2　鍋爐現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的軟件體系

　　鍋爐現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)軟件體系由下述四部分構(gòu)成，鍋爐現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的軟件體系圖略：
　　1. 系統(tǒng)監(jiān)控軟件FIX
　　SHCAN2000系統(tǒng)選用美國(guó)Intellution公司的FIX DMACS作為組態(tài)軟件完成人機(jī)界面(MMl)和數(shù)據(jù)的操作管理，軟件操作平臺(tái)采用Windows98,它集控制技術(shù)、圖形技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一身，包含靜態(tài)編輯、動(dòng)態(tài)顯示、報(bào)警、歷史曲線、報(bào)表打印、控制網(wǎng)絡(luò)通信等多種功能，為客戶提供了一個(gè)良好的人機(jī)交互界面，為實(shí)現(xiàn)控制的實(shí)時(shí)性提供了可能。
　　2. SHCANI/O——I/0驅(qū)動(dòng)程序；
　　SHCANIO是FIX DMACS與CAN網(wǎng)卡連接，進(jìn)而與網(wǎng)絡(luò)上SHCAN智能測(cè)控組件連接的軟件模塊。SHCANIO是使用Intel-Iution公司提供的I／0驅(qū)動(dòng)程序?qū)Ｓ瞄_發(fā)工具(ITK)開發(fā)的高性能I／O驅(qū)動(dòng)程序。它與常規(guī)DDE動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換實(shí)現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)程序相比較，具有較高的實(shí)時(shí)性能和更加完善的功能。
　　3．SHCANCFG——SHCAN下載與調(diào)試工具；
　　SHCANCFG是一個(gè)基于中文WINDOWS95／98/NT上的下載與調(diào)試工具，它通過CAN總線，能對(duì)SHCA2000上的每一個(gè)智能儀表測(cè)控組件進(jìn)行組態(tài)、參數(shù)編輯、下載、上傳、管理和實(shí)時(shí)監(jiān)控。
　　4．SHCAN智能測(cè)控組件組態(tài)軟件
　　SHCAN智能測(cè)控組件組態(tài)軟件是嵌入在SHCAN智能儀表中的組態(tài)、數(shù)據(jù)采集、控制、輸入、輸出和通訊的模塊。

3　鍋爐現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)控制方案的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　整個(gè)供熱系統(tǒng)包括2臺(tái)20t/h鍋爐，兩臺(tái)鍋爐生產(chǎn)的熱水匯總后經(jīng)由小區(qū)各住戶的供熱裝置，經(jīng)換熱后，返回到鍋爐循環(huán)加熱，燃燒方式為火床中的拋煤鏈條爐，它主要有鍋爐主體、出水總網(wǎng)、回水總網(wǎng)等幾部分組成，此外，還有引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、爐排電機(jī)，循環(huán)泵、除塵器等輔助設(shè)備。要滿足供暖的需要，首先必須保證鍋爐回水溫度和出水流量的穩(wěn)定，其次要保證爐膛壓力維持在一定范圍，以保證生產(chǎn)的安全性和燃燒的經(jīng)濟(jì)性，因此鍋爐的被控對(duì)象可以確定為鍋爐的回水溫度，爐膛負(fù)壓，總網(wǎng)的出水壓力(其決定出水流量)，下面根據(jù)三個(gè)回略各自的特點(diǎn)分別闡述如下：
　　1、鍋爐溫度回路的控制
　　從控制理論的角度分析熱水鍋爐，它是一個(gè)事變量、非線性、分布參數(shù)的和帶時(shí)死的復(fù)雜對(duì)象，它有多個(gè)被控交置(溫度、爐膛負(fù)壓等)和調(diào)節(jié)變量(煤量，鼓風(fēng)量和引風(fēng)量等)相互之間存在交叉影響，還有媒質(zhì)，環(huán)境溫度和水流量等諸多因數(shù)，不難分析燃燒對(duì)象具有大的純滯后，特別是回水溫度回路，其滯后時(shí)間與PID時(shí)間常數(shù)相比更大，在傳統(tǒng)的PID控制回路中，其中有三個(gè)重要的參量：SP(被控量的設(shè)定值)，F(xiàn)V(被控量的實(shí)際值)，0P(PID的操作輸出)，一般根據(jù)SP和PV的偏差E通過FID運(yùn)算得到OP輸出，進(jìn)而控制現(xiàn)場(chǎng)的相應(yīng)設(shè)備來調(diào)節(jié)溫度，使其逼近SP值，當(dāng)設(shè)定回水SP后，由于回水溫度回路滯后時(shí)間比較長(zhǎng)，其起作用的較果至少要等2個(gè)小時(shí)才能得到，(這主要取決于小
區(qū)供熱面積)，這樣大的滯后必然會(huì)帶來系統(tǒng)大的超調(diào)，甚至造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，這樣我們采用控制鍋爐的出水溫度，但是為了保證鍋爐回水溫度達(dá)到要求，出水溫度的SP值要受到回水的控制，在這里我們采納仿人智能控制的思想，通過軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)出水溫度SP值的設(shè)定，其實(shí)現(xiàn)方法如圖2所示：
　　回水SP根據(jù)供暖要求一般由供暖曲線給出，即根據(jù)室外的溫度按曲線給出回水溫度的SP預(yù)定值，然后將其和回水的實(shí)際值PV相比較，如果其絕對(duì)值大于偏差上限值△max，那么如果其值大于0，則把出水的SP值設(shè)為SP的最小值，否則設(shè)為最大值，如果不大于偏差上限△max．那么如果其值大于0，則把出水SP設(shè)定為當(dāng)前值減去一個(gè)偏移量，否則加上偏移量。通過這樣設(shè)定出水SP，不僅可以避免系統(tǒng)的超調(diào)太大，而且大大縮短了調(diào)節(jié)時(shí)間。
　　此外，由于影響出水溫度高低的因素有三個(gè)，它們分別為加煤量，鼓風(fēng)量，和爐排電機(jī)速度，而且三者之間存在比例關(guān)系，只有分配好過三者關(guān)系，鍋爐才能安全、經(jīng)濟(jì)、有效的運(yùn)行，所以，出水溫度PID控制回路的輸出OP值暈終要分配給這二者，即；
　　加煤量 OP₁=K1*OP+Dl
　　鼓風(fēng)量 OP₂=K2*OP+D2
　　爐排電機(jī)OP₃=J3*OP*D3
　　當(dāng)調(diào)節(jié)K1、K2、K3、D1、D2、D3六個(gè)加權(quán)系數(shù)便可以保證鍋爐的經(jīng)濟(jì)有效運(yùn)行。

