工業(yè)鍋爐DDC控制

AbstractWethistimegraduatetodesignthelessonatinymachineforisindustryboilerDDCcontrolsystem,awholeboilerforasthingstandly,becauseofourcountryproducesthetechniquelevelreturnsthecomparisonfallsbehind,sotheourcountryburnstoprovidehottheburnableefficiencyofaboilerforusingstillverylow,andalsomaketheburnableinsufficiencyoftheburnableboiler,butresultintheairpollutionaggravates,sothisrequesturgentlyourboilertechniquegetstheexaltation.Alongwithsciencetechnicaldevelopcontinuouslypeoplestartmakinguseofeverykindofadvancedinstrumentconstitutingthecalculatorcontrolsystemwiththetechniquetothecontroloperationthatreplacetheartificialcomplicacy,directarithmeticfigurecontrolDDCsystem(DirectControl),justoneofthemDirectarithmeticfigurecontrolDDCsystem,itisanindustrytoproduceconvenientandthemostextensiveakindofsysteminsystemofcontrolofcalculatorapplicationform,inthistypeofcalculatorinthesystem,inadditiontothroughimportationpassagetoseveralindustriesprocessparameterproceedingcruisingtoreturntoexaminationtocollect,itreturnedtoreplacetheemulationregulatestheemulationinthesystemregulatesthespirit,atthesetregulateruleproceedtheintermediationcarriestocalculate,thenwillcarrytocalculateresultpassprocessoutputpassageoutputcombinefunctionincarryouttheorganization,torealizemanythepurposethatbacktrackregulate.Thisdesigntheburnablecontroloftheboileristoadoptsadoubleofcrossingtocontrolthesystem,Toingmaintainfitair,fuelspecificvalueasthemeans,frombutguaranteedthehigherandhotefficiencyTooistomakeuseofacontrolformeasuringsmokeoxygeninthewayoxygenwithdealspreadfeelsmachineatanytimemeasuredischargewithdeal,signalatcalculatorhandlesbehind,makeuseofastringclasscontrolsystemproceedregulateairwiththespirit,atthesametimehereitwejoiningancontrolsystem,atfuelingdischargewithcalculatoramoldfor,passingtheex-thesignaltothefuelingdischargeadvancingenteringcalculator,frombutpassingcalculatorgrosspiecebuttodischargethatregulatetheair,makeairmaintainedwiththespiritatmatchthedealbest.Weatbeginningthatdesignthebeginning,webrowsedafloodofrelateddata,proceedingthevisitinthethermodynamicenergycompany,havingamodeloffirststeptothewholestructureoftheboilerandthecontrolformoftheboilers.Weareinchapter2thatdesignthesystemintroducesthebasicstructureoftheburnableboilerwithworkprocess.ControlthesystemofDDCsystemusforthesakeofthetinymachineofthefurtheremulationboilerthehardwareinchapter6inthereportchoosethetypeinside,alsoproceedingthechoicetothecontrolsystemapieceoftheboiler,spreadstofeelforexamplemachine,changetosendthemachine,controller,carryoutthemachine,changethemachine,andeverykindofmoldanetc.Becauseofmoderntechniquedevelopment,calculatorisinmodernproductionnowcountformuchfunction,samewealsomakeuseofthefunctionofthecalculatorsoftwareinthistimedesign,aprocessfordetailedlyintroducingindustryasoftwareGENIEsoftware.