基于前馈_串级控制的锅炉汽包水位控制系统
基于IMC的锅炉汽包水位控制系统仿真研究
第42卷第8期2013年8月热力发电T H E R M A LP O W ER G E N E R A T l0NV01．42N o．8A ug．2013[摘基于I M C的锅炉汽包水位控制系统仿真研究张1．重庆大学输配电装备及2．重庆大学电气工程学院哲1，左为恒1，左培新2系统安全与新技术国家重点实验室，重庆400030，重庆400030要]分析了锅炉汽包水位变化的特点和内模控制(I M C)的特点，提出了基于I M C的汽包水位三冲量串级控制系统。
该控制系统将蒸汽流量作为前馈信号，内环采用PI D 控制器，以克服给水流量、给水压力对汽包水位控制的干扰；外环采用I M C控制器，以克服蒸汽流量的干扰，并维持汽包水位恒定。
将基于I M C汽包水位控制系统仿真结果与PI pPI D汽包水位控制系统进行了对比，结果表明基于I M C汽包水位控制策略较PI pPI D汽包水位控制策略响应更快速，稳态性能更好，具有良好的鲁棒性和抗干扰能力，同时验证了基于I M C的汽包水位三冲量串级控制系统的有效性。
[关键词]锅炉汽包水位；三冲量；内模控制；串级前馈[中图分类号]T P273[文献标识码]A[文章编号]1002—3364(2013)08一0059一04[D oI编号]10．3969／j．i ss n．1002—3364．2013．08．059I nt er nal m odel cont r ol bas e d s i m ul at i on of bO i l e rdr um w a t e r l eV el cont r ol s ys t emZ H A N G Z hel，Z U O W ei hen91，Zuo Pei xi n21．St at e K e y Labor a t or y of P ow er Tra nsm i ss i o n E qui pm ent and Syst em S ec ur i t y and N ew T e chnol ogy，C hon gqi ng U ni ve r s i t y，C hongqi ng400030，C hi na2．S ch ool of E l ect r i cal Engi nee r i ng，C hongqi ng U ni ve r s i t y，C hongqi ng400030，C hi naA bs t r a ct：O n t he ba si s of a na l yz i ng t he f ea t ur es of boi l er dr um w a t e r l evel va r i at i on and t he i nt e r—nal m ode l cont r oI(I M C)，an I M C．bas ed t hr ee—i m pul s e c as c ade cont r ol s ys t em f or w a t e r l evel i n boi l er dr um w a s pr opos e d．Thi s s ys t em r ega r ds s t eam f l ow r at e as t he f e ed—f or w ar d si gnal．I n or_ der t o over com e t he i nt er f er ence of w a t e r pr es s ur e and f l ow，t he PI Dcont r ol l er w a s adopt ed i n t hei nne r l oop．T he I M C w a s adopt ed i n t he out e r100p t o over c om e t he i nt er f er enc e of s t ea m f l ow r at eand keep t he w a t e r l evel c onst ant．R es ul t s s i m ul a t e d by t he I M C—bas ed boi l er dr um w at er l evel cont r ol s ys t em w er e com pa r ed w i t h t ha t by t he PI亡卜PI D boi l er dr um w at er l evel cont r ol s ys t em．T he r es ul t s i ndi ca t ed t hat，t he I M C cont r ol s yst em c an r es ponse m or e r a pi dl y，and ha d bet t er s t ea dy s t a t e per f or m ance，s t r onger r obus t ness and hi gher ant i—i nt er f er ence abi“t y．