計算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例

計算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例第1頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四9.1水槽水位單片機(jī)控制系統(tǒng)

對于小型測控系統(tǒng)或者某些專用的智能化儀器儀表，一般可采用以單片機(jī)為核心、配以接口電路和外圍設(shè)備、再編制應(yīng)用程序的模式來實(shí)現(xiàn)。下面以一個簡單的水槽水位控制系統(tǒng)為例。

第2頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四主要內(nèi)容1．系統(tǒng)概述

2．硬件電路

3．程序設(shè)計第3頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四1．系統(tǒng)概述通過水槽水位的高低變化來啟停水泵，從而達(dá)到對水位的控制目的，這是一種常見的工藝控制。如圖9.1點(diǎn)劃線框內(nèi)所示，一般可在水槽內(nèi)安裝3個金屬電極A、B、C，它們分別代表水位的下下限、下限與上限。工藝要求：當(dāng)水位升到上限C以上時，水泵應(yīng)停止供水；當(dāng)水位降到下限B以下時，應(yīng)啟動水泵供水；當(dāng)水位處于下限B與上限C之間，水泵應(yīng)維持原有的工作狀態(tài)。第4頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四圖9.2水槽水位控制電路第5頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四2．硬件電路根據(jù)工藝要求，設(shè)計的控制系統(tǒng)硬件電路如圖9.1所示，這是一個用單片機(jī)采集水位信號并通過繼電器控制水泵的小型計算機(jī)控制系統(tǒng)。主要組成部分的功能如下：

(1)系統(tǒng)核心部分：采用低檔型AT89C2051單片機(jī)，用P1.0和P1.1端作為水位信號的采集輸入口，P1.2和P1.3端作為控制與報警輸出口。

(2)水位測量部分：電極A接+5V電源，電極B、C各通過一個電阻與地相連。b點(diǎn)電平與c點(diǎn)電平分別接到P1.0和P1.1輸入端，可以代表水位的各種狀態(tài)與操作要求，共有4種組合，如表9-1所示。

第6頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四

表9-1水位信號及操作狀態(tài)表C(P1.1)b(P1.0)水位操作00B點(diǎn)以下水泵啟動01B、C之間維持原狀10系統(tǒng)故障故障報警11C點(diǎn)以上水泵停止第7頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四當(dāng)水位降到下限B以下時，電極B與電極C在水面上方懸空，b點(diǎn)、c點(diǎn)呈低電平，這時應(yīng)啟動水泵供水，即是表中第一種組合；當(dāng)水位處于下限與上限之間，由于水的導(dǎo)電作用，電極B連到電極A及+5V，則b點(diǎn)呈高電平，而電極C仍懸空則c點(diǎn)為低電平，這時不論水位處于上升或下降趨勢，水泵都應(yīng)繼續(xù)維持原有的工作狀態(tài)，見表中第二種組合；當(dāng)水位上升達(dá)到上限時，電極B、C通過水導(dǎo)體連到電極A及+5V，因此b點(diǎn)、c點(diǎn)呈高電平，這時水泵應(yīng)停止供水，如表中第四種組合；還有第三種組合即水位達(dá)到電極C卻未達(dá)到電極B，即c點(diǎn)為高電平而b點(diǎn)為低電平，這在正常情況下是不可能發(fā)生的，作為一種故障狀態(tài)，在設(shè)計中還是應(yīng)考慮的。第8頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四