寨W創(chuàng)h匹o痛l肆e智匠r耐e掠p洲o烘r峽t冤倆i滴s領(lǐng)桿d捎i塌v械i徑d閉e丙d猜拴i圣n驚t廣o鞠設(shè)e親i剪g趨h鎮(zhèn)t穩(wěn)附p協(xié)a愛r狀t剛s頂假t麗o喊t斜a息l露l辭y記,誕破t象h營e另鎖d礙e畏s任c藥r權(quán)i黎p相t江i嗽o莖n使議t冤h舍a月t蟲釋p尿r誘o落c污e月e誘d遙e源d曠崇t覽o雜孕t擺h皮e跳翁t忍i賢n言y巷壺m爽a立c疊h燦i奇n秩e閥曠D斃D蓮C礎(chǔ)晚c檔o銹n箱t經(jīng)r旨o善l毒群s晚y害s綁t用e麥m繼霞o貍f聚贊t頌h商e炮矮i味n獸d倍u坊s的t坡r鋪y飄侍b尤o余i擁l洗e饑r勝憲m悶o燃r門e辨咸c斗o謝m煉p食l假e察t撥e陽l毅y揀摘隔要坑我質(zhì)們盾這續(xù)次緩畢度業(yè)尸設(shè)勿計誕課孔題風(fēng)是拼工這業(yè)貿(mào)鍋礙爐鑄的臺微利機武D焦D瞧C昂控清制偽系危統(tǒng)射，質(zhì)根察據(jù)此現(xiàn)僅狀畫，贊由獵于句我龍國州的糾整艱個和鍋府爐跳生旨產(chǎn)項技贊術(shù)劍水擊平差還奴比艷較刺落夜后吼，短所等以腔我補國統(tǒng)燃俯燒許供均熱聚所腥用殼的藍鍋內(nèi)爐賀的獄燃鑄燒艙效練率曲還獄相膽當鞏低腦，程而海且妖也棍使嶺得遍鍋牢爐港的凱燃滾燒貨不洞充盯分溪，聾而筍造伴成蜜大跟氣疫污盆染戴加瓜重忘，完所始以釣這爐就底迫懸切詞要愛求刺我斗們欲的顫鍋交爐稠技有術(shù)匆得紹到凈提麥高橡。去隨協(xié)著告科牧學(xué)勝技趨術(shù)塘的乎不改斷旅發(fā)夏展駱人臺們納開佛始耗利粒用陵各樹種店先掏進欲的涼儀擊器則和逗技蘭術(shù)師組索成姐計巨算升機碌控夜制茫系荷統(tǒng)鉛來睛代敏替推人價工插復(fù)付雜蜜的箱控永制征操汁作藝，參直嶄接柴數(shù)蜻字餅控再制音D嶄D槐C來系報統(tǒng)繭（刃D概i狐r格e險c屑t重治C憂o警n茶t岔r爸o墻l傲）足，腎便貌是忽其策中姥之任一繭。儲直笑接破數(shù)舉字腰控感制督D哨D拘C蹈系正統(tǒng)丙，樣它析是啟工腰業(yè)泉生農(nóng)產(chǎn)涌計汗算鑼機爛控拒制餃系訂統(tǒng)井中脹用真的牽最統(tǒng)廣擾泛度的仙一帶種脖系置統(tǒng)括應(yīng)負用控形節(jié)式昨，暗在激這響類慈系熟統(tǒng)憤中餓的竭計享算暴機支，左除嗚了粱經(jīng)祖過竿輸貝入梨通壺道旗對歐多界個妨工臨業(yè)躺過手程屈參額數(shù)嚴進燦行柄巡搶回豬檢珍測棵采卡集略外屋，博它黨還擁代魄替凳了雹模捷擬嘩調(diào)朽節(jié)暗系桶統(tǒng)議中夠的臟模群擬遺調(diào)誓節(jié)悅氣巴，講按挖預(yù)庸定幫的踏調(diào)想節(jié)杰規(guī)魯則躍進娃行往調(diào)葬解吳運唉算琴，奔然哈后庸將體運列算敗結(jié)家果沸通摟過蓬過籮程白輸息出辛通籮道間輸箏出絡(luò)并坦作驢用玩于皮執(zhí)叮行丑機江構(gòu)申，楊以雨實解現(xiàn)溜多康回息路好調(diào)虎節(jié)摧的焰目由的脫。乒我次們貫這事次枯設(shè)鍬計筋就運是麗以厚雙冠交仙叉川燃漆燒碼控械制啊為幸基純礎(chǔ)命作得的查，寫利熱用梁前蕉饋漲—狹串稍級棵—甲比枝值燦控秋制耳系腫統(tǒng)挪對妖整庫個光工責(zé)作反過協(xié)程反加扭以塔嚴叼格嶺控尾制煎，蝶模雄擬于實鋸物遍進間行素的矮設(shè)益計庸。拆本練設(shè)折計劫鍋創(chuàng)爐寇的柜燃磨燒虜控紡制句是雞采咱用腫雙亡交送叉沸控保制牽系龜統(tǒng)扛，猶是旁以序維遷持從合跌適董的填空懇氣努、沈燃座料調(diào)比齊值償為業(yè)手寺段指，闊從索而陰保魔證緞了陜較思高傾的睡熱純效債率急。滔也昌就顯是箭利皇用帆一評個壟測筍煙獲道蠅中慶的肯氧傷含聞量逼的饑傳何感者器尖（鍬氧放化番鋯混）號隨攪時賞測撿的鬼氧窄含爬量虛，巨信夫號鴉在程計屈算堤機型處什理墳后父，謠利浙用范一序個援串競級士控糕制這系吼統(tǒng)凡進兼行濟調(diào)物節(jié)殺空慈氣餡和演燃安氣彎的狗流要量材，利同柳時鞏在賠這養(yǎng)之超間舍我獅們英加雄入樹了趁一糠個競前策饋鏟控繳制們系痰統(tǒng)老，敵即蝶在缸燃蟲料龜?shù)墓窳髡摿繗q和增計例算凡機須之敵間涼，器把用燃罰料途的斥流歇量炒通槐過潛前達饋域信疲號盾提仗前錫進催入統(tǒng)計送算塑機左，愚從蘇而娃通鈴過線計借算部機棵總偵的尾模管塊貞的沾控秋制湊而梢去晃調(diào)誤節(jié)借空雅氣迅的峽流宇量仍，密使輛得醋空灣氣瘦和拆燃陶氣漆之益間刃維匠持晚在雄最另佳負的唱搭襪配監(jiān)量斬。阻我聞們鼻在悠設(shè)誕計鐘開廢始怖之浙初漲，居我餐們萄翻催閱旱了奮大言量思的殼相殖關(guān)畢資幣料艘，錫在別熱聯(lián)力鐮公電司京進救行太了生參愈觀閣，曉對照鍋盆爐禮的爛整悉體襪構(gòu)哀造塊以周及馬鍋濫爐途的寫控槽制繳形碧式紐有哈了繩一捕個塞初廢步貫的饞模蕉型擾。刊我膊們暗在今本擋設(shè)盟計擔(dān)的蹲第農(nóng)二其章污中紫系野統(tǒng)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作為鍋爐控制裝置，其主要任務(wù)是保證鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行，減輕操作人員的勞動強度。采用微計算機控制，能對鍋爐進行過程的自動檢測、自動控制等多項功能。

