工業鍋爐的微機ddc控制系統的設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 用。第二種是 16 位 STD 總線工業控制機為主機構成的系統，由于其性能價格比較高，所以國內用的較多，微機內部一般采用總線式模塊結構，組態靈活，維修方便，STD總線結構很適于工業環境，按測量參數的多少和控制回路的數目選配相應的模板，在操作上，考慮到現場人員的技術水平，對開機操作，控制目標，控制參數的修改，手/自動切換等設置了最簡便的操作。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 機為上位機，彼此間采用 RS232 相連，它可以接受多路模擬量及開關量輸入，實現復雜的運算、控制、通信及故障診斷功能，出于危險分散的考慮，它雖有若干路模擬量及開關量輸入，但只有一（二）路采用 4～20mA 直接信號輸出，即原則上只控制一（二）個執行器，它與模擬儀表一樣，可與常規儀表混合合作，它作為集散控制系數的一部分，是現代自動控制、計算機及通信技術最新發展產物。該儀表編程方式采用模塊化，容易掌握。東北石油大學秦皇島分校畢業設計10鍋爐控制系統，一般有燃燒、水位等控制系統。燃燒控制實質上是能量平衡系統，它以蒸汽壓力作為能量平衡指標，量出而入不斷根據用汽量與壓力的變化成比例地調整燃料量與送風量，同時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”是一個重要因素。 “空燃比”是指燃燒中空氣量與燃燒量的比值系數。汽包水位控制系統，實質上是維持鍋爐進出水量平衡的系統。它是以水位作為水量平衡與否的控制指標，通過調整進水量的多少來達到進出平衡，將汽包水位維持在汽水分離界面最大的汽包中位線附近，以提高鍋爐的蒸發效率，保證生產安全。由于鍋爐水位系統是一個設有自平衡能力的被控對象，運行中存在虛假水位現象，實際應用中可根據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。爐膛負壓控制系統是使進出爐膛的空氣量維持平衡的控制系統，一般以爐膛壓力作為空氣量平衡與否的控制指標，通過調整排向大氣的引風量達到空氣量進出平衡，為提高控制品質，一般以送風量或送風檔板開度作為前饋量構成前饋－反饋控制系統。微機鍋爐控制技術具有良好實用前景，既可節能又可提高鍋爐的運行管理水平，減輕環境污染，目前國內只有幾百臺鍋爐采用微機控制，占總數的很小一部分，所以推廣應用該技術就顯得十分繁重。同時，該技術也在不斷完善和提高，在進一步降低造價及鍋爐本體設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、前饋控制系統、串級控制系統等幾種方式。下面我們就這幾種控制方式做一個介紹。 單回路控制系統簡單控制系統的特點：系統結構簡單，投資少，易于調整和投運，能滿足一般生產過程的控制要求，尤其適用于被控對象時滯和時間常數都較小，負荷和干擾變化比較平緩，或者對被控變量要求不太高的場合。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。一個簡單控制系統方案的分析設計，應考慮以下幾個問題。首先應分析生產過程中各個變量的性質及其相應關系，分析被控對象的特點；然后根據工藝的要求選擇被控變量、操縱變量，合理選擇控制系統中的測量變送裝置、控制器和執行器，建立一個較為合理的控制系統 。有多個控制系統的生產過程，還要考慮各個控制系統之間的相互關聯有何影響，并按可能使每個控制系統對其它控制系統的影響為最小的原則來建立各個控制系統。簡單控制系統使復雜控制系統的基礎，所以我們必須要掌握它。東北石油大學秦皇島分校畢業設計11圖 31 單回路控制系統方框圖其中 Y（S）為被控變量， Q（S）為操縱變量，F1 （S）……。F（N）為干擾，號，Q（S）與 Y（S ）之間的聯系稱為控制通道， F（S）與 Y（S）之間的聯系稱為干擾通道。GC（S ） ，GV（S） ，GM （S）分別是控制器、執行器、被控對象、測量變送單元的傳遞函數。 串級控制系統 定義及方框圖在多回路控制系統中，用兩臺控制器相串接，一個控制器的輸出作為另一個控制器的設定值，這樣的系統稱為串級控制系統。圖 32多回路控制系統方框圖在串級控制系統中，對象被分為主對象 GP1 與副對象 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。