(3)控制報警部分：由P1.2端輸出高電平，經(jīng)反相器使光耦隔離器導(dǎo)通，繼電器線圈KM得電，常開觸點(diǎn)KA閉合，啟動水泵運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)P1.2端輸出低電平，經(jīng)反相器使光耦隔離器截止，繼電器線圈J失電，常開觸點(diǎn)斷開，則使水泵停轉(zhuǎn)。由P1.3端輸出高電平，經(jīng)反相器變?yōu)榈碗娖?，?qū)動一支發(fā)光二極管發(fā)光進(jìn)行故障報警。第9頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四3．程序設(shè)計程序流程如圖9.2所示。開始P1.1、P1.0=00？啟動水泵P1.2←1設(shè)置堆棧指針P1.1、P1.0=10？P1.1、P1.0=11？停止水泵P1.2←0故障報警P1.3←1第10頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四9.2循環(huán)水裝置IPC系統(tǒng)在以模擬量為主的中小規(guī)?？刂茥l件下，應(yīng)優(yōu)先選擇IPC控制裝置，下面介紹用一臺STD總線IPC控制循環(huán)水動態(tài)模擬試驗(yàn)裝置的實(shí)例。第11頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四主要內(nèi)容1．系統(tǒng)概述

2．硬件電路

3．軟件設(shè)計4．功能畫面第12頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四1．系統(tǒng)概述大型化工企業(yè)普遍采用冷卻水循環(huán)使用技術(shù)，但循環(huán)冷卻水同時帶來設(shè)備的結(jié)垢與腐蝕問題，為此利用循環(huán)水動態(tài)模擬試驗(yàn)裝置，模擬生產(chǎn)現(xiàn)場的流態(tài)水質(zhì)、流速、金屬材質(zhì)和循環(huán)冷卻水進(jìn)出口溫度等主要參數(shù)，來評價穩(wěn)定水質(zhì)的配方、阻垢效果及尋求相應(yīng)的操作工藝條件。第13頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四（1）工藝流程模擬試驗(yàn)裝置的主要流程如圖9.3所示，左下方水槽中的冷水經(jīng)水泵、調(diào)節(jié)閥打入換熱器，與蒸汽換熱后，導(dǎo)入冷卻塔與冷風(fēng)換冷，噴淋而下回落到水槽，再由水泵打循環(huán)。第14頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四圖9.3循環(huán)水動態(tài)模擬試驗(yàn)裝置控制流程圖第15頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四（2）控制要求通常情形是用戶配置兩套這樣的模擬裝置同時運(yùn)行，因而計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)同時面向兩臺模擬裝置，集檢測、控制與管理于一體，主要完成如下功能：①10點(diǎn)參數(shù)檢測功能入口水溫、出口水溫、蒸汽溫度、冷卻塔底溫度，共8路溫度，量程為0～100℃，檢測精度為0．2級。兩路循環(huán)水流量，量程為200～1200L／h，檢測精度為1級。還有計算顯示出入口溫差、瞬時污垢熱阻、水閥與風(fēng)閥門開度、試驗(yàn)時間與剩余時間。②22個參數(shù)設(shè)定功能換熱器試管直徑與長度、流量與溫度的給定值、PID控制的比例系數(shù)、積分時間、微分時間以及即時時間與試驗(yàn)時間。第16頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四③10個參數(shù)標(biāo)定功能對8路溫度、2路流量進(jìn)行現(xiàn)場標(biāo)定。④PID控制功能實(shí)時控制2路入口水溫與2路循環(huán)水流量，溫度控制精度：設(shè)定值±0．5℃；流量控制精度：設(shè)定值±2％FS（FS即FullScale，意為滿刻度或滿量程）。⑤工藝計算、列表繪圖功能根據(jù)污垢熱阻計算公式計算并顯示出瞬時污垢熱阻，而且自動生成試驗(yàn)數(shù)據(jù)列表。自動繪制時間-污垢熱阻曲線。