Fur t her m or e，t he ef f ect i ve ness of t he I M C—bas ed t hr ee—i m pul se c as c ade cont r ol s ys t em f or bo订er dr um w a t e r l evel cont r ol w a s ve r i fi e d．K e y w or ds：boi l er dr um w at er l evel；t hr ee i m pul se；i nt er naI m ode l cont r ol；f eed—f or w ar d c as c ade cont r01==============：：==========================作者简介：张哲(1986一)，男，湖北洪湖人，硕士，从事控制理论与控制工程技术的研究。
基于PLC的锅炉串级三冲量给水控制系统设计
２ 受控 对象 特性
锅 炉 给 水量 、 锅炉 蒸 发 量 是所 设 计 控制 系统 实 际运 行 中所 要 面 对 的两 个 主 要扰 动 信 号 ， 为 更好 的确 定控制 系 统硬 件 结 构 及 软件 流程 ， 应 首 先对控 制 系统 受控 对象 的动态特 性进 行分 析 。 １ ）给 水扰 动 下 的水位 动 态特 性 。 当锅 炉的给 水量 大 于蒸 发 量时 ， 汽 包 内的 水位 并 未立 即随 之增 加 ， 而变现 出－ － ＋段 的惯 性阶段 ， 原 因 就在 于 循 环 系统 之 外 的给 水 温度远 小 于循 环 系 统
汽 包 水 位 即开 始 因 水量 增 加 而渐 渐 上 升 ， 直至汽 泡 体 积变 化 达
到饱 和 状态 ， 即 动态 过 程 结 束 时 ， 汽 包 水 位即开 始 随 注入 水 量 的增 加呈 直线 性上 升 。 ２ ）蒸 发扰 动 下 的水位 动态 特性 。 在 持续 不断 的蒸发 过程 中 ， 部分 蒸 汽会 在 短 暂 时 间 内无 法 从水 中分离 出来 ， 如若蒸 发 状 态 呈现 阶 跃信 号特 点 时 ， 锅 炉 中 的压 力 不再 增加 ， 循 环 系统 中水 的汽 化 度 增加 ， 二 者混 合 物 中 蒸汽 的体积 即刻 变 大 。此 刻 ， 锅 炉给 水 量虽 小于 锅 炉蒸 发量 ， 但汽 包水 位 却表现 出较 快 的增长 。 直至 蒸发 量与 汽泡 体积 相适 应 ， 水 位才表 现 出下降 的趋势 。
２ ０ １ ４ ￣
６ 期总第 １ ５ ０ 期
Ｓ＿ 锅 炉 串级三冲量给 水控制 系统设 计
田晓伟 （ 潍坊 科技 学院 ， 山 东寿光
２ ６ ２ ７ ０ ０ ）
汽包水位串级控制系统设计
差 ， 取 即
。
２、串级控制系统设计
串级控制是改善控制系统品质的有效方法之一 ， 在工业过程控 制中应用很广泛 。 串级系统在结构上形成两个 闭环 。 串级系统的计 算 顺序 是 先 主环 后 副 环 。 环 在 控 制 过 程 中起 着 “ 调 ” 用 ， 环 副 粗 作 主 用来完成 “ 细调” 的任务 ， 以最终保证被调量满足工艺要求 。 串级控 制系统如 图１ １ 示。 －所
本文 汽包 水位 控制 系统 采用 三冲 量Ｐ Ｄ串级 控 制系统 如 图 Ｉ １２ — Ｎ示 。 一般 串级 系统 不 同的 是引入 了蒸汽流量 作为静态 前 与 馈信 号 ， 是一个 带有 静态 前馈的 串级控 制系统 。 串级系 统 比三冲 量 系 统 多 用 了 一 个 调 节 器 ， 它 对 信 号 的 静 态 配 合 要 求 不 很 严 但 格， 这是 因为 主调节 器能 自动校 正信号 配合 不准所 引起 的误差 。 水 位偏 差 控 制 采用 蒸 汽 流量 与 给水 流 量对 消的 方 式来 消 除偏
１、 引 言
汽包液位是锅炉运行中的一个重要监控参数 ， 它反映了锅炉负 荷 与给 水 的 平衡 关系 。 包 液 位 过 高 会 造成 蒸 汽 带 水 影 响过 热 器 运 汽 行， 影响汽水分离效果 ； 水位过低会造成锅炉水循环 的破坏 ， 影响省 煤器运行 ， 容易使水全部汽化烧坏锅炉甚 至爆炸 。 对于一般锅炉汽 包 液 位 的控 制 来 说 ， 典 三 冲 量 控 制 在 一 定 范 围 内是 成 功 的 。 对 经 但 于 热 源 的 不 稳定 变 化 来说 ， 典 三 冲 量 控 制 即显 得 力 不从 心 。 成 经 形 余热锅炉的液位稳定性的两个重要因素为假液位及 热源的变化 ， 针 对这样 的问题 ， 根据本人多年的工程经验及所学的理论知识 ， 串 将 级控 制应用于三 冲量 系统 中 ， 对次要 问题简化后 ， 是完全可以达到 控 制要求及应用 目的。