屠鍋宋爐獵微慚機騰控歲制程系惠統(tǒng)岡，罵一筒般分由益以翁下濾幾顫部唯分混組桂成濕，濱即狠由陵鍋或爐脫本蕉體犁、刷一貝次遇儀下表修、螺微質(zhì)機技、筒手壩自食動料切籮換腿操究作愉、背執(zhí)椅行確機戰(zhàn)構(gòu)銹及堡閥強、墊滑占差煎電活機縫等遵部穴分撒組秀成恒，占一匙次帥儀盟表鞋將慮鍋渡爐對的幫溫敏度竄、偉壓舒力思、垂流剩量品、葡氧弟量戴、鑰轉(zhuǎn)輩速芒等皮量懇轉(zhuǎn)震換印成臘電種壓兼、灑電認流案等背送泄入但微蘭機押，足手甘自擱動踩切曬換縮操鎮(zhèn)作矛部車分覆，明手券動笑時脊由工操磁作口人哈員僵手決動訪控異制袖，鉛用右操岡作窄器蜓控刪制攝滑嘗差悉電擾機樂及宗閥泛等塞，重自島動代時評對賴微帆機繩發(fā)駛出蠶控掉制尋信攤號歉經(jīng)拐執(zhí)跟行擦部青分宗進宰行國自桑動茶操愚作日。告微澡機衣對密整裂個潛鍋君爐曾的墓運搞行招進鳴行撞監(jiān)段測氧、墓報天警沙、姜控纏制梯以訂保我證互鍋報爐餃正產(chǎn)常享、男可團靠緒地舒運漿行牛，雅除冒此川以棍外袋為仔保破證腰鍋誓爐許運虜行半的侮安段全稍，墻在追進掛行卵微胞機左系從統(tǒng)柄設(shè)宇計恢時勝，以對遙鍋假爐煮水公位理、厚鍋拼爐覆汽該包博壓叛力盒等跑重誠要提參市數(shù)嶄應(yīng)抗設(shè)琴置天常旱規(guī)燦儀懂表遭及短報泉警處裝哪置椅，韻以葛保駁證趙水腥位億和悔汽門包灘壓捐力碎有帝雙竟重印甚置至建三足重期報鉗警賀裝闊置齒，摩這登是橫必櫻不源可舍少棚的槽，財以若免潛鍋猜爐獎發(fā)燒生趟重燕大哲事扎故垃。

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汽包水位控制系統(tǒng)，實質(zhì)上是維持鍋爐進出水量平衡的系統(tǒng)。它是以水位作為水量平衡與否的控制指標，通過調(diào)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(fā)效率，保證生產(chǎn)安全。由于鍋爐水位系統(tǒng)是一個設(shè)有自平衡能力的被控對象，運行中存在虛假水位現(xiàn)象，實際應(yīng)用中可根據(jù)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(tǒng)。

爐膛負壓控制系統(tǒng)是使進出爐膛的空氣量維持平衡的控制系統(tǒng)，一般以爐膛壓力作為空氣量平衡與否的控制指標，通過調(diào)整排向大氣的引風(fēng)量達到空氣量進出平衡，為提高控制品質(zhì)，一般以送風(fēng)量或送風(fēng)檔板開度作為前饋量構(gòu)成前饋－反饋控制系統(tǒng)。

微機鍋爐控制技術(shù)具有良好實用前景，既可節(jié)能又可提高鍋爐的運行管理水平，減輕環(huán)境污染，目前國內(nèi)只有幾百臺鍋爐采用微機控制，占總數(shù)的很小一部分，所以推廣應(yīng)用該技術(shù)就顯得十分繁重。同時，該技術(shù)也在不斷完善和提高，在進一步降低造價及鍋爐本體設(shè)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(tǒng)、前饋控制系統(tǒng)、串級控制系統(tǒng)等幾種方式。下面我們就這幾種控制方式做一個介紹。3.1單回路控制系統(tǒng)簡單控制系統(tǒng)是由一個被控對象、一個測量元件及變送、一個控制器和一個執(zhí)行器所組成的單回路反饋控制系統(tǒng)。簡單控制系統(tǒng)的特點：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，投資少，易于調(diào)整和投運，能滿足一般生產(chǎn)過程的控制要求，尤其適用于被控對象時滯和時間常數(shù)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(tǒng)。一個簡單控制系統(tǒng)方案的分析設(shè)計，應(yīng)考慮以下幾個問題。首先應(yīng)分析生產(chǎn)過程中各個變量的性質(zhì)及其相應(yīng)關(guān)系，分析被控對象的特點；然后根據(jù)工藝的要求選擇被控變量、操縱變量，合理選擇控制系統(tǒng)中的測量變送裝置、控制器和執(zhí)行器，建立一個較為合理的控制系統(tǒng)。有多個控制系統(tǒng)的生產(chǎn)過程，還要考慮各個控制系統(tǒng)之間的相互關(guān)聯(lián)有何影響，并按可能使每個控制系統(tǒng)對其它控制系統(tǒng)的影響為最小的原則來建立各個控制系統(tǒng)。簡單控制系統(tǒng)使復(fù)雜控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，所以我們必須要掌握它。其中方框圖如下圖3.1所示：圖3.1單回路控制系統(tǒng)方框圖其中Y（S）為被控變量，Q（S）為操縱變量，F(xiàn)1（S）……。F（N）為干擾，號，Q（S）與Y（S）之間的聯(lián)系稱為控制通道，F(xiàn)（S）與Y（S）之間的聯(lián)系稱為干擾通道。GC（S），GV（S），GM（S）分別是控制器、執(zhí)行器、被控對象、測量變送單元的傳遞函數(shù)。3.2串級控制系統(tǒng)定義及方框圖在多回路控制系統(tǒng)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(shè)定值，這樣的系統(tǒng)稱為串級控制系統(tǒng)。其方框圖如圖3.2所示：在串級控制系統(tǒng)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。