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圖2 出水SP設(shè)置方框圖
　　2．爐膛負(fù)壓回路
　　為了保證爐膛內(nèi)粉煤有效的燃燒，爐膛內(nèi)部壓力是一個(gè)重要的參數(shù)，一般爐膛負(fù)壓控制在-200Pa～200Pa范圍之內(nèi)，影響爐膛負(fù)壓的因素主要是鼓風(fēng)量和引風(fēng)量．下面分別介紹兩者的控制方案：
　　對(duì)于鼓風(fēng)量，我們可以采用常規(guī)的PID控制，但是煤量的變化是鼓風(fēng)控制的一個(gè)大的干擾，如果鼓風(fēng)的調(diào)節(jié)滯后于煤量的變化，那么勢(shì)必會(huì)造成冒黑煙現(xiàn)象，嚴(yán)重污染環(huán)境．采用的解決方法是把煤量作為鼓風(fēng)控制的前饋量，這樣可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)煤量變化后及時(shí)改變鼓風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，值得說明的是，當(dāng)煤量增加時(shí)，提前增加鼓風(fēng)量過是應(yīng)該的，但是當(dāng)煤量減少時(shí)，卻不能立即減少鼓風(fēng)量，這樣同樣會(huì)因?yàn)楣娘L(fēng)不足，造成冒黑煙，出此必須做出一個(gè)判斷，判斷加煤量OP₁值是增加還是減少，如果加煤量OP1值增加那么立即增加鼓風(fēng)量OP₂值，如果加煤量OP₁值減少那么要等待一段時(shí)間，然后在減少鼓風(fēng)量OP₂值。
　　控制爐膛負(fù)壓我們主要控制引風(fēng)量的大小，在這里爐膛負(fù)壓作為被控對(duì)象，當(dāng)然這是在鼓風(fēng)量一定的狀態(tài)，那么當(dāng)鼓風(fēng)量發(fā)生變化的時(shí)候，對(duì)于引風(fēng)量的控制同樣可以參照鼓風(fēng)控制的方案，在這里是把鼓風(fēng)量作為引風(fēng)控制的前饋量，當(dāng)鼓風(fēng)0P值增加時(shí)立即增加引風(fēng)OP值，但當(dāng)鼓風(fēng)0P減少時(shí)，卻要等待一段時(shí)間，然后再減少引風(fēng)OP值的大小。
　　3．出水壓力控制回路
　　此回路控制小區(qū)供熱臂網(wǎng)的水流量，主要通過控制循環(huán)泵的工作情況來改變流量的大小，采用常規(guī)的PID控制很容易實(shí)現(xiàn)，在此不做贅述。

4　結(jié)束語

　　從大連金源小區(qū)2001年冬季供暖情況來看，采用本文提出的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)、有效的運(yùn)行，為小區(qū)節(jié)省了20％的原煤，而且大大改善了鍋爐操作人員的工作環(huán)境，減輕的勞動(dòng)強(qiáng)度，達(dá)到了供暖工程改造的預(yù)期目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：
??? [1]唐世金.工業(yè)鍋爐節(jié)能的控制技術(shù)．兵器工業(yè)出版社，1993.