⑥其他功能指標(biāo)所有參數(shù)的采樣、計算、控制周期均為0.25S，刷新顯示周期為2S，試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄時間間隔按工藝要求而定，數(shù)據(jù)保存時間為10年，系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)有軟件硬件自診斷、自恢復(fù)功能，具有永不“死機(jī)”的高度可靠性。上述所有參數(shù)均以漢字分屏幕顯示，且附有提示菜單以便操作。第17頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四2．硬件設(shè)計根據(jù)上述系統(tǒng)功能及技術(shù)指標(biāo)的要求，采用一臺現(xiàn)成的STD總線IPC較為適宜。選用某電子工廠的IPC產(chǎn)品，共由10塊功能模板及外設(shè)組成，如圖9.4所示。第18頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四圖9.4IPC硬件組成框圖第19頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四圖中（1）CPU板及打印機(jī)、（2）CRT板及CRT、（3）鍵盤接口及自診斷板及鍵盤、（4）存儲器板、（5）電源，構(gòu)成了STD工業(yè)控制機(jī)基本系統(tǒng)。在自診斷板中使用了WDT看門狗技術(shù)，無論何種原因引起死機(jī)，自診斷系統(tǒng)能在1～28內(nèi)測出并恢復(fù)正常運(yùn)行，整個計算機(jī)系統(tǒng)工作十分可靠。其中的（6）溫度檢測板，是一個由單片機(jī)構(gòu)成的智能型溫度接口板，該板本身能夠完成8路溫度的檢測，濾波處理，鉑電阻線性化處理。在這個板上利用軟件技術(shù)從根本上克服了溫度漂移問題。其中的（7）D/A轉(zhuǎn)換板是流量及溫度控制的驅(qū)動接口板。計算機(jī)系統(tǒng)檢測兩路塔底溫度與兩路流量，與設(shè)定值進(jìn)行比較，并對其偏差進(jìn)行PID運(yùn)算，其運(yùn)算結(jié)果通過D/A轉(zhuǎn)換變成模擬電壓信號輸出至（8）伺服放大板，從而控制相應(yīng)的4個調(diào)節(jié)閥。第20頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四其中的（8）伺服放大板，其功能相當(dāng)于電動單元組合儀表中的4個伺服放大器，但其精度及可靠性優(yōu)于常規(guī)的伺服放大器。它接收來自D/A轉(zhuǎn)換板的4路閥位信號，并檢測4個閥的實(shí)際位置，如果實(shí)際位置與D/A轉(zhuǎn)換板輸出的閥位有偏差，則使閥動作，達(dá)到與D/A輸出一致的位置后停止，從而實(shí)現(xiàn)計算機(jī)系統(tǒng)對調(diào)節(jié)閥的控制。其中的（10）濾波板，對STD總線的有關(guān)信號進(jìn)行濾波處理，從而提高整個系統(tǒng)的可靠性。其中的（9）流量檢測板，主要由計數(shù)電路組成，檢測兩路來自渦輪流量變送器的脈沖信號。對其實(shí)行濾波、整形、放大、光隔、計數(shù)處理，并向兩個渦輪流量變送器提供+12V電壓。第21頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四3．軟件設(shè)計該系統(tǒng)采用了現(xiàn)成的IPC，計算機(jī)廠家已提供了監(jiān)控程序或系統(tǒng)程序，設(shè)計者的軟件設(shè)計任務(wù)主要是進(jìn)行系統(tǒng)的應(yīng)用軟件編制。該應(yīng)用軟件主要完成兩方面的任務(wù)：（1）8路溫度、兩路流量的采集與處理，入口溫度與流量的控制，定時存儲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；（2）允許操作者查看、打印各種數(shù)據(jù)，設(shè)定、標(biāo)定各個參數(shù)。第22頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四 由于前者任務(wù)要求適時性較強(qiáng)，且完成任務(wù)所需時間較短，故安排在中斷服務(wù)子程序中完成。而后者屬人機(jī)對話性質(zhì)，任務(wù)完成時間較長，且不需嚴(yán)格適時性，故放于主程序中完成。

