1、35t/h工業鏈條爐計算機控制系統工業鏈條爐計算機控制系統的設計與調試的設計與調試 5.1：工業鏈條爐計算機控制系統：工業鏈條爐計算機控制系統的方案設計的方案設計 組態軟件應用技術項目式教程組態軟件應用技術項目式教程任務任務5.15.1：工業鏈條爐計算機控：工業鏈條爐計算機控制系統的制系統的方案設計方案設計 任務描述：根據控制參數確定控制方案根據控制參數確定控制方案; ;硬件設備的選型。 1234一、一、35t/h35t/h工業鏈條爐計算機控制系工業鏈條爐計算機控制系統項目任務書統項目任務書 某供熱公司5號鍋爐為35t/h工業鏈條爐，提出自動化改造。設計依據主要為35t/h蒸汽鍋爐配電、自控儀

2、表修改方案書，主要技術指標及功能： （1）、保證鍋爐汽包水位維持在1530mm范圍內穩定運行； （2）、保證鍋爐實現經濟燃燒，運行過程中不出現冒黑煙現象； （3）、維持蒸汽壓力在1.21.3Mpa，保證蒙牛集團的用汽需求，并且在運行過程中，爐排調節平緩，防止爐鏈因突然加速而斷裂； （4）、應用軟件應具有報警功能； （5）、應用軟件應具有報表功能。二、工業鏈條爐工藝流程二、工業鏈條爐工藝流程 鏈條鍋爐是火床燃燒爐的一種,煤在水平運動的爐排上燃燒,空氣經預熱器從爐排下方自下而上引入。工藝流程如圖5-1所示。 原 煤 爐 排鼓 風 預熱器省煤器除塵器除氧器 引 風進 水爐 膛汽包分汽缸煙囪圖5-1

3、鍋爐工藝流程簡圖三、工業鍋爐的主要控制任務三、工業鍋爐的主要控制任務 我們知道鍋爐自動運行的主要任務是： （1）保持汽包水位在規定的范圍內； （2）控制蒸汽壓力的穩定； （3）控制爐膛負壓在規定的范圍內： （4）維持經濟燃燒。 所以我們設計計算機控制系統必須按照以上原則設計。三、工業鍋爐的主要控制任務三、工業鍋爐的主要控制任務工業鍋爐是一個復雜的調節對象，有許多個調節參數和被調節參數，還存在著錯綜復雜的擾動參數。這些參數的相互作用如圖5-2所示。運行狀況鍋爐設備鍋爐設備管路阻力燃燒品質汽包水位蒸汽溫度蒸汽壓力煙氣含氧量蒸汽流量爐膛負壓給水量減溫水燃料量送風量引鳳量一次風 圖5-2鍋爐輸入參數與

4、輸出參數之間的相互影響示意圖由圖中可以看出，鍋爐是一個多輸入、多輸出、多回路、非線性的相互關聯的對象，調節參數與被調節參數之間，存在著許多交叉的影響。 四、鍋爐計算機控制系統的設計四、鍋爐計算機控制系統的設計1、系統規模、系統規模模擬量輸入點：（1）給水泵變頻器輸入；（2）鼓風機變頻器輸入；（3）引風機變頻器輸入；（4）爐前溫度；（5）爐膛溫度；（6）爐后溫度；（7）主蒸汽溫度；（8）省煤器出口水溫；（9）給水流量；（10）蒸汽流量；（11）爐膛負壓；（12）主蒸汽壓力；（13）汽包水位；（14）給煤機轉速；（15）爐排轉速；（16）汽包壓力。模擬量輸出點：（1）給水泵變頻器輸出；（2）鼓風機

5、變頻器輸出；（3）引風機變頻器輸出；（4）給煤機轉速輸出；（5）爐排轉速輸出。模擬量輸入輸出表見表1 。 四、鍋爐計算機控制系統的設計四、鍋爐計算機控制系統的設計表5-2 鍋爐計算機控制系統的模擬量輸入輸出變量表四、鍋爐計算機控制系統的設計四、鍋爐計算機控制系統的設計 2 2系統硬件配置系統硬件配置 系統硬件配置如圖5-3所示，35t/h工業鏈條爐要求檢測的信號較多，圖中為該系統的主要檢測信號。 控制器采用研華IPC-610，原裝研華PIV工控機6006LV/6114P4/2.4G/256M DDR/40G/光驅/軟驅。 A/D卡采用研華PCL-813多功能數據采集卡，性能指標：四、鍋爐計算機

