溫度。因此，溫度檢測(cè)的過(guò)程是十分重要的。本系統(tǒng)中溫度檢測(cè)主要是對(duì)上加熱點(diǎn)、上均熱點(diǎn)、上均熱點(diǎn)三個(gè)加熱點(diǎn)的檢測(cè)。本設(shè)計(jì)加熱爐爐溫控制采用雙相限幅控制方式，即根據(jù)給定的空燃比，合理的同時(shí)調(diào)節(jié)空氣流量和煤氣流量，以保證在爐溫調(diào)節(jié)過(guò)程中，燃料和空氣都達(dá)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(cè)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(diǎn)至今仍在測(cè)溫領(lǐng)域里得到廣泛應(yīng)用。熱電偶的主要性能有測(cè)溫范圍、允差等級(jí)、室溫和上限溫度絕緣電阻、熱響應(yīng)時(shí)間和熱電動(dòng)勢(shì)穩(wěn)定性等。7.3流量檢測(cè)流量檢測(cè)的主要過(guò)程如下：流量f通過(guò)檢測(cè)裝置，孔板進(jìn)入流量變送器，將電流轉(zhuǎn)換到標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)4～20mA，經(jīng)過(guò)安全柵的安全過(guò)濾、信號(hào)隔離后，傳入模數(shù)轉(zhuǎn)換器，把模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)識(shí)別的數(shù)字量信號(hào)，此時(shí)，系統(tǒng) CPU進(jìn)行處理，再將信息反饋回?cái)?shù)模轉(zhuǎn)換器， ，電動(dòng)執(zhí)行器或手操器檢測(cè)到 CPU發(fā)出的命令后作出響應(yīng)，再經(jīng)過(guò)伺服放大器放大信號(hào)后送給加熱爐。這樣，就完成了系統(tǒng)自身反饋控制的檢測(cè)過(guò)程。檢測(cè)原理如圖：標(biāo)準(zhǔn)實(shí)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(guò)設(shè)定每一個(gè)加熱段的溫度， 使溫度控制器的輸出經(jīng)過(guò)比例系統(tǒng)控制器作為空氣和煤氣的流量控制器的設(shè)定值，按照雙相限幅控制理論進(jìn)行煤氣和空氣流量的調(diào)節(jié)。在通常的燃燒控制系統(tǒng)中，采用串級(jí)比例調(diào)節(jié)系統(tǒng)。溫度調(diào)節(jié)器的輸出直接作為空氣流量調(diào)節(jié)控制器的給定，然后空氣流量實(shí)際值除以空燃比作為煤氣流量調(diào)節(jié)控制器的給定。 在穩(wěn)態(tài)時(shí)，煤氣量可按一定的空燃比跟隨空氣流量變動(dòng)；但在動(dòng)態(tài)時(shí)，如升溫、降溫等變化時(shí)，這種常規(guī)系統(tǒng)就無(wú)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(wú)論是在動(dòng)態(tài)還是穩(wěn)態(tài)時(shí)都能滿足一定的空燃配比性能，使系統(tǒng)無(wú)論在穩(wěn)態(tài)還是在動(dòng)態(tài)時(shí)，都可獲得較好的空燃比性能。同時(shí)由于沒(méi)有過(guò)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(gè)因素考慮，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的流程圖，見(jiàn)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(xì)列出。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案H-高值選擇 L-低值選擇 TIC-溫度調(diào)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(shè)定數(shù)模 MCFACE-人機(jī)界面 （K1-K4）煤風(fēng)自身設(shè)定值限幅系數(shù)K6-上加熱對(duì)上均熱下均熱的耦聯(lián)系數(shù)本設(shè)計(jì)中采用功能最強(qiáng)的 CVU10000 操作員接口。操作員可用它監(jiān)控功能很強(qiáng)的SIMATIC TI565 控制器，甚至能監(jiān)控生產(chǎn)線上的多個(gè)控制器。 CVU10000 操作員接口是一個(gè)高性能彩色圖形系統(tǒng)，用以監(jiān)控單臺(tái)或多臺(tái) PLC。它特別適用于作為 SIMATIC TI的輔助設(shè)備。在與IBMAT兼容的硬件平臺(tái)上， CVU10000 使用特定的通信處理器和功能很強(qiáng)的圖形標(biāo)準(zhǔn)，以確保在重要的應(yīng)用領(lǐng)域中有較快的響應(yīng)時(shí)間。在 CVU方式下，顯示分標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用文案辨率為640*480，信息顯示比較精確，減少了操作員出錯(cuò)的可能。操作界面是控制系統(tǒng)中一個(gè)不可缺少的環(huán)節(jié)，它應(yīng)具有透明度高、實(shí)時(shí)性好和操作方便快捷等特點(diǎn)，同時(shí)它是系統(tǒng)的窗口，系統(tǒng)的外觀形象廣告效應(yīng)都由它來(lái)表現(xiàn)，因此在系統(tǒng)中的地位尤顯重要。本系統(tǒng)用網(wǎng)絡(luò)集線器將三臺(tái)工業(yè)控制機(jī)和兩套 PLC連接起來(lái)。正常工作時(shí)，兩臺(tái)用于操作員終端，一臺(tái)用于 CVU工作站。三臺(tái)工業(yè)控制機(jī)