貝加萊PCC可編程計算機(jī)控制器在鍋爐自動控制中的應(yīng)用

　　【摘　要】采用可編程計算機(jī)控制器對鍋爐生產(chǎn)實現(xiàn)自動控制,介紹了控制系統(tǒng)的原理及軟件構(gòu)成。
　　
　　1 　概述
　　我廠鍋爐房有3臺鍋爐,系統(tǒng)采用PCC- 2005 控制裝置,它既有邏輯控制、計時、計數(shù)、分支程序、子程序等順序控制功能,又有數(shù)據(jù)處理,模擬量調(diào)節(jié),操作顯示,聯(lián)網(wǎng)通信等功能的控制系統(tǒng)。本課題嘗試把系統(tǒng)硬件高可靠性與軟件功能的完善性相結(jié)合,使系統(tǒng)長期可靠運行成為可能。
　　
　　2 　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能
　　系統(tǒng)采用IBMPCPAT 工業(yè)控制機(jī)和PCC- 2005 模塊,整個系統(tǒng)由上位管理和下位控制機(jī)構(gòu)成,系統(tǒng)構(gòu)成如圖1 所示。
　　用于鍋爐本體數(shù)據(jù)采集及燃燒控制的PCC - 2005IPO 模塊有:
　　模擬量輸入模塊3AI755.6
　　模擬量輸出模塊3AO775.6
　　熱電阻輸入模塊3AT350
　　熱電偶輸入模塊3AT652.6
　　接口模塊3IF060.6
　　應(yīng)用程序模塊3ME963.90–1
　　電源模塊3PS792.9
　　智能控制模塊4C2200.01 - 110
　　LCD 顯示模塊4D1164.00 - 090。
　　
　　圖1控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖
　　
　　上位機(jī)主要完成過程的監(jiān)控,通過3IF接口模塊與各個爐臺進(jìn)行通信。
　　系統(tǒng)的功能:
　　(1) 鍋爐水位三沖量控制,高低水位報
　　警,極限低水位、高水位報警。
　　(2) 爐堂負(fù)壓自動調(diào)節(jié)。
　　(3) 燃燒自動調(diào)節(jié),通過熱效率自動尋優(yōu)實現(xiàn)最佳風(fēng)煤比。
　　(4) 手動、自動無擾切換。
　　(5) 蒸汽壓力自動調(diào)節(jié),超氣壓報警,并自動按順序壓火。
　　(6) CRT 畫面顯示。
　　a. 流程圖　顯示實時顯示開關(guān)量,模擬量,報警器狀態(tài),根據(jù)狀態(tài)改變顏色及動態(tài)顯示；
　　b. 參數(shù)圖　按報表方式在CRT上顯示設(shè)定值,過程值,累計值熱效率等技術(shù)參數(shù)；
　　c. 棒狀圖　根據(jù)過程參量在CRT上顯示,同時顯示過程量值；
　　d. 設(shè)定圖　按回路的棒狀圖在CRT上顯示回路設(shè)定值、過程值、輸出值。在此狀態(tài)下可對回路參數(shù)進(jìn)行設(shè)定；
　　e. 定時或隨機(jī)打印報表；
　　f . 完善的系統(tǒng)自診斷功能,可診斷浮球水位計、水位變送器、溫度變送器、壓力變送器的錯誤,并根據(jù)結(jié)果改變控制方式及報警。
　　
　　3 　控制原理
　　3. 1 　鍋爐汽包水位自動控制
　　給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的任務(wù)是與鍋爐蒸發(fā)量相平衡,并維持汽包水位在工藝規(guī)定的范圍,給水系統(tǒng)采用三沖量自動調(diào)節(jié)。水位控制流程如圖2 所示。
　　
　　圖2 鍋爐水位控制流程圖
　　
　　沖量控制的主反饋信號為水位差壓變送器的輸出,輔助反饋信號為蒸汽流量,給水流量。水位調(diào)節(jié)采用自整定變型PID 控制算法,在大偏差時自動分離積分作用。并在水位越限前施行安全限控制。三沖量控制特點是:控制閥門閥位維持水位的恒定,水位平穩(wěn)克服虛假水位的影響。
　　
　　3. 2 　燃燒控制系統(tǒng)
　　鍋爐燃燒系統(tǒng)控制關(guān)鍵是風(fēng)P煤配比的控制,系統(tǒng)自動修正風(fēng)P煤比,使風(fēng)煤配比始終是最佳的,也就保證了鍋爐始終在最高的熱效率下工作。
　　本系統(tǒng)中采用了自尋優(yōu)技術(shù),使得當(dāng)環(huán)境工況條件發(fā)生變化時,系統(tǒng)自動修正風(fēng)P煤配比,使風(fēng)煤配比始終是最佳的,也就保證了鍋爐始終在最高的熱效率下工作。
　　
　　4 　控制軟件結(jié)構(gòu)
　　4. 1 　控制軟件
　　控制軟件采用模塊化程序結(jié)構(gòu),整個程序主要分為5個部分(見圖3) 。
　　
　　圖3 控制軟件流程圖
　　4. 1. 1 初始化模塊　主要完成A/D ,D/A 模塊,各數(shù)據(jù)區(qū)的初始化工作。
　　4. 1. 2 數(shù)據(jù)采集模塊　主要完成模擬量采集、濾波及累積計算。
　　4. 1. 3 故障診斷模塊　主要完成鍋爐系統(tǒng)及變送器、執(zhí)行器的故障診斷功能。
　　4. 1. 4 動態(tài)尋優(yōu)模塊　主要完成風(fēng)煤比的動態(tài)尋優(yōu)及存儲數(shù)據(jù)的積累。
　　
　　4. 1. 5 控制算法模塊　主要完成水位控制、燃燒控制、負(fù)壓控制,能根據(jù)系統(tǒng)診斷結(jié)果及尋優(yōu)狀態(tài)進(jìn)行不同控制方式的切換。
　　4. 2 　系統(tǒng)的監(jiān)測軟件
　　包括各種畫面的顯示、報表的打印、參數(shù)的設(shè)定等。程序結(jié)構(gòu)如圖4 所示。
　　
　　圖4 程序結(jié)構(gòu)框圖
　　軟件系統(tǒng)分為主程序和中斷服務(wù)程序,主程序完成系統(tǒng)的初始化和人機(jī)界面的管理。包括顯示器管理,鍵盤管理,命令處理模塊,時鐘管理,改字處理模塊等。中斷服務(wù)程序完成與下位機(jī)的通信,工程量變換,自動報警處理,歷史數(shù)據(jù)存儲。
　　
　　5 　結(jié)論
　　由于采用了可編程控制器,因而實現(xiàn)了鍋爐在多種工況下的全程控制。系統(tǒng)配置合理,性能可靠,操作方便,人機(jī)界面友好,顯示、制表和繪圖功能齊全,實用性強(qiáng)。該系統(tǒng)的投入使用,對提高工廠企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和管理水平起到了促進(jìn)作用。
　　
　　作　者　簡　介
　　張大海:哈爾濱電機(jī)有限責(zé)任公司,工程師。郵編:150040
　　馬冬穎:哈爾濱硅酸鹽廠,工程師。郵編:150046
　　周　乾:中國電子進(jìn)出口黑龍江公司。郵編:150001