圖9.6中斷服務(wù)子程序由于該控制系統(tǒng)小、比較簡單，功能畫面要求也不復(fù)雜，因而軟件部分全部采用匯編語言編制。

第23頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四圖9.6中斷服務(wù)子程序IPC硬件組成框圖第24頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四主程序結(jié)構(gòu)框圖如圖9.5所示。在初始化過程中，主要完成對CRT、打印機(jī)工作方式設(shè)定，四個調(diào)節(jié)閥門初始定位及軟件標(biāo)志設(shè)置等。在每一個畫面處理過程中，能夠查看其他畫面，同時完成本畫面應(yīng)完成的一些功能。中斷服務(wù)子程序如圖9.6所示。這是一個時間中斷子程序。系統(tǒng)設(shè)置每隔250ms中斷一次，中斷服務(wù)子程序中各個任務(wù)，應(yīng)能在250ms內(nèi)完成。每四次中斷即時間間隔為1S時，刷新時鐘，處理秒、分、時、日、月、年的遞增，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確計時。每八次中斷，即時間間隔為2S時，采集8路溫度、2路流量，利用軟件實(shí)現(xiàn)濾波處理，以消除瞬間干擾的影響。第25頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四 控制采用傳統(tǒng)的PID控制方式，實(shí)行輸出速率限定，即在2S控制周期內(nèi)，輸出變化幅度不大于輸出全范圍的5％。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的存儲，若系統(tǒng)在強(qiáng)穩(wěn)過程中，則每隔5min記錄一次，若系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)過程中，則每隔120min記錄一次。實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)、設(shè)定的實(shí)驗(yàn)條件及各參數(shù)的標(biāo)定值存于系統(tǒng)的E2ROM存儲器中，有效保存時間為10年。第26頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四圖9.5主程序結(jié)構(gòu)框圖第27頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四4．功能畫面該系統(tǒng)共有6個功能畫面，漢字顯示且每個畫面都有提示菜單，向操作者提示操作的方式。通過對這6個菜單的選擇操作，便可實(shí)現(xiàn)本計算機(jī)系統(tǒng)的所有功能。這6個功能畫面分別是參數(shù)檢測畫面、參數(shù)設(shè)定畫面、參數(shù)標(biāo)定畫面、數(shù)據(jù)列表畫面、熱阻曲線畫面和系統(tǒng)狀態(tài)畫面。第28頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四9.3中水回用PLC控制系統(tǒng) 在以數(shù)字量為主的中小規(guī)?？刂骗h(huán)境下，一般應(yīng)首選PLC裝置，下面介紹一個用西門子PLC監(jiān)控中水處理流程的工程實(shí)例。第29頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四主要內(nèi)容1．系統(tǒng)概述

2．硬件設(shè)計

3．程序設(shè)計第30頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四1．系統(tǒng)概述將生活污水進(jìn)行幾級處理，作為除飲用以外的其它生活用水，將形成一個非常寶貴的回用水資源。其中用PLC作為主要控制裝置已成為一種共識。（1）工藝流程中水處理主要工藝流程如圖9.7所示。生活污水首先通過格柵機(jī)濾除固態(tài)雜物，進(jìn)入調(diào)節(jié)池緩沖，再進(jìn)入生化池，利用生物接觸氧化、化學(xué)絮凝和機(jī)械過濾方法使水中COD、BOD5等幾種水質(zhì)指標(biāo)大幅度降低，再采用活性炭和碳纖維復(fù)合吸附過濾方式，使出水達(dá)到生活使用要求。第31頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四圖9.7中水處理工藝流程圖格柵機(jī)調(diào)節(jié)池生化池

壓濾罐清水池集水池加藥

加氯

排掉

回用

風(fēng)機(jī)