HM1、HM2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(shè)定值值R2就是主控制器的輸出U1，顯然副控制器是在外設(shè)定情況下工作的，它的輸出U2操縱執(zhí)行器GV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(tǒng)中，只能有一個被控變量可以獨立設(shè)定。換句話說，在任意給定時刻，只能有一個獨立的設(shè)定值，這就是主設(shè)定值R1。副被控變量的設(shè)置通常是為了保證和提高主被控變量的控制質(zhì)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(tǒng)的特點：與簡單控制系統(tǒng)相比，串級控制系統(tǒng)由于在結(jié)構(gòu)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。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(yīng)能力。副回路可以按照主回路的需要更精確控制操縱變量的質(zhì)量流和能量流。串級控制系統(tǒng)的使用場合：用于克服變化劇烈的和幅值大的干擾。用于時滯大的對象。用于容量滯后大的對象。用于克服對象的非線性。合理的設(shè)計串級控制系統(tǒng)，才能使它的優(yōu)越性得到發(fā)揮，一般來說，一個結(jié)構(gòu)合理的串級控制系統(tǒng)，當擾動從副回路進入時，其最大偏差將是簡單控制系統(tǒng)的1\10~1\100；當擾動從主對象進入時串級系統(tǒng)仍比簡單控制系統(tǒng)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(tǒng)的設(shè)計工作。設(shè)計注意事項：主副回路的選擇。副回路必須包括主要擾動，而且應(yīng)包括盡可能多的擾動。主副對象的時間常數(shù)應(yīng)匹配。應(yīng)考慮工藝上的合理性。要注意生產(chǎn)上的經(jīng)濟性。主副控制器控制規(guī)律的選擇?？刂破鞯恼醋饔玫拇_定?？刂破鞣乐狗e分飽和的措施。流量副回路中開方器的引入。3.3前饋控系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)的概念：前饋控制系統(tǒng)就是一種直接根據(jù)所生產(chǎn)被控變量參數(shù)變化的原因進行控制的系統(tǒng)，其實質(zhì)上是一種抗擾動進行的開環(huán)控制系統(tǒng)方式，它通過前饋調(diào)節(jié)器來補償擾動對被控參數(shù)的影響。使作用在系統(tǒng)上的一個或幾個主要的擾動與被控參數(shù)完全無關(guān)或部分無關(guān)，從而達到系統(tǒng)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(shù)值有顯著的影響。所謂頻繁，是指擾動出現(xiàn)的次數(shù)較多。前饋控制系統(tǒng)的特點：前饋控制是一種開環(huán)控制。前饋調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律是由對象特性決定的。前饋控制是一種按擾動量進行調(diào)節(jié)的控制。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(tǒng)的分類：依據(jù)是否引入反饋控制以及兩者相結(jié)合的方式，我們通常將前饋控制系統(tǒng)可分為三類：單純的前饋控制系統(tǒng)。前饋與反饋控制相結(jié)合的系統(tǒng)，前饋控制作用與反饋作用相乘。前饋與反饋控制相結(jié)合的系統(tǒng)，前饋控制作用與反饋作用相加。（代數(shù)和）我們通常將前饋控制與反饋控制（如圖3.3）相結(jié)合起來，其優(yōu)點如下：在前饋控制的基礎(chǔ)上設(shè)置反饋控制，可以大大簡化前饋控制系統(tǒng)，只須對影響被控參數(shù)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(tǒng)。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(xiàn)較簡單的控制創(chuàng)造了條件。在反饋系統(tǒng)中，提高反饋控制的精度與系統(tǒng)的穩(wěn)定性有矛盾，往往為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而不能實現(xiàn)高精度的控制。而前饋—反饋控制則能實現(xiàn)高精度的控制，穩(wěn)定性好和控制及時的作用。由于反饋控制的存在，提高了前饋控制模型的適應(yīng)性。圖3.3前饋-反饋控制系統(tǒng)方框圖圖3.4前饋—圖3.4前饋—串級控制系統(tǒng)方框圖圖3.5前饋控制系統(tǒng)的補償曲線在實際工作中，如果對象的主要干擾頻繁而又劇烈，而生產(chǎn)過程對被控參數(shù)的控制精度要求又很高，這時則可采用前饋—串級控制（如圖3.4）。圖3.5前饋控制系統(tǒng)的補償曲線這種系統(tǒng)的優(yōu)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(shù)的影響。此外，由于前饋算式的輸出不直接加在調(diào)節(jié)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(tǒng)可以獲得很高的控制精度，在計算機控制系統(tǒng)中常被采用。另外，在控制過程中，我們還利用前饋控制過程對系統(tǒng)進行補償，其補償過程的曲線如下圖所示。通過對控制系統(tǒng)的補償，則可大大提高系統(tǒng)的性能。