DCS、FCS控制系统在锅炉控制中的应用
D CS 、FCS 控制系统在锅炉控制中的应用Ξ石 卫(中海石油天野化工股份有限公司) 中图分类号:TK 32 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2010)20—0023—03 目前,我国有中小型锅炉十几万台,在使用中普遍存在调节手段有限、锅炉的产汽能力不能随外界负荷的变化而及时变化的现象。
由于炉膛温度偏低,排烟温度较高,风煤比不能及时调整,炉膛换热效率较低,从而降低了锅炉的效率。
中小型锅炉和负荷管网组成的系统是一个大滞后、大惯性、大不确定性的非线性系统,因其燃烧过程复杂,如煤质、风量、风煤比、负荷变化大等诸多因素都会对其产生影响,即干扰性比较大,所以,以传统的手工操作和仪表控制等手段组成的控制系统难以对锅炉进行有效的控制。
现在应用DC S 和FCS 控制系统所开发的锅炉控制系统,能够真正实现锅炉燃烧控制,使锅炉能长周期、稳定、经济地运行,在国内有很大的市场。
1 DCS 、FC S 系统1.1 DC S 系统DC S 系统为现代分散型控制系统,一般由管理级设备、监控级设备和过程级设备组成的多级体系,通过局部网络互相连接.过程级设备从过程对象采集实时数据,按预先组态的控制策略,并接受操作人员的控制指示,对过程对象进行实时控制,操作人员通过监控级设备,监视过程对象和控制装置的运行情况,并通过局域网,向过程级设备发出指令,干预过程对象的控制系统有监控级设备和过程级设备,通过通信网络互相连接而成。
为了使系统的构成灵活实用,能够提供单机系统、小型系统、中型系统、大型系统的任意选择和组合,过程级设备由过程控制器、数字调节器、可编程控制器PL C 等组成,监控级设备由简易操作站、局部操作站、监控操作站、监控计算机组成。
1.2 FC S 系统现场总线是年代初期兴起的一种先进工业控制技术,与DC S 系统相比有许多优点。
它是一种全数字化、全分散型、全开放、可互操作和开放式互联网络的新一代控制系统,是计算机技术、通信技术和控制技术的综合和集成;它将通信线一直延伸到生产现场、生产设备,用于过程自动化和制造自动化的现场设备或现场仪表互连的现场通信网络;将传统的DC S 三层网络结构变成两层网络结构“工作站现场总线智能现场仪表”,降低了成本,提高了可靠性,实现了控制管理一体化的结构体系,所以自其诞生之日起,就对DCS 形成了强有力的挑战。
中国石油大学《过程控制工程》复习题及答案
《过程控制工程》期末复习题一、（每空1分）填空题：1、对于一个比例积分微分（PID）控制器来说，积分时间越小则积分作用越；微分时间越小，则微分作用越。
2、三种常用的均匀控制方案包括、、。
3、常规PID控制器中的P指作用、I指作用、 D指作用。
4、用于输送流体和提高流体压头的机械设备统称为流体输送设备，其中输送液体并提高其压头的机械称为，而输送气体并提高其压头的机械称为。
5、工程上常用的几种整定PID控制器参数的方法是、、、。
6、请举出我们曾经学过的三种复杂控制系统：、、。
7、比值系统控制系统从结构上可分为四种，分别是开环比值控制系统、、、四种。
8、调节阀的固有流量特性主要有、、、四种。
9、比值系统控制系统从结构上可分为四种，分别是开环比值控制系统、、、四种。
10、单回路控制系统一般由、、、四个环节组成11、常见的传热设备有、、等。
12、要消除系统的稳态误差，通常选用控制器。
13、用来评价控制系统性能优劣的阶跃响应曲线性能指标分别是、、、振荡频率和回复时间等。
14、工程上进行PID控制器参数整定时，随动系统的控制品质要求衰减比为，定值系统中控制品质要求衰减比为。
15、常见的传热设备有、、等。
16、精馏装置一般由、、、等设备组成。
精馏塔产品质量指标选择有直接产品质量指标和两类。
二、选择题（10分，每小题2分）1、成分、温度调节系统的调节规律，通常选用（）。
A. PIB. PDC. PID2、自动控制系统中控制器正、反作用的确定是根据（）。
A．实现闭环回路的正反馈。
B．实现闭环回路的负反馈。
C．系统放大倍数恰到好处D．生产的安全性。
3、单纯的前馈调节是一种能对（）进行补偿的调节系统。
A．测量与给定之间的偏差 B．被调量的变化 C．干扰量的变化4、分程控制系统常要加装（）来达到分程的目的。
A．调节器 B.变送器 C.阀门定位器5、在某一分离异丁烷与正丁烷的精馏塔中，微小的压力波动也会影响温度的变化，同时压力波动引起的各板上温度变化的方向是一致的，此时应选择（）作为间接质量指标进行控制。
过程控制练习题（带答案）2（1）
过程控制练习题（带答案）2（1）练习题⼀、填空题1．定⽐值控制系统包括：（开环⽐值控制系统）、（单闭环⽐值控制系统）和（双闭环⽐值控制系统）。
2．控制阀的开闭形式有（⽓开）和（⽓关）。