HMHM2 分別為主，副被控變量的檢測變送單元。接收主被控變量測量值 Y1 的控制器稱為主控制器 GC1） ，接收副被控變量測量值 Y2 的控制器稱為副控制器 GC2） 。副控制器的設定值值 R2 就是主控制器的輸出 U1，顯然副控制器是在外設定情況下工作的，它的輸出 U2 操縱執行器 GV東北石油大學秦皇島分校畢業設計12通過改變單個操縱變量 Q 來滿足對主，副被控變量的某種組合所提出的要求。在任何只有單個操縱變量的系統中，只能有一個被控變量可以獨立設定。換句話說，在任意給定時刻，只能有一個獨立的設定值，這就是主設定值 R1。副被控變量的設置通常是為了保證和提高主被控變量的控制質量，而對其本身一般都沒有嚴格的要求，它依賴于主控制器的輸出 U1。 串級控制系統的特點與簡單控制系統相比，串級控制系統由于在結構上增加了一個副回路，所以具有以下幾個主要特點。對于進入副回路的擾動具有較快，較強的克服能力。（1）改善主控制器的廣義對象的特性。對負荷和操作條件的變化有一定的自適應能力。（2）副回路可以按照主回路的需要更精確控制操縱變量的質量流和能量流。 串級控制系統的使用場合用于克服變化劇烈的和幅值大的干擾。（1）用于時滯大的對象。（2）用于容量滯后大的對象。（3）用于克服對象的非線性。 合理的設計串級控制系統，才能使它的優越性得到發揮，一般來說，一個結構合理的串級控制系統，當擾動從副回路進入時，其最大偏差將是簡單控制系統的1\10~1\100；當擾動從主對象進入時串級系統仍比簡單控制系統控制的效果好的多。最大偏差仍能縮小到 1/3~1/5，因此，必須十分重視串級控制系統的設計工作。 設計注意事項（1）主 副回路的選擇。（2）主 副控制器控制規律的選擇。（3）控制器的正 反作用的確定。（4）控制器防止積分飽和的措施。（5）流量副回路中開方器的引入。東北石油大學秦皇島分校畢業設計13 前饋控系統 前饋控制系統的概念 前饋控制系統就是一種直接根據所生產被控變量參數變化的原因進行控制的系統，其實質上是一種抗擾動進行的開環控制系統方式，它通過前饋調節器來補償擾動對被控參數的影響。使作用在系統上的一個或幾個主要的擾動與被控參數完全無關或部分無關，從而達到系統提高控制精度的目的。 所謂可測，主要是指擾動可直接測量，也不排斥可間接測量的，擾動不可測量，前饋無法實施。所謂顯著，不在乎擾動本身的大小，而是指擾動對控制變量的數值有顯著的影響。所謂頻繁，是指擾動出現的次數較多。 前饋控制系統的特點（1）前饋控制是一種開環控制。（2）前饋調節器的控制規律是由對象特性決定的。（3）前饋控制是一種按擾動量進行調節的控制。（4）前饋控制只能克服那個可測而不可控的擾動量。 前饋控制系統的分類 依據是否引入反饋控制以及兩者相結合的方式，我們通常將前饋控制系統可分為三類：（1）單純的前饋控制系統。（2）前饋與反饋控制相結合的系統，前饋控制作用與反饋作用相乘。（3）前饋與反饋控制相結合的系統，前饋控制作用與反饋作用相加。 （代數和）我們通常將前饋控制與反饋控制（如圖 33）相結合起來，其優點如下：a. 在前饋控制的基礎上設置反饋控制，可以大大簡化前饋控制系統，只須對影響被控參數最顯著的干擾進行補償，而對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。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。由于對前饋控制精度的要求降低，為工程上實現較簡單的控制創造了條件。c. 在反饋系統中，提高反饋控制的精度與系統的穩定性有矛盾，往往為了保證系統的穩定性，而不能實現高精度的控制。而前饋—反饋控制則能實現高精度的控制，穩定性好和控制及時的作用。東北石油大學秦皇島分校畢業設計14d. 由于反饋控制的存在，提高了前饋控制模型的適應性。圖 33 前饋反饋控制系統方框圖圖 34 前饋—串級控制系統方框圖在實際工作中，如果對象的主要干擾頻繁而又劇烈，而生產過程對被控參數的控制精度要求又很高，這時則可采用前饋—串級控制。圖 前饋控制系統的補償曲線東北石油大學秦皇島分校畢業設計15 這種系統的優點是能同時克服進入前饋回路和進入串級副回路的干擾對被控參數的影響。此外，由于前饋算式的輸出不直接加在調節閥上而作為副控制器的給定值，這樣便降低了對閥門特性的要求。實踐證明，這種前饋—串級控制系統可以獲得