PCC - 可編程計(jì)算機(jī)控制器在鍋爐自動控制中的應(yīng)用

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(jì)時(shí)、計(jì)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(yùn)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(gè)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。

上位機(jī)主要完成過程的監(jiān)控,通過3IF接口模塊與各個(gè)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(bào)警,極限低水位、高水位報(bào)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(shí)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(bào)警,并自動按順序壓火。

(6) CRT 畫面顯示。

a. 流程圖　顯示實(shí)時(shí)顯示開關(guān)量,模擬量,報(bào)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(bào)表方式在CRT上顯示設(shè)定值,過程值,累計(jì)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(shí)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(shí)或隨機(jī)打印報(bào)表；

f . 完善的系統(tǒng)自診斷功能,可診斷浮球水位計(jì)、水位變送器、溫度變送器、壓力變送器的錯(cuò)誤,并根據(jù)結(jié)果改變控制方式及報(bào)警。

3 　控制原理

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。

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(shí)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(diǎn)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。

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(shí),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)

控制軟件采用模塊化程序結(jié)構(gòu),整個(gè)程序主要分為5個(gè)部分(見圖3) 。

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(jì)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。

包括各種畫面的顯示、報(bào)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(shí)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(bào)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(shí)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(shí)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。