3．对于对象容量滞后⼤和⼲扰较多时，可引⼊辅助变量构成（串级）控制系统，使等效对象时间常数（减少），提⾼串级控制系统的⼯作频率。
4．测量滞后包括测量环节的（容量滞后）和信号测量过程的（纯滞后）。
5．锅炉汽包⽔位常⽤控制⽅案为：（单冲量⽔位控制系统）、（双冲量控制系统）、（三冲量控制系统）。
6．泵可分为（容积式）和（离⼼式）两类，其控制⽅案主要有：（出⼝直接节流）、（调节泵的转速）、（调节旁路流量）。
7．精馏塔的控制⽬标是，在保证产品质量合格的前提下，使塔的总收益最⼤或总成本最⼩。
具体对⼀个精馏塔来说，需从四个⽅⾯考虑，设置必要的控制系统，分别是：物料平衡控制、（能量平衡控制）、（约束条件控制）和（质量控制）。
1. 前馈控制系统的主要结构形式包括：单纯的前馈控制系统、（前馈反馈控制系统）和（多变量前馈控制系统）。
2. 反馈控制系统是具有被控变量负反馈的闭环回路，它是按着（偏差）进⾏控制的；前馈控制系统是按（扰动）进⾏的开环控制系统。
3. 选择性控制系统的类型包括：（开关型）、（连续型）和（混合型）。
4. 常⽤控制阀的特性为（线性）、（快开）、（对数）、和（抛物线）特性。
5. 阀位控制系统就是在综合考虑操纵变量的（快速性）、（经济性）、（合理性）、和（有效性）基础上发展起来的⼀种控制系统。
6. 压缩机的控制⽅案主要有：（调速）、（旁路）和节流。
7. 化学反应器在⽯油、化⼯⽣产中占有很重要的地位，对它的控制⼀般有四个⽅⾯，分别是：物料平衡控制、（能量平衡控制）、（质量控制）和（约束条件控制）。
⼆、简答题1．说明⽣产过程中软保护措施与硬保护措施的区别。
答：所谓⽣产的软保护措施，就是当⽣产短期内处于不正常情况时，⽆须像硬保护措施那样硬性使设备停车，⽽是通过⼀个特定设计的⾃动选择性控制系统，以适当改变控制⽅式来达到⾃动保护⽣产的⽬的。
锅炉汽包水位控制系统(过程控制仪表课程设计)
过程控制仪表课程设计题目锅炉汽包水位控制系统指导教师高飞燕班级自动化071学号20074460107学生姓名丁滔滔2011年1月5号附录：仪表配接图 (20)锅炉汽包水位控制系统1.系统简介：控制系统一般由以下几部分组成图1 自动控制系统简易图锅炉水位系统如下图：图2 单冲量控制系统原理图及方框图其单位阶跃响应图如下：图3 蒸汽流量干扰下水位阶跃曲线通过电容式液位计将检测来的液位信号变送给成标准信号，再输送给控制器，调节器再通过执行机构和阀来控制进水量，从而达到自动控制锅炉水位。
2．锅炉控制系统：2.1锅炉：锅炉是火力发电厂中主要设备之一。
它的作用是使燃料在炉膛中燃烧放热，井将热量传给工质，以产生一定压力和温度的蒸汽，供汽轮发电机组发电。
电厂锅炉与其他行业所用锅炉相比，具有容量大、参数高、结构复杂、自动化程度高等特点。
2.2过热器和再热器：蒸汽过热器是锅炉的重要组成部分，它的作用是将饱和蒸汽加热成为具有一定温度的过热蒸汽，并要求在锅炉负荷或其他工况变动时，保证过热气温的波动处在允许范围内。
提高蒸汽初压和初温可提高电厂循环热效率，但蒸汽初温的进一步提高受到金属材料耐热性能的限制。
蒸汽初压的提高随可提高循环热效率，但过热蒸汽压力的进一步提高受到汽轮机排气湿度的限制，因此为了提高循环热效率及降低排气湿度，可采用再热器。
通常，再热蒸汽压力为过热蒸汽压力的20%左右，再热蒸汽温度与过热蒸汽温度相近。
过热器和再热器内流动的为高温蒸汽，其传热性能差，而且过热器和再热器又位于高烟温区，所以管壁温度较高。
如何使过热器和再热器管能长期安全工作是过热器和再热器设计和运行中的重要问题。
在过热器和再热器的设计及运行中，应注意下列问题:⑴运行中应保持汽温的稳定，汽温波动不应超过±（5～10）℃。
⑵过热器和再热器要有可靠的调温手段，使运行工况在一定范围内变化时能维持额定的汽温。
⑶尽量防止和减少平行管子之间的偏差。
2.3省煤器和空气预热器：省煤器和空气预热器通常布置在锅炉对流烟道的尾部，进入这些受热面的烟气温度已较低，因此常把这两个受热面称为尾部受热面或低温受热面。
汽包水位自动控制系统设计
汽包水位自动控制系统设计摘要：本文从分析影响汽包水位的各种因素出发，提出了采用串级三冲量给水控制系统控制汽包水位，进行了参数整定并获得了最佳控制参数，并以MATLAB为仿真平台进行仿真，仿真结果表明此控制系统具有较高的调节质量和调节精度，能够维持汽包水位的稳定，并使其平稳运行关键词：汽包水位参数整定MATLAB锅炉是工业生产及人民生活的主要的动力及能源。
汽包水位是工业蒸汽锅炉安全、稳定运行的重要指标，水位过高会导致蒸汽带水进入过热器，并在过热管内结垢，影响传热效率，严重的将引起过热器爆管；水位过低又将破坏部分水冷壁的水循环引起水冷壁局部过热而爆管[1]。
高性能的锅炉产生的蒸汽流量很大，而汽包的体积相对来说较小，水位的时间常数很小。