6、控制系統的設計四、鍋爐計算機控制系統的設計爐前溫度熱電阻研 華 I P C 610 工 控 機研 華 數 據 采 集 卡 PCL-813主汽壓力爐膛負壓 主汽流量主汽溫度給水流量省煤器溫度爐膛溫度爐后溫度微壓變送器壓力變送器汽包水位差壓變送器熱電偶 D/A卡中泰PC-6323引風變頻鼓風變頻給水變頻器給煤機轉速爐排轉速打印機顯示器汽包壓力圖5-3 工業鍋爐硬件系統配置圖項目項目5：35t/h工業鏈條爐計算機控工業鏈條爐計算機控制系統的設計與調試制系統的設計與調試 任務任務5.2：工業鏈條爐計算機控制：工業鏈條爐計算機控制系統上位機監控軟件制作系統上位機監控軟件制作 組態軟件應用技術項目式教程組

7、態軟件應用技術項目式教程任務任務5.25.2：工業鏈條爐計算機控：工業鏈條爐計算機控制系統上位機監控軟件制作制系統上位機監控軟件制作 任務描述：掌握安全機制；掌握安全機制； 123一、設備定義一、設備定義1、定義數據采集卡研華PCL813在大綱下左側選擇“設備”-“板卡”，然后雙擊右側的“新建”，彈出圖5-4，然后我們選擇研華-PCL813，單擊“下一步”，給安裝的設備起一個唯一的邏輯名稱“pcl813”，單擊“下一步”，設備地址改寫為“220”，單擊下一步，完成設備配置，最后的設備信息總結如圖5-5所示。 圖5-4設備配置向導一一、設備定義一、設備定義 圖5-5 設備安裝向導信息總結一、設備

8、定義一、設備定義 2、定義DA輸出設備，選用中泰pc-6323A光電隔離型輸出接口卡 命名邏輯名稱是“pc6323”,地址設為“300”。二、監控畫面組態二、監控畫面組態1、主畫面的設計、主畫面的設計 圖5-6 鍋爐控制系統主畫面二、監控畫面組態二、監控畫面組態2、 趨勢曲線模塊趨勢曲線模塊圖5-7 實時曲線圖二、監控畫面組態二、監控畫面組態2、 趨勢曲線模塊趨勢曲線模塊 圖3 鍋爐控制系統主畫面圖5-8 歷史曲線圖二、監控畫面組態二、監控畫面組態4、報警模塊、報警模塊 報警窗口用以反映變量的不正常變化，自動對需要的變量進行監測，當發生異常時，要在報警窗口中顯示出來。報警窗口分為實時報警窗口和

9、歷史報警窗口，實時報警窗口只顯示當前的報警事件，要查閱歷史報警事件只能通過歷史報警窗口。 本系統對汽包液位、蒸汽壓力、爐排轉速等重要的影響鍋爐安全的熱工變量均設置了報警的上、下限，當這些變量越限時，采用聲音提示報警，并在報警窗口以紅色字體顯示變量名和報警狀態。如圖6所示。 三、三、PIDPID控件的使用控件的使用1、選擇工具箱的“插入通用控件”，彈出如圖5-9（a）所示的對話框，選擇“kingview PID Control”控件。點擊確定，在爐膛負壓控制畫面中合適位置畫出PID 控件，如圖5-9（b）所示，雙擊此控件，對控件進行命名為“PID”。(a) (b)圖5-9 調用PID控件三、三、

10、PIDPID控件的使用控件的使用（2）、單擊鼠標左鍵選中畫面上的PID 控件，然后點擊鼠標右鍵，彈出快捷菜單，選擇“控件屬性”，彈出PID控件屬性設置對話框，如圖5-10所示：在“總體屬性”選項卡中設置輸出限幅高限為100，低限為0。圖5-10 PID控件總體屬性選項三、三、PIDPID控件的使用控件的使用 （3）、選擇“設定/反饋變量范圍”選項卡，設定輸入變量范圍，輸出變量范圍，如圖5-11所示：圖5-11 設定/反饋變量范圍選項三、三、PIDPID控件的使用控件的使用（4）、PID控件屬性變量的動畫連接。需要定義一個內存實數的變量“溫度設定值”，一個內存實數的“比例系數”，兩個內存整數“積