第四章工業(yè)鍋爐的微機DDC系統(tǒng)的控制在鍋爐的燃燒過程中,由于空氣和燃燒之間有著一定的比值關(guān)系,既有一定的燃燒則就需要一定的空氣,還有煙道中空氣過剩系統(tǒng),即空氣(煙囪中)氧氣的含量等等,都影響著鍋爐的燃燒,如果燃燒不當,不但會污染空氣,而且會可能危及到工作人員的人身安全.所以我們就想用一套有著精確控制功能的控制系統(tǒng),因此便有了工作鍋爐的微機DDC控制系統(tǒng).4.1直接數(shù)字控制DDC系統(tǒng)直接數(shù)字控制DDC系統(tǒng)（DirectDigigtalControl）是工業(yè)生產(chǎn)計算機控制系統(tǒng)中用得做廣泛的一種系統(tǒng)應(yīng)用形式.這類系統(tǒng)中的計算機除了經(jīng)過輸入通道對多個工業(yè)過程參數(shù)進行檢測采集外,它不容代替模擬調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的模擬調(diào)節(jié)器,按預(yù)定的調(diào)節(jié)規(guī)定進行調(diào)節(jié)運算,然后將運算結(jié)果通過過程輸出通道輸出并作用于執(zhí)行機構(gòu),以實現(xiàn)多回路調(diào)節(jié)的目的。圖4.1直接數(shù)字控制系統(tǒng)硬件組成圖直接數(shù)字控制系統(tǒng)的硬件組成原理框圖如圖4.1所示,系統(tǒng)中除了輸入和輸出通道外,一般還有一個功能較強的控制操縱臺,在操縱臺上可調(diào)整被控參數(shù)的給定值、顯示或打印采樣值、聲光報警裝置也在操縱臺上如圖4.2所示。圖4.1直接數(shù)字控制系統(tǒng)硬件組成圖由直接數(shù)字控制系統(tǒng)方框圖(圖4.2所示),先由測量變送器測取工業(yè)生產(chǎn)過程參數(shù),經(jīng)過輸入接口轉(zhuǎn)換成數(shù)字量作為計算機的輸入信號,計算機根據(jù)確定的控制規(guī)律進行運算,并發(fā)出信號,再以輸出接口轉(zhuǎn)換成模擬信號直接驅(qū)動執(zhí)行器.DDC系統(tǒng)不僅可對一個回路進行控制,而且通過采樣實現(xiàn)對多個回路的控制.另外,DDC系統(tǒng)只要改變程序還能實現(xiàn)串級,前饋等復(fù)雜的控制,直接數(shù)字控制系統(tǒng)可實現(xiàn)常規(guī)的PLD(比例、積分、微分)調(diào)節(jié),也可實現(xiàn)其它復(fù)雜或先進的調(diào)節(jié)規(guī)律,調(diào)節(jié)規(guī)律的改變只需控制軟件.不同的是硬件部分除按需適當增減通道的數(shù)量外,一般不需作大的變動,所以使用比較靈活,DDC系統(tǒng)是一個“在線”的時實的半環(huán)控制系統(tǒng)。微機DDC系統(tǒng)的時間散性:微機DDC系統(tǒng)結(jié)生產(chǎn)過程的有關(guān)參量進行控制時,是以定時采樣和階段控制來代替常規(guī)儀表的連續(xù)則是和連續(xù)控制的。因此,確定合適的采樣周期和A/D、D/A、轉(zhuǎn)換器的字長是提高系統(tǒng)控制精確,減少轉(zhuǎn)換誤差的關(guān)鍵。微機DDC系統(tǒng)的分時控制方式:一臺微機DDC系統(tǒng)要控制多個回路.在每一個回路,微機要完成(1)采樣和A／D轉(zhuǎn)換,(2)運算,(3)輸出控制信號3個部分的工作,所以投機控制每一個回路需要的時間應(yīng)為這三個部分所花費時間之和.為此,微機DDC采用了“分時”控制的方法,即將某一回路的采樣和A／D轉(zhuǎn)換、運算、輸出控制三部分的時間前后回路錯開,放在不同的控制時間里.這樣,既保證了控制過程的正常進行,又能充分利用系統(tǒng)中的各種設(shè)備,大大提高了效率.微機DDC系統(tǒng)的人機交換:計算機控制系統(tǒng)的人機交往有時也稱“人機對話”或“人機通訊”,這是一種微機控制系統(tǒng)必須具備的溝通操作者和微機互相聯(lián)系的功能.操作者要通過鍵盤、按鈕、開關(guān)等器件向微機控制系統(tǒng)送入控制意圖,微機控制系統(tǒng)則通過顯示屏、打印機、各種指示燈向操縱者送出有關(guān)信息.一般的微機DDC系統(tǒng)除了普通的各種指示燈裝置外,還都通過相應(yīng)借口連接有以CRT顯示屏、打印機、控制鍵盤、越限報警裝置等,有些可靠要求較高的微機DDC系統(tǒng)還配有自動︱手動切換裝置或雙機控制切換裝置.微機DDC系統(tǒng)的控制規(guī)律:控制規(guī)律是一個控制系統(tǒng)性能優(yōu)劣的關(guān)鍵.根據(jù)控制規(guī)律制定的控制算法,是微機DDC系統(tǒng)對生產(chǎn)對象實行控制的運算依據(jù)。隨著控制理論和微機技術(shù)的飛躍發(fā)展，傳統(tǒng)的DDC系統(tǒng)功能也不斷擴大,相應(yīng)的控制規(guī)律和控制算式不斷出現(xiàn).根據(jù)控制對象的不同,目前的微機DDC控制方式,有簡單,有復(fù)雜,從單參數(shù)的定值控制到多參數(shù)的相關(guān)控制,以至最優(yōu)最佳控制等等，其控制功能已遠遠超出了早期的PID控制范圍,盡管如此,PID控制的一些基本理論仍然是分析DDC系統(tǒng)控制規(guī)律的基礎(chǔ),PID控制規(guī)律仍然在相當多生產(chǎn)現(xiàn)場使用并能得到較為滿意的效果,所以直到現(xiàn)在,PID仍是一中最基本的控制規(guī)律.隨著生產(chǎn)的發(fā)展和工業(yè)自動化的提高,較簡單的單回路參量的PID閉環(huán)已不能滿足更高要求系統(tǒng)需要，所以，在微機 DDC系統(tǒng)中常用到多參量控制如串級控制、比值控制、選擇性控制、前饋控制等控制方式。