大容量锅炉若给水不及时，数秒之内就可能达到危险水位，所以锅炉汽包水位的控制显得非常重要。
因此，必须采取有效、精确的自动调节，严格控制汽包水位在规定范围内。
影响汽包水位变化的因素很多，如燃煤量、给水量和蒸汽流量。
燃煤量对水位变化的影响是比较缓慢的，容易克服。
因此，主要考虑给水量和蒸汽流量对水位的影响。
锅炉水位调节对象的原理结构如图1所示。
1 串级三冲量给水控制系统分析国产大型汽包锅炉的控制对象给水内扰动态特性延迟和惯性大，且无自平衡能力，给水控制系统若采用以水位为被调量的单回路系统，控制过程中水位将出现较大的动态偏差，给水流量波动较大，因此，考虑采用三冲量给水控制系统方案。
串级三冲量给水控制系统的原理图如图2所示。
这个系统有三个回路，Ⅰ为主回路，包括水位被控对象WD1(S)、水位变送器γH斜率、主调节器WT1(S)和副回路；Ⅱ为副回路，包括给水量W、副调节器WT2(S)、执行器放大系数KZ、阀门系数Kf、给水流量变送器斜率γG和给水流量分压系数nG；Ⅲ位前馈通路，包括蒸汽流量变送器斜率γD和蒸汽流量分压系数nD、副回路和被控对象WD2(S)。
此系统使用了两个调节器，构成串级控制系统。
汽包锅炉给水水位自动控制系统的设计(毕业设计论文)
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
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过程控制习题库
3、与单回路控制相比，串级控制系统具有哪些特点？答：1.减小了被控对象的时间常数，缩短了控制通道，使控制作用更加及时。
2.提高了系统的工作频率，使振荡周期减小，调节时间缩短，系统的快速性提高了。
3.对于二次干扰有很强的客服能力，对克服一次干扰也有一定的提高。
4.对负荷或操作条件的变化有一定的适应能力。
11． 如图所示的测温系统中，热电偶的分度号为K ，当被测实际温度是600℃时，仪表指示为多少？（10分）温度℃20 50 550 560 570 580 590 600 610 K(mV)0.798 2.022 22.772 23.198 23.624 24.050 24.476 24.902 25.327解：设电子电位差计读数为T ℃，则输入电子电位差计的电势为E 入=E(T,20)铜导线上不产生电势，因而输入显示仪表的电势E 入=E(600,50) (3分)于是有： E(T,20)= E(600,50) (3分) 即 E(T,0)= E(600,50)＋ E(20,0)=24.902-2.022＋0.798=23.678(mV) (2分)由所附分度表可知，在570℃～580℃之间，每1℃对应的mV 值为0.0426 所以有（23.678-23.624）÷0.0426=1.3℃即仪表示值为T=570+1.3=571.3℃3、简述“积分饱和现象”产生的内因和外因。
答：造成积分饱和现象的内因是控制器包含积分控制作用，外因是控制器长期存在偏差。
在偏差长期存在的条件下，控制器输出会不断增加或减小，直到极限值引起积分饱和。
25℃ 50℃ XWC K 20℃ 600℃ K 铜导线控制器增益Kc或比例度PB增益Kc 的增大（或比例度PB下降），使系统的调节作用增强，但稳定性下降；积分时间Ti积分作用的增强（即Ti 下降），使系统消除余差的能力加强，但控制系统的稳定性下降；微分时间Td微分作用增强（即Td 增大），可使系统的超前作用增强，稳定性得到加强，但对高频噪声起放大作用，主要适合于特性滞后较大的广义对象，如温度对象等。
锅炉汽包水位智能控制系统仿真研究
锅炉汽包水位智能控制系统仿真研究作者：冯茜郭卫国袁景辉李笑缙魏龙来源：《装备维修技术》2019年第02期摘要：针对在传统锅炉汽包水位控制过程中出现的抗干扰性能差、液位调节浮动大等问题，本文采用串级PID控制、自适应模糊PID控制、仿人智能控制、仿人智能模糊控制等智能控制方法，对汽包水位控制系统进行控制。
通过仿真对比发现，仿人智能模糊控制的最大超调量最小、调整时间最短，其综合控制效果较好。
关键词：汽包水位控制;串级PID控制;自适应模糊PID控制;仿人智能控制;仿人智能模糊控制一、引言锅炉设备是工业生产过程中重要的动力设备，锅炉汽包水位系统输入输出多，变量之间相互影响较大，扰动因素较多，同时，锅炉在负荷突变或燃烧不稳时，非常容易产生“虚假水位”现象[1]，此时，操作不当极易引发锅炉烧坏甚至爆炸。
传统PID算法对汽包水位系统的控制效果并不理想，智能控制算法具有抗干扰能力强、对模型依赖少、鲁棒性强，并且适用于非线性、滞后系统的特点，随着智能控制算法的不断发展，将智能控制应用于锅炉汽包水位系统进行控制，具有实际意义。
本文针对锅炉汽包液位的动态特性，研究串级PID控制、自适应模糊PID控制、仿人智能控制、仿人智能模糊控制在锅炉汽包水位系统中的应用。