11、分時間”和“微分時間”，雙擊PID控件，如圖5-12，選擇屬性菜單項，進行相應的屬性變量的動畫連接。 圖5-12 PID控件的屬性變量的動畫連接三、三、PIDPID控件的使用控件的使用（5）、制作PID參數設置畫面，如下圖5-13所示：爐膛負壓顯示當前的壓力，控制輸出值顯示當前的控制輸出值。比例系數、積分系數、微分系數為PID控制的控制參數設定，可以通過調節此三個參數達到最優控制效果。圖5-13 PID 參數設置畫面項目五：項目五：35t/h工業鏈條爐計算機工業鏈條爐計算機控制系統的設計與調試控制系統的設計與調試 任務任務5.3：工業鏈條爐計算機控制：工業鏈條爐計算機控制系統控制程序編寫系統控

12、制程序編寫 組態軟件應用技術項目式教程組態軟件應用技術項目式教程任務任務5.35.3：工業鏈條爐計算機控：工業鏈條爐計算機控制系統控制程序編寫制系統控制程序編寫 任務描述：12一、命令語言類型一、命令語言類型 組態王中命令語言是一種在語法上類似語言的程序，工程人員可以利用這些程序來增強應用程序的靈活性、處理一些算法和操作等。 命令語言都是靠事件觸發執行的，如定時、數據的變化、鍵盤鍵的按下、鼠標的點擊等。根據事件和功能的不同，包括應用程序命令語言、熱鍵命令語言、事件命令語言、數據改變命令語言、自定義函數命令語言、動畫連接命令語言和畫面命令語言等。具有完備的詞法語法查錯功能和豐富的運算符、數學函數

13、、字符串函數、控件函數、SQL函數和系統函數。各種命令語言通過“命令語言編輯器”編輯輸入，在“組態王”運行系統中被編譯執行。一、命令語言類型一、命令語言類型 其中應用程序命令語言、熱鍵命令語言、事件命令語言、數據改變命令語言可以稱為“后臺命令語言”，它們的執行不受畫面打開與否的限制，只要符合條件就可以執行。另外可以使用運行系統中的菜單“特殊/開始執行后臺任務”和“特殊/停止執行后臺任務”來控制所有這些命令語言是否執行。而畫面和動畫連接命令語言的執行不受影響。也可以通過修改系統變量“$啟動后臺命令語言”的值來實現上述控制，該值置0時停止執行，置1時開始執行。二、命令語言的語法二、命令語言的語法

14、1 1、運算符二、命令語言的語法二、命令語言的語法 2 2、賦值語句 賦值語句用得最多，語法如下： 變量（變量的可讀寫域） 表達式； 可以給一個變量賦值，也可以給可讀寫 變量的域賦值。 舉例說明：二、命令語言的語法二、命令語言的語法 3、If-Else 語句 IfElse 語句用于按表達式的狀態有條件地執行不同的程序，可以嵌套使用。語法為： IF(表達式) 一條或多條語句； ELSE 一條或多條語句； 舉例說明：二、命令語言的語法二、命令語言的語法 4、While（）語句 當while（）括號中的表達式條件成立時，循環執行后面“ ”內的程序。語法如下： WHILE(表達式) 一條或多條語句(以

15、；結尾) 舉例說明：三、爐膛負壓控制算法參考程序三、爐膛負壓控制算法參考程序/爐膛負壓控制算法采用了單PID實現，采用鼓風機調速作為前饋補償/對爐膛負壓進行中位值處理本站點ltfy5=本站點ltfy4;本站點ltfy4=本站點ltfy3;本站點ltfy3=本站點ltfy2;本站點ltfy2=本站點ltfy1;本站點ltfy1=本站點爐膛中部負壓;本站點fymax1=Max(Max(Max(Max( ltfy5, ltfy4 ),ltfy3),ltfy2),ltfy1);本站點fymin1=Min(Min(Min(Min( ltfy5, ltfy4 ),ltfy3),ltfy2),ltfy1);

16、fysum= (ltfy5+ ltfy4+ ltfy3+ ltfy2+ ltfy1)-本站點fymax1-本站點fymin1;本站點fyAve=fysum/3;四、汽包水位的三沖量控制算法參四、汽包水位的三沖量控制算法參考程序考程序圖5-17三沖量給水控制框圖四、汽包水位的三沖量控制算法參四、汽包水位的三沖量控制算法參考程序考程序 所謂三沖量，是引入了三個測量信號：汽包水位、給水流量和蒸汽流量。整個控制系統形成兩個閉合回路。其一是給水流量測量裝置、調節算法、給水變頻器構成的回路，稱為水流量回路，也稱內回路，其作用是消除給水側的擾動，穩定給水流量，在水位控制中起輔助作用；其二是由水位變送器、調節