4.2工業(yè)鍋爐的微機DDC控制工作原理現(xiàn)場模擬量信號通過變送器轉(zhuǎn)換成0-10mA.DC或4-20Ma.DC或0-5V.DC的模擬量信號，通過有關(guān)端子輸入計算機A/D板，或電阻信號通過電阻信號轉(zhuǎn)換板與其它現(xiàn)場毫伏信號進入信號調(diào)理板，再輸入A/D板，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后以實際工程量屏幕顯示氣包水位、蒸汽壓力……等影響工業(yè)鍋爐運行安全性、經(jīng)濟性的主要參數(shù)以及給水調(diào)節(jié)閥位、給煤機構(gòu)轉(zhuǎn)速等執(zhí)行機構(gòu)的位置信號，這些信號用來控制、打印制表、數(shù)據(jù)存儲、經(jīng)濟量累積核算等。對工業(yè)鍋爐主要參數(shù)進行直接控制是微機DDC控制的主要功能之一。以一般飽和蒸汽鏈條爐為列，相應(yīng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)分別輸出四個調(diào)節(jié)信號，通過I/O或D/A轉(zhuǎn)換裝置輸送至爐排、給水、送風(fēng)、引風(fēng)等執(zhí)行機構(gòu)。輸送至爐排執(zhí)行機構(gòu)的調(diào)節(jié)信號，通過變頻器來改變進入鍋爐的燃料量，輸送至給水執(zhí)行機構(gòu)的調(diào)節(jié)信號通過改變電動執(zhí)行機構(gòu)，改變給水調(diào)節(jié)閥門的位置，從而改變進入鍋爐的給水量，輸送至送風(fēng)至送風(fēng)執(zhí)行機構(gòu)的調(diào)節(jié)信號通過改變電動執(zhí)行機構(gòu)（或變頻調(diào)速裝置）改變送風(fēng)入口調(diào)節(jié)檔板開度（調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速），從而改變進入鍋爐的送風(fēng)量，輸送至引風(fēng)執(zhí)行機構(gòu)（變頻調(diào)速電機）的調(diào)節(jié)信號通過電動執(zhí)行機構(gòu)（變頻調(diào)速電機）改變引風(fēng)機入口調(diào)節(jié)板或碟閥（調(diào)速電機轉(zhuǎn)速），從而改變鍋爐輸出的煙汽流量，使爐膛煙壓保持相應(yīng)的負值。對其它爐型，皆有相應(yīng)的調(diào)節(jié)信號輸出，并控制相應(yīng)的調(diào)節(jié)設(shè)備。對空氣和燃料的控制:鍋爐用水經(jīng)省煤器預(yù)熱后,注入鍋爐內(nèi),在進水管道內(nèi),用一流量傳感器檢測到流量信號后,,經(jīng)流量變松器把流量信號這一物理量變換成相應(yīng)的統(tǒng)一的標準信號,送入儀表、運算器、調(diào)節(jié)器中,其中為了使儀表的輸出信號同流量信號呈線形關(guān)系,我們在中間加入一個開方器,同時,在進水端檢測出它的進水溫度(預(yù)熱后),送給調(diào)節(jié)器,然后,再從出水端檢測出出水溫度,也送給調(diào)節(jié)器.在這一調(diào)節(jié)器中,用一減法器計算出溫度,將前面所測得的流量乘以(乘法器)溫差,即可求得進水管道中所注入的水所需的熱量.而出口測的熱水溫度信號送給溫度調(diào)節(jié)電路,溫度調(diào)節(jié)電路將它在與人工設(shè)定值水平SP之間進行控制計算,將輸出信號作為結(jié)果輸出,將前面原料加熱所需要的熱量加到該輸出信號中,作為燃料流量的設(shè)定值,與燃料流量這一小閉環(huán)所檢測出此時燃料的流量值,做一差值計算,從而調(diào)節(jié)燃料控制閥的大小,進而進行熱量控制.燃燒雙交叉控制工業(yè)鍋爐的微機DDC控制系統(tǒng)的雙交叉控制原理圖如附圖（二）所示雙交叉燃燒控制是以維持合適的空氣、燃燒比值為手段，達到燃燒時始終維持低過?？諝庀禂?shù)，從而保證了較高的燃燒效率，同時減少了排煙對環(huán)境的污染。雙交叉燃燒控制實際上是以爐溫調(diào)節(jié)為主回路，以燃燒流量和空氣流量調(diào)節(jié)并列為副回路的串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，加上高、低信號選擇器組成的帶有邏輯功能的比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)。它的主要作用是當爐子負荷變化，以維持爐溫在給定值上，而且使燃燒工況始終處于低過?？諝庀禂?shù)的經(jīng)濟合理狀況。下面分三種工況進行討論。=1\*GB3①穩(wěn)定工況時：爐溫穩(wěn)定在給定值上，爐溫調(diào)節(jié)器TIC的輸出信號I0通過高、低限模塊HLM、LLM后，又分別通過燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)的高、低選模塊HSE1、LSE1和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的HSE2、LSE2，相應(yīng)地加到燃料流量調(diào)節(jié)器FIC1和空氣流量調(diào)節(jié)器FIC2作為它們的給定值，使燃料流量和空氣流量自動調(diào)節(jié)到正常數(shù)值上，從而保證爐溫維持在給定值上。在穩(wěn)定工況下，所有高選、低選和高限、低限模塊，對主控制信號I0不起限制作用。=2\*GB3②負荷在正常范圍波動時：1）當負荷增加時，爐溫下降，主控制信號I0增加（記為I0′），此時I0′通過HSE1，但不通過LSE1，此時通過LSE1的信號為（FA/F6-K5+K1），由于空氣流量信號FA尚未增加，所以燃料量暫時還不能增加。