二、锅炉汽包水位系统数学模型本文选用三冲量控制系统，通过调节蒸汽负荷、给水量、汽包水位来实现锅炉汽包水位的控制。
三冲量控制系统是一个带有前馈信号的串级控制系统。
主控制器是水位控制器，副控制器是流量控制器，二者共同构成串级控制系统。
给水扰动作用于副控制回路能够快速消除扰动，通过对蒸汽流量和给水流量的调节，协助主控制器进行水位控制。
锅炉汽包水位三冲量系统原理：给水量改变单位流量时水位的变化速度m/s，水位的时间常数s。
给水量改变单位流量时水位的变化速度m/s，水位的时间常数s，水位变化放大倍数。
执行机构和阀门的特性系数分别为：，。
给水流量及蒸汽流量信号的分流系数为0.25，蒸汽流量、给水流量测量变送器的传递系数为：0.083，汽包水位测量变送器的传递系数分别为：0.033。
基于MATLAB的锅炉水温与流量串级控制系统的设计
基于MATLAB的锅炉水温与流量串级控制系统的设计目录摘要 (2)Abstract (3)1 概述 (4)1.1过程控制 (4)1.2串级控制系统 (6)1.3 MA TLAB软件 (7)1.4 MCGS组态软件 (8)2 PID控制器原理 (10)2.1 PID控制器简介 (10)2.2 PID控制系统 (11)2.3 PID控制参数的整定及方法 (12)2.3.1 PID控制参数的整定简介 (12)2.3.2 PID控制参数整定方法 (12)3 建立被控对象模型 (15)3.1 被控对象建模 (15)3.2 测量被控对象阶跃响应曲线 (16)3.3求取被控对象传递函数 (17)4 控制方案的设计及仿真 (22)4.1 设计控制系统框图 (22)4.2 Simulink控制系统仿真 (23)4.3仿真结果分析 (24)4.4 串级控制与单回路控制系统抗干扰性能仿真 (26)5 结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录：英语资料及译文 (32)摘要本设计针对锅炉温度控制问题，综合应用过程控制理论以及近年来兴起的仿真技术、计算机远程控制、组态软件，设计了锅炉温度流量串级控制系统。
首先，通过实验法建立锅炉的数学模型，得到锅炉温度与进水流量之间的传递函数，通过对理论设计的控制方案进行仿真，得到较好的响应曲线，为实际控制系统的实现提供先决条件。
其次，使用智能仪表作为控制器，组建现场仪表过程控制系统，通过参数整定，得到较好现场控制效果。
再次，实现积分分离的PID控制算法。
关键词：水温流量串级控制系统 PID控制仪表过程控制系统计算机过程控制系统AbstractThe purpose of this thesis is to design the liquid level's concatenation control system of the double capacity water tank. This design makes full use of the automatic indicator technique ﹑the computer technique﹑the communication technique and the automatic control technique in order to realize concatenation control of water tank's liquid. First, I carry out the analysis of the controlled objects' model, and use the experimental method to calculate the transfer function of the model .Next, I Design the concatenation control system and use the dynamic simulation technique to analyze the capability of control system. Afterwards, I design and set up the indicator process control system, realize PID control of the liquid level with intelligence indicator. Finally, I design and set up the long distance computer control system in virtue of the data collection module ﹑MCGS soft and digital PID controller，accomplish control system experiment and analyze the outcome.1 概述1.1过程控制1．工业过程控制的发展概况自本世纪30年代以来，伴随着自动控制理论的日趋成熟，自动化技术不断地发展并获得了惊人的成就，在工业生产和科学发展中起着关键性的作用。