反沖洗

污水

第32頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四（2）控制要求該流程共有被控設(shè)備（含備用）14臺泵和電機(jī)，4個池的水位需要檢測。水位計的作用：在任何控制方式下，水位計的上上限或下下限到位時，都將發(fā)出聲光報警信號；在全自動、分組自動、半自動控制方式下，水位計的上限、下限分別作為該池排水泵自動開、停的PLC輸入信號。第33頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四 采用4種控制方式：手動、半自動、分組自動和全自動。①手動控制方式 即用手操作14個按鈕開停14個被控負(fù)荷，不受水位影響。②生化半自動控制方式 指生化池水位機(jī)組的半自動控制方式，也即由生化池水位的上限與下限自動控制生化泵的開、停，而加藥計量泵、CLO2發(fā)生器的開、停由手動操作。第34頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四③分組自動控制方式 為了便于維護(hù)，整個系統(tǒng)分為六個獨(dú)立的機(jī)組：調(diào)節(jié)池水位自動機(jī)組、生化池水位自動機(jī)組、清水池水位自動機(jī)組、集水池水位自動機(jī)組、溢流泵自動機(jī)組、羅茨風(fēng)機(jī)自動機(jī)組。 控制要求：當(dāng)按下分組自動按鈕時，被按下按鈕的燈閃亮，當(dāng)選定主、備電機(jī)按鈕后，分組自動按鈕指示燈長亮；當(dāng)水位達(dá)到上限時，電機(jī)停止而按鈕指示燈轉(zhuǎn)為閃亮。④全自動方式控制要求 就是當(dāng)全自動準(zhǔn)備按鈕啟動后，首先選擇主、備用電機(jī)，然后啟動全自動開停按鈕，則整個系統(tǒng)進(jìn)入全自動運(yùn)行狀態(tài)。

第35頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四2．硬件設(shè)計（1）PLC系統(tǒng)配置根據(jù)工藝流程與控制要求，要完成14臺被控設(shè)備的啟動、停止按鈕操作，運(yùn)行、停止、故障狀態(tài)的燈指示以及4種控制方式，如果采用常規(guī)的控制模式，1臺設(shè)備約需5~6個啟、停按鈕及狀態(tài)指示燈等器件，整個控制盤面上大約需要90余個按鈕與指示燈。這將帶來器件成本的增高、控制盤面的增大、人工操作的雜亂。本系統(tǒng)采用軟件編程的方法，充分利用PLC內(nèi)部的輸入輸出變量及軟件計數(shù)器，使1個帶燈按鈕集成了1臺設(shè)備的全部控制與狀態(tài)指示功能，加上4種控制方式及其切換，總計只需配置24個帶燈按鈕，分別代表14臺被控設(shè)備與10種控制方式。第36頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四 整個系統(tǒng)需要開關(guān)量輸入40點(diǎn)與開關(guān)量輸出32點(diǎn)。因此，選用德國SIEMENS的S7-200主機(jī)CPU226，有開關(guān)量24輸入／16輸出點(diǎn)，數(shù)字量擴(kuò)展模塊EM223，提供開關(guān)量16輸入/16輸出點(diǎn)，總計正好構(gòu)成了系統(tǒng)要求的40點(diǎn)輸入/32點(diǎn)輸出。 操作界面選用TD200中文文本顯示器。

第37頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四（2）PLC輸入輸出接線圖

PLC輸入輸出接線如圖9.8所示，輸入按鈕1～24AN分別對應(yīng)于PLCI0.0~I1.7與I4.0~I4.7計24個開關(guān)量輸入點(diǎn)；4個水位計的16個水位電極點(diǎn)分別對應(yīng)I2.0~I3.7計16個開關(guān)量輸入點(diǎn)；PLC輸出點(diǎn)Q0.0~Q0.7，Q1.0~Q1.5分別對應(yīng)于14臺輸出設(shè)備；輸出點(diǎn)Q1.6~Q3.7分別對應(yīng)于8臺被控設(shè)備與10種控制方式的狀態(tài)指示燈，共計32個開關(guān)量輸出點(diǎn)；另外6臺被控設(shè)備的運(yùn)行指示燈由相應(yīng)的中間繼電器觸點(diǎn)驅(qū)動。第38頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四圖9.8PLC輸入輸出接線圖

第39頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四（3）TD200中文顯示器與SIEMENS主機(jī)配套的顯示器的種類很多，而TD200中文文本顯示器是所有SIMATICS7-200系列最簡潔、價格最低的操作界面。而且連接簡單，不需要獨(dú)立電源，只需專用電纜連接到S7-200CPU的PPI接口上即可，如圖9.9所示。