但是I0能通過LSE2和HSE2，因為此時I0′仍然比K4及 FF小，所以I0′先加到FIC2沒，使空氣流量先行提量?？諝馓崃亢?，（FA/F6-K5）值增加，使I0′小于（FA/K6-K5+K1），LSE1讓信號I0′通過，I0′加到FIC1之后，燃料流量才提量?？梢?，設(shè)置LSE1的目的是使負荷增加是，先增加空氣量，后增加燃料量，防止在提量過程中煙囪冒黑煙。設(shè)置HSE1對負荷正常波動范圍不起限制作用。增設(shè)DVD和SUB模塊的目的是把空氣流量折算到對應(yīng)的燃料流量。2）當負荷減少時，爐溫上升，I0減少（記為I0″），此時I0″通過LSE2，但暫時不通過HSE2，因為I0″剛減少瞬間，燃料流量FF尚未減少，所以I0″小于（FF-K3），HSE2阻止I0″通過，此時通過HSE2的信號為（FF-K3），空氣量暫時還不能減少。但是此時I0″仍然大于（FA/K6-K5-K2），所以I0″通過HSE1，當然也通過LSE1，I0″加到FIC1，使燃料流量首先減少。當燃料流量減少后，（此時燃料流量為FF″），使（FF″-K3）小于I0″，I0″通過HSE2加到FIC2，此時才是空氣流量相應(yīng)地減少，可見設(shè)置HSE2是保證附和減少時，燃料先行減量，而后空氣再減量，這是為了在減量過程中避免煙囪冒黑煙。設(shè)置LSE2，對負荷正常波動不起限制作用。3）當負荷大幅度增（減）時，I0變化幅度很大，為了避免空氣量或燃料量先行提（減）量過大，分別設(shè)置了HSE1與LSE2 模塊相應(yīng)完成-K2與+K4運算模塊。當負荷增時，不允許空氣先行提量過度。增設(shè)了LSE2模塊和完成+K4運算模塊，就能限制先行提量過度，因為，I0大增，結(jié)果使I0大于K4FF，LSE2模塊阻止了通過I0，使I0信號加到FIC2上，從而限制了空氣量的增大。同理，增設(shè)HSE1模塊和完成+K2運算模塊，能使I0大減時，I0加不到FIC1上，從而限制了燃料先行減量過度的目的。爐溫、空氣溫度測量信號都經(jīng)TBL線性化處理，空氣流量測量信號經(jīng)溫度補償T·CO-MP和開方處理。雙交叉控制系統(tǒng)的優(yōu)點是，有較好的爐溫控制品質(zhì)，而且負荷增、減時，都能防止煙囪冒黑煙，當負荷大幅度變化時，也能防止空氣大量過剩，α值過大。主要技術(shù)性能=1\*GB3①實時控制功能1）給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)用給水調(diào)節(jié)閥門作為調(diào)節(jié)機構(gòu)，以汽包水位作為調(diào)節(jié)量，當鍋爐蒸發(fā)量改變時，調(diào)節(jié)系統(tǒng)改變給水執(zhí)行結(jié)構(gòu)，使給水流量與蒸汽量相平衡，從而將汽包水位控制在用戶設(shè)定的正常水位。2）氣壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)氣壓調(diào)節(jié)回路包括兩個副回路及燃燒量調(diào)節(jié)接送風(fēng)量調(diào)節(jié)回路。當鍋爐蒸發(fā)量改變是調(diào)節(jié)系統(tǒng)改變?nèi)紵亢退惋L(fēng)量，使之與蒸發(fā)量相適應(yīng)，從而將鍋爐出口汽壓控制在額定值。3）爐膛負壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)用引風(fēng)執(zhí)行機構(gòu)作為調(diào)節(jié)機構(gòu)，以爐膛負壓作為調(diào)節(jié)量，送風(fēng)變化為前饋，當送風(fēng)量隨鍋爐負荷量改變時，調(diào)節(jié)系統(tǒng)改變引風(fēng)執(zhí)行機構(gòu)，從而將鍋爐爐膛負壓控制在額定值。4）煙汽含氧量調(diào)節(jié)系統(tǒng)該調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過以氧氣量為核正值，在汽壓正常的范圍內(nèi)，不斷地調(diào)整送風(fēng)量與燃燒的比值，以達到最佳的鍋爐燃燒狀況。第五章控制設(shè)想設(shè)計一套工業(yè)鍋爐的供水控制系統(tǒng)，最基本的要求就是使鍋爐能夠提供合格的加熱水，使鍋爐出水量能夠適應(yīng)負荷的需要。為此生產(chǎn)過程的各個參數(shù)必須加以嚴格控制，但鍋爐系統(tǒng)是一個極為復(fù)雜的控制體系。其輸入變量與輸出變量之間存在著相互關(guān)聯(lián)。如水溫負荷發(fā)生變化，必然會引起汽包水位，而且對出水壓力、出水流量等也有影響。減溫水的變化會導(dǎo)致過蒸汽溫度、蒸汽壓力、汽包水位等變化，所以鍋爐控制是一個極為復(fù)雜的過程。面對這些問題，我們需要逐一進行解決，對每一個問題，需要設(shè)計一個方案加以控制，從而在總體上對系統(tǒng)的品質(zhì)進行改善。首先是對鍋爐負壓的控制，因為鍋爐控制系統(tǒng)，必須保證爐膛負壓恒定。如果爐膛負壓太小，甚至為正，則爐膛內(nèi)煙氣過多，甚至煙氣向外冒，影響設(shè)備和操作人員的安全。反之，爐膛負壓過小，會使冷空氣漏進爐膛內(nèi)，從而是熱量損失增加，降低燃燒效率。所以在設(shè)計控制、方案的過程中必須對爐膛負壓進行控制。其次，是燃燒過程的控制，因為燃氣量是隨負荷而變化的，有因為考慮到煙到中過?？諝饬?，當過?？諝饬窟^大時，需要使燃氣和空氣的量恰當?shù)恼{(diào)節(jié)。反之，亦燃。當然也要考慮到系統(tǒng)的快速性，所以希望用前饋控制系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)。鍋爐燃燒系統(tǒng)變頻調(diào)速計算機自動控制裝置將變頻調(diào)速技術(shù)、計算機和智能控制技術(shù)相結(jié)合，完成工業(yè)鍋爐對給水、給煤、送風(fēng)、引風(fēng)等參數(shù)的自動控制，使鍋爐汽包水位，蒸汽壓力，蒸汽流量，風(fēng)煤配比在專家系統(tǒng)控制下，實現(xiàn)燃燒工況自尋優(yōu)控制，保持鍋爐的最佳運行狀態(tài)。實現(xiàn)工業(yè)鍋爐系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定運行和達到節(jié)能降耗的目的。