汽包锅炉给水自动控制系统
第五章汽包锅炉给水自动控制系统5-1 前馈--反馈调节系统一.前馈--反馈调节原理反馈调节系统特点：事后控制，反馈校正。
调节过程中被调量的动态偏差较大,且调节过程也较长。
前馈调节系统特点：直接根据扰动进行调节,减小动态偏差。
()yxW s()oxW s()bxW sxu y1.定义直接根据造成被调量偏差的原因进行调节的系统,称为前馈调节系统。
2.前馈的类型及整定前馈调节的类型：很多,因而()b SW的规律不同。
不变性原理：设计前馈补偿器,使被调量y与扰动无关。
(a)扰动有单独通道()()()()0()()yxyx b o boW sW s W s W s W sW s+=⇒=-(b) 扰动作用在对象之前补偿作用在调节器之前。
例如:喷水压力改变时对温度的影响。
()()()()()10()()1()()()o b a o b a o a W s W s W s W s Y s W s X s W s W s W s +==⇒=-+(c) 扰动有单独通道,补偿作用在调节器之后()()()()()0()()1()()()yx b o yx b a o W s W s W s W s Y s W s X s W s W s Wo s +==⇒=-+(d) 扰动有单独通道,补偿在调节之前()()()()()()0()()1()()()()yx a b o yx b a o a W s W s W s W s W s Y s W s X s W s W s W s Wo s +==⇒=-+前馈一般不能做到完全补偿。
常用静态前馈或者一些特定形式的动态前馈。
(a) 静态前馈即根据不变性原理求出()b S W ,用其静态放大系数作为补偿装置,它是一个比例环节: ()0|b b S s k W →=(b) 动态前馈直接根据不变性原理求得。
在热工过程控制中常用:211()1b bT s W s k T s +=+-----超前—滞后环节()0|b b S s k W →=当21T T >时 ,超前补偿(PD 作用) 当12T T >时,滞后补偿(PI 作用)21T T >tktk 12211(0)lim ()lim ()b b S S T y SY S SW S k S T →∞→∞===01()lim ()b b S y SW S k S→∞==3. 存在缺点:(1) 只能针对一种或者几种典型扰动设计()b W s ,然而生产过程中扰动因素很多,因而调节效果受到限制. (2) 对不可测量的扰动,无法实现补偿. (3) 不能做到完全补偿,实现复杂,采用b k 或者2111bT sk T s++近似补偿. 前馈—反馈调节系统：必须将前馈和反馈结合起来进行调节,利用前馈来减小扰动对被调量的影响,而反馈作用保障被调量等于给定值.二.前馈—反馈调节系统. 1.概念r y前馈控制:作用是有效抑制主要扰动,开环控制。
锅炉汽包给水系统前馈串级控制的研究
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｏ ｎ ｒ ｕ ｅ ｄ Ｆｏ ｗａ ｄ Ｃｏ ｔ ｏ ｏ ｈ ｅ ｍａ ｉａ ｌ ｓ ａ ｃ ｆＪ ｉ ｔＴｏ ｑ ｅ Ｆ ｅ ｒ ｒ ｎ ｒ ｌｆ ｒ ｔ ｅ Ｐｎ ｕ ｔ ｌ ｃ ｙ
系统的研 究大多数建立在参数准确确定的数学模型基础上 ， 水位 对象参数的准确确定常用特性 实
验 法 ， 文采 用鲁棒 控 制 思想 ， 据锅 炉 参数 确定 对 象特 性 曲线 、 象参 数 范 围及 控 制 方 法 。该锅 本 依 对 炉属 于 中压 中型锅 炉 ， 其汽 包水 位 的 “ 水位 ” 象较 为 严 重 ， 采 用 带前馈 的 串级 水位 控 制 系统 假 现 故 来抑制假 水位 的影 响 。最后 通过 仿 真分析 验证 了所设计 的控 制 器对 系统 具有很 强的鲁棒 性 。
（ ． ａ ｏ ａ Ｎ ｃ ａ ｌ ｔｃＰ ｗ ｒ ｌ ｎｎ ｅｉｎ＆ Ｒ ｓａｃ ｎｔｕｅ Ｂ ｉｎ ０ ０ ４ Ｃ ｉａ １ Ｎ ｔ ｎｌ ｕｌ ｒＥｅ ｒ ｏ ｅ ａ ｉｇＤ ｓ ｉ ｅ ｃ ｉ Ｐｎ ｇ ｅｅ ｈＩｓｔｔ ， ｅ ｉｇ１０ ９ ， ｈｎ ； ｒ ｉ ｊ ２ Ｓ ａ ｄ ｎ ｌ ｔｃＰ ｗ ｒ ｏ ｓ ｕ ｔ ｎＮ ． ｏ ｐ ｎ ，ｉａ ５ ０ ０ Ｃ ｉａ ． ｈ ｎ ｏ ｇＥｅ ｒ ｏ ｅ ｎｔ ｃ ｏ ｏ １Ｃ ｍ ａ ｙ Ｊ ｎ２ ｏ ｔｅｂ ｉ ｒ ｈ ｂｅｔ ｏ ｅ ｉｄｅｓ ｅｏ ｅ ｔｅｆｌ ａ ｒｌ ｅ ｐｏ ｌ ａ ｅ ｏ ｓ Ｏ ｔ ｓ ｆｈ ｏ ｅ．Ｔ ｅｏｊｃ ｉ ｒ ｓ ｍ ｄ ｌ ｉ ｎ ， ｈ ａ ｅｗ ｔ ｖ ｌ ｒｂｅ ｗ ｓｓｒ ｕ ，Ｓ ｅ ｌ ｂ ｌ ｉａ ｚ ｓ ｅ ｅ ｍ ｉ