17、算法、整個內回路及對象控制通道所構成的回路，稱水位回路，也稱外回路，其作用是消除各種擾動對水位的影響，維持汽包水位接近給定值。蒸汽流量信號是前饋信號。在回路中只形成開環，不影響上面兩個閉環的穩定性。它在系統中的作用有兩個：其一是改善蒸汽量干擾下對水位的控制品質，克服虛假水位所引起的調解算法的誤動作操作輸出；其二是與給水流量信號配合，達到希望的水位靜特性。四、汽包水位的三沖量控制算法參四、汽包水位的三沖量控制算法參考程序考程序表5-7實現汽包水位三沖量控制算法定義的內部變量表表5-7實現汽包水位三沖量控制算法定義的內部變量表四、汽包水位的三沖量控制算法參四、汽包水位的三沖量控制算法參考程序考程序

18、 具體編程過程采用實際軟件演示。項目五：項目五：35t/h工業鏈條爐計算機工業鏈條爐計算機控制系統的設計與調試控制系統的設計與調試 任務任務5.4：工業鏈條爐計算機控制：工業鏈條爐計算機控制系統調試系統調試 組態軟件應用技術項目式教程組態軟件應用技術項目式教程任務任務5.45.4：工業鏈條爐計算機控：工業鏈條爐計算機控制系統調試制系統調試 任務描述：各個被控變量的實時曲線采樣。各個被控變量的實時曲線采樣。 123一、系統硬件的相關設置和測試一、系統硬件的相關設置和測試 1 1、 研華研華PCL-813PCL-813的設置和測試的設置和測試 1 1）、開關和跳線的設置）、開關和跳線的設置 面板上

19、有一個面板上有一個DIPDIP開關，這個開關是用來選擇設置開關，這個開關是用來選擇設置PCL-813PCL-813在計算機上的基地址；在計算機上的基地址；JP100JP100用來設置單極性或雙極性輸用來設置單極性或雙極性輸入模式。入模式。 2 2）、）、I/OI/O地址的選擇地址的選擇 地址的選擇可通過面板上的6位DIP開關SW1的設置來設定。PCL-813的有效地址范圍是000到3F0（十六進制），初始默認地址為220，您可以根據系統的資源占用情況，給PCL-813分配正確的地址，按照圖1來設置它的地址。 一、系統硬件的相關設置和測試一、系統硬件的相關設置和測試圖5-18 PCL-813 I

20、/O地址設置一、系統硬件的相關設置和測試一、系統硬件的相關設置和測試 3）板卡的測試 采用研華提供的測試軟件Device Manager進行測試。圖5-19 研華板卡添加界面測試過程采用實際的軟件演示測試過程采用實際的軟件演示圖5-20 研華板卡測試界面 一、系統硬件的相關設置和測試一、系統硬件的相關設置和測試 2 2、 中泰中泰PC-6323PC-6323的設置和調試的設置和調試 PC-6323PC-6323主要可調整元件位置見圖主要可調整元件位置見圖5-215-21。圖圖5-21 5-21 主要可調整元件位置圖主要可調整元件位置圖一、系統硬件的相關設置和測試一、系統硬件的相關設置和測試 2

21、 2、 中泰中泰PC-6323PC-6323的設置和調試的設置和調試第一要進行輸出方式和范圍的設定，CZ1ACZ8A為D/A輸出量程選擇插座，CZ1BCZ8B為D/A輸出方式選擇插座，兩者應配合使用。其中CZ1對應D/A1、CZ2對應D/A2。8路D/A可以選擇相同或不同的輸出方式和范圍，互不影。使輸出為420mA各組插座的使用方法見圖5-22所示。圖5-22 420mA輸出方式的設置一、系統硬件的相關設置和測試一、系統硬件的相關設置和測試 2 2、 中泰中泰PC-6323PC-6323的設置和調試的設置和調試 PC-6323模出調整： 基準源的調整； 零點調整； 滿度調整； 二、各控制系統的

22、調試二、各控制系統的調試 1 1、 汽包水位控制系統的整定汽包水位控制系統的整定 要使串級控制的性能達到預期的指標，其主副控制器的PID控制參數必須整定得當，在鍋爐汽包水位的控制中，大部分采用兩步整定法整定控制參數，其具體實現方法如下： 水位控制系統的主副對象時間常數之比大約都在310范圍內，適合使用兩步整定法。二、各控制系統的調試二、各控制系統的調試 1、 汽包水位控制系統的整定汽包水位控制系統的整定 第一第一,在工況穩定、主副回路閉合的情況下在工況穩定、主副回路閉合的情況下,主控主控制器為純比例運行。比例度制器為純比例運行。比例度1 = 100 %。關掉副。關掉副調節器的積分和微分作用調節器的積分和