鍋爐燃燒系統(tǒng)是一個復(fù)雜的多變量耦合系統(tǒng)。輸入量有：給煤量、鼓風(fēng)量和引風(fēng)量；輸出量有：蒸汽壓力、爐膛負壓。燃料是熱量的唯一來源，給煤量的變化直接影響鍋爐提供的蒸汽量，也影響汽包壓力的變化，是燃燒系統(tǒng)的主控制量。鼓風(fēng)量的變化產(chǎn)生不同的風(fēng)煤比和相應(yīng)的燃燒狀況，表現(xiàn)出不同的爐膛溫度，并決定爐膛損失的大小，直接決定著鍋爐能否經(jīng)濟運行。在送風(fēng)量改變的同進也改變引風(fēng)量，使爐膛負壓保持穩(wěn)定，保證鍋爐安全運行。這三個控制子回路組成了一個不可分割的整體，統(tǒng)稱為鍋爐燃燒控制系統(tǒng)，共同保證鍋爐運行的機動性、經(jīng)濟性和安全性。最后，應(yīng)考慮控制系統(tǒng)的設(shè)計總原則，應(yīng)當是：生產(chǎn)負荷變化時，燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量應(yīng)同時調(diào)節(jié)動作，即，適應(yīng)負荷變化的需要使燃料量和送風(fēng)量成一定的比例。爐膛負壓為一定的數(shù)值，且當生產(chǎn)負荷穩(wěn)定不變時，則應(yīng)保持燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量穩(wěn)定不變，并迅速消除它們的各自的擾動量的作用。在此同時，還必須加強安全措施。例如：燃燒嘴背壓力過高時，可能燃料流速過高而發(fā)生脫火現(xiàn)象；燃燒嘴背壓力過低時，又可能回火。這些都應(yīng)該設(shè)法加以改正。第六章工業(yè)鍋爐的微機DDC控制系統(tǒng)的硬件選型6.1傳感器的選型傳感器是一種能將與待測量的能量形式，轉(zhuǎn)化成另一種可供處理查詢的能量形式的裝置。信號處理電路用于處理信息，而輸出器件是一種利用已處理過的信號的裝置、顯示或動作。6.1.1傳感器的簡介傳感器不但對被測信號敏感，而且具有把它對被測變量的響應(yīng)送出去的功能。也就是說，傳感器不是一般的敏感元件，它的輸出響應(yīng)還必須易于傳送的物理量。例如彈性膜盒的輸出響應(yīng)是形變，是微小的幾何量（位移）不便于遠距離傳送。如果把膜盒中心的位移轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙輼O板的間隙變化，就稱為輸出響應(yīng)是電容量的壓力傳感器。倘若，再通過適當?shù)碾娐肥闺娙萘康拇笮檎袷庮l率的高低，就演變成輸出響應(yīng)是頻率值的壓力傳感器。某些敏感元件的輸出響應(yīng)本來就能夠傳送到別處測量，例如，鉑電阻應(yīng)變電阻的阻值，熱電偶的電動勢等，把這些敏感元件稱為傳感器也未嘗不可。由于電信號便于遠距離傳送，所以絕大多數(shù)傳感器的輸出是電量的形式，如電壓、電流、電阻、電感、電容、頻率等。也有利用壓縮空氣的壓力大小傳送信息的這種方法在抗電磁干擾和防報安全方面比電傳送要優(yōu)越，但氣源和線路上的投資較大，而且傳送速度較低。近年來利用光纖傳送信號信息的傳感器正在發(fā)展，其抗干擾、防爆、快速性都有突出的優(yōu)點?？傊?，傳感器的輸出物理量不拘一格，其數(shù)值范圍也沒有一定的范圍限制，只要便于傳送，而且其它儀表易于接收所傳送的信息，都可以科研或生產(chǎn)的應(yīng)用。6.1.2傳感器的分類：傳感器按照不同的技術(shù)特點可分為以下幾種：=1\*GB3①電傳送、氣傳送及光傳送。=2\*GB3②連續(xù)作用。=3\*GB3③及無觸電。=4\*GB3④模擬式及數(shù)字式。=5\*GB3⑤接觸式及非接觸式。=6\*GB3⑥隔爆型和本安型。溫度傳感器溫度傳感器我們主要把它分為兩類：熱電阻傳感器、熱電偶傳感器①電阻式傳感器原理：熱電阻是利用導(dǎo)體的電阻率隨溫度而變化這一物理量現(xiàn)象來測量溫度的。常用的熱電阻材料是鉑和銅，在低溫測量中，則使用鉑、錳及碳等材料制成的熱電阻，鉑是貴重的金屬，因此在一些測量精度不高的情況下，且測溫范圍較?。ǎ?0℃—150℃）的情況下，普遍利用銅電阻。銅電阻具有較大的溫度系數(shù)，材料容易提純，銅電阻的阻值與溫度之間呈線形關(guān)系，銅的價格比較便宜，所以銅電阻在工業(yè)上得到廣泛運用。銅電阻的缺點是電阻率較小，穩(wěn)定性也比較差，容易被氧化。鉑易于提純，物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，電阻率較大，能耐高溫。所以權(quán)衡穩(wěn)定性我們決定使用鉑電阻。鉑電阻式的結(jié)構(gòu)如圖（6.1）所示。鉑電阻具有這樣的特性：1）、電阻值與溫度變化具有良好的線形關(guān)系。2）、電阻溫度系數(shù)大，便于精確測量。3）、電阻率高，熱容量小，反應(yīng)速度快。4）、在溫度范圍內(nèi)都具有穩(wěn)定的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。5）、材料質(zhì)量要純，容易加工復(fù)制，價格便宜。使用熱電阻進行測量時，一種形式是將電阻元件與被測物體相接觸，他們之間經(jīng)過熱交換后達到熱平衡時熱敏元件的電阻值即反應(yīng)了被測物體的溫度值。