S7-200系列的CPU中保留了一個專用區(qū)域用于與TD200交換數(shù)據(jù)，TD200直接通過這些數(shù)據(jù)區(qū)訪問CPU。如信息顯示內(nèi)容“調(diào)節(jié)池水位已達(dá)上上限”，其地址應(yīng)來自于調(diào)節(jié)池水位計的上上限接點(diǎn)I2.0的輸入響應(yīng)。第40頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四圖9.9TD200中文文本顯示器及其連接第41頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四3．程序設(shè)計（1）主程序流程圖

S7-200系列PLC使用基于Windows平臺的32位編程軟件包STEP-7-Micro/WIN，通常采用語義直觀、功能強(qiáng)大、適合修改和維護(hù)的梯形圖語言。圖9.10給出控制系統(tǒng)主程序流程圖，整個工藝過程分為四種控制方式，在全自動與分組自動方式下，首先要選擇主、備用電機(jī)。第42頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四圖9.10主要程序流程圖PLC上電進(jìn)入手動進(jìn)入手動是全自動嗎？是手動嗎？是生化池半自動嗎？進(jìn)入手動進(jìn)入生化池半自動選擇風(fēng)機(jī)……選擇調(diào)節(jié)池泵進(jìn)入自動狀態(tài)

選擇風(fēng)機(jī)

選擇調(diào)節(jié)池泵分機(jī)分組調(diào)節(jié)池分組自動進(jìn)入手動第43頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四（2）功能按鈕程序

24個帶燈按鈕，分別啟停14臺被控設(shè)備與10種操作方式。通過軟件編程，使按鈕第一次按下時有效，第二次按下時失效(復(fù)位)。本設(shè)計完成了所有的工藝要求，實(shí)現(xiàn)了手動控制、半自動控制、分組自動控制和全自動控制等四種控制方式，而且硬件器件少，控制盤面簡潔，操作簡單靈活，中文界面友好。在現(xiàn)場經(jīng)過調(diào)試后已正常運(yùn)行，工作可靠穩(wěn)定。第44頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四9.4火電廠DCS控制系統(tǒng)近年來，DCS在火電廠過程控制領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普及，應(yīng)用水平提高得很快。DCS從單一功能向多功能、一體化方向發(fā)展，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了包括數(shù)據(jù)采集（DAS）、模擬量控制（MCS）、開關(guān)量控制（SCS）、汽輪機(jī)控制（DEH）、旁路控制（BPS）、電氣控制（ECS）等多項(xiàng)功能，在減輕運(yùn)行維護(hù)人員的勞動強(qiáng)度、提高火電廠的綜合自動化水平、改善火電機(jī)組運(yùn)行安全經(jīng)濟(jì)性等多方面發(fā)揮了極為重要的作用。第45頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四圖9.11所示為某300MW單元機(jī)組鍋爐控制部分采用美國貝利公司INFI-90系統(tǒng)的硬件配置圖，下面以其中的鍋爐主蒸汽溫度控制為例，給出一個DCS在火電廠過程控制系統(tǒng)中應(yīng)用的實(shí)例。第46頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四圖9.11某300MW機(jī)組鍋爐控制INFI-90系統(tǒng)硬件配置圖第47頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四1．主汽溫度控制方案主汽溫度是單元機(jī)組主要的安全經(jīng)濟(jì)參數(shù)，在正常運(yùn)行工況下主汽溫度的偏差要求控制在2C范圍內(nèi)，動態(tài)情況下的偏差不能超過額定值的+5~-10C，對控制性能要求比較高。為了克服主汽溫度被控對象的滯后慣性大的影響，增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾能力，大型單元機(jī)組的主汽溫度控制一般采用二級噴水減溫的調(diào)溫方式（一級減溫相當(dāng)于粗調(diào)，二級減溫相當(dāng)于細(xì)調(diào)），同時又分為甲乙兩側(cè)進(jìn)行分別控制，這樣共有四個結(jié)構(gòu)類似的控制回路。為了進(jìn)一步克服滯后和慣性對控制的不良影響，兩側(cè)每級的噴水調(diào)節(jié)均采用了串級控制方式，圖9.12為采用噴水調(diào)節(jié)的串級溫度控制系統(tǒng)。第48頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四除了減溫水量以外，影響主蒸汽溫度的其他主要因素還有蒸汽量擾動和煙氣量擾動，統(tǒng)稱為外部干擾。為了提高控制系統(tǒng)抵御外部干擾的能力，主蒸汽溫度控制系統(tǒng)中還采用了前饋方式。圖9.13為機(jī)組實(shí)際的二級減溫控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖（SAMA圖），圖中給出了控制回路的基本結(jié)構(gòu)及調(diào)節(jié)器跟蹤、手動/自動切換邏輯。第49頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四圖9.12溫度串級控制系統(tǒng)

第50頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四圖9.13主汽溫控制SAMA圖

第51頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四（1）輸入/輸出信號連接在上述溫度控制回路中有5個輸入信號（即主汽溫度、噴水后溫度、主蒸汽流量、送風(fēng)量和閥位信號）以及1個輸出信號（閥位指令）。在INFI-90系統(tǒng)中，對所有的I/O信號都要分配I/O模件與端子單元，端子單元與I/O模件相對應(yīng)。該系統(tǒng)中涉及的I/O模件及其端子單元如表9.2所示。這里使用IMASI03作為熱電偶輸入模件，相應(yīng)端子單元為NTAI06，用于輸入主汽溫度信號和噴水后溫度信號；使用IMFBS01作為電流信號輸入模件，相應(yīng)端子單元為NTAI05，用于輸入主蒸汽流量信號、送風(fēng)量信號和閥位信號；使用IMASO01作為模擬量輸出模件，相應(yīng)端子單元為NTDI01，用于輸出閥位指令信號。第52頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四表9.2常見的I/O模件及其端子單元

I/O模件端子單元通道數(shù)說明IMASI03NTAI0616通用信號輸入模件IMFBS01NTAI05154～20mA/1～5V輸入模件IMASO01NTDI01144～20mA/1～5V輸出模件IMDSI02NTDI0116開關(guān)量輸入模件IMDSO14NTDI0116開關(guān)量輸出模件第53頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四（2）控制模件組態(tài)系統(tǒng)中采用的INFI-90控制模件為IMMFP02，它可與若干個I/O模件相連?？刂颇＜泄袒?00余種算法模塊，用戶通過組態(tài)的方式生成自己的控制回路?？刂颇＜慕M態(tài)是在工程師工作站EWS上通過運(yùn)行組態(tài)軟件來進(jìn)行的。組態(tài)的過程是以CAD圖的形式將相應(yīng)模塊連接起來，生成若干頁組態(tài)圖。將這些組態(tài)圖編譯后下裝到控制模件后，控制模件就可以執(zhí)行組態(tài)時指定的功能。一般來說，組態(tài)圖中包含I/O模件組態(tài)（如上述輸入模件IMASI03、IMFBS01和輸出模件IMASO01的組態(tài)）、控制回路組態(tài)、例外報告組態(tài)、趨勢組態(tài)等內(nèi)容。

第54頁，共61頁，2023年，2月20日，星期四

圖9.14為主汽溫控制系統(tǒng)的控制回路簡化CAD組態(tài)圖。其中APID（即功能碼FC156）為改進(jìn)的PID控制算法，是一種具有相當(dāng)完善功能的數(shù)字PID算法，具有完善的跟蹤、抗積分飽和、高低限幅、前饋輸入等功能；M/A（即功能碼FC80）為控制接口站，提供與數(shù)字量控制站、操作員接口單元、管理命令系統(tǒng)和計算機(jī)接口單元等裝置之間的接口，它可以實(shí)現(xiàn)基本、串級和比率設(shè)定點(diǎn)控制以及手動/自動站轉(zhuǎn)換。 上述主汽溫控制采用了典