过程控制工程题库与参考答案
过程控制工程题库与参考答案一、单选题（共80题，每题1分，共80分）1、某生产工艺要求两种物料的流量比值维持在0.4，已知Q1max=3200kg/h，Q2max=800kg/h，流量采用孔板配压差变送器进行测量，并在变送器后加开方器。
试分析采用何种控制方案最合理？仪表比值系数( )A、开环比值控制系统，K’=0.4B、变比值控制系统，K’=4C、单闭环比值控制系统，K’=1.6D、双闭环比值控制系统，K’=1正确答案：C2、既发挥了前馈对主要干扰克服的及时性，又保持了反馈控制能克服多种干扰，保持被控变量稳定性的控制是( )。
A、静态前馈B、动态前馈C、前馈串级D、前馈反馈正确答案：D3、串级调节系统中，主.副参数要求都较高时，主.副调节器的调节规律应选( )。
A、主调节器PI.副调节器PB、副调节器PC、主调节器P.副调节器PID、主调节器PI或PIE、主调节器PI.副调节器PI正确答案：E4、串级调节系统利用主.副两个调节器串在一起来稳定( )。
A、副对象B、副参数C、主参数D、主对象正确答案：C5、在扰动作用下，前馈控制在补偿过程中不考虑动态响应，扰动和校正之间与时间变量无关的前馈是( )。
A、前馈反馈B、前馈串级C、静态前馈D、动态前馈正确答案：C6、串级调节系级统中，主调节器的作用方式的选择与( )无关。
A、副调节器作用方式B、调节阀C、主对象D、主测量装置正确答案：B7、在合成纤维锦纶生产中，熟化罐的温度是一个重要的参数，其期望值是一已知的时间函数，则熟化罐的温度控制系统属于( )。
A、定值控制系统B、随动控制系统C、程序控制系统D、均匀控制系统正确答案：B8、前馈控制比反馈控制的速度( )。
A、无法区分B、一样C、慢D、快正确答案：D9、调节阀的作用方向为“正”方向的是( )。
A、反作用执行机构B、正作用执行机构C、气关阀D、气开阀正确答案：D10、锅炉液位的双冲量控制系统是( )。
《过程控制与自动化仪表（第2版）》课后答案1（精）
第一章绪论2.（1）解：图为液位控制系统，由储水箱（被控过程）、液位检测器（测量变送器）、液位控制器、调节阀组成的反馈控制系统，为了达到对水箱液位进行控制的目的，对液位进行检测，经过液位控制器来控制调节阀，从而调节系统框图如下：q1（流量）来实现液位控制的作用。
控制器输入输出分别为：设定值与反馈值之差e t、控制量u t；执行器输入输出分别为：控制量u t、操作变量q1 t；被控对象的输入输出为：操作变量q1 t、扰动量q2 t，被控量 h；所用仪表为：控制器（例如 PID 控制器）、调节阀、液位测量变送器。
2.（4）解：控制系统框图：蒸汽流量变化被控参数：汽包水位控制参数：上水流量干扰参数：蒸汽流量变化第二章过程参数的检测与变送1.（1）答：在过程控制中，过程控制仪表：调节器、电/气转换器、执行器、安全栅等。
调节器选电动的因为电源的问题容易解决，作用距离长，一般情况下不受限制；调节精度高，还可以实现微机化。
执行器多数是气动的，因为执行器直接与控制介质接触，常常在高温、高压、深冷、高粘度、易结晶、闪蒸、汽蚀、易爆等恶劣条件下工作，选气动的执行器就没有电压电流信号，不会产生火花，这样可以保证安全生产和避免严重事故的发生。
气动仪表的输入输出模拟信号统一使用 0.02~0.1MPa 的模拟气压信号。
电动仪表的输入输出模拟信号有直流电流、直流电压、交流电流和交流电压四种。
各国都以直流电流和直流电压作为统一标准信号。
过程控制系统的模拟直流电流信号为 4~20mA DC，负载250 ；模拟直流电压信号为 1~5V DC。
1.（2）解：由式 1KC100%可得: K C 1 1 4 dt 3mA 20 比例积分作用下 u可由下式计算得出： u Kc e t T I u u u(0) 3mA 6mA 9mA 经过 4min 后调节器的输出 9mA.2.（5）解：调节器选气开型。
当出现故障导致控制信号中断时，执行器处于关闭状态，停止加热，使设备不致因温度过高而发生事故或危险。
冲量控制系统原理
锅炉三冲量控制原理及调节过程。
原理：冲量控制系统从结构上来说，是一个带有前馈信号的串级控制系统。
液位控制器LC与流量控制器FC构成串级控制系统。
汽包液位LIA2104是主变量、给水流量是副变量。
副变量的引入使系统对给水压力的波动有较强的克服能力。
蒸汽流量的波动是引起汽包液位LIA2104变化的因素，是干扰作用，蒸汽波动时，通过引入FC，使给水流量FA2101作相应的变化，所以这是按干扰进行控制的，是把蒸汽流量信号作为前馈信号引入控制的。
调节过程：根据串级控制系统选择主、副控制器的正、反作用的原则，水位控制器LC反作用选反作用，流量控制器FC为正作用，调节器为气关阀。
当水位由于扰动而升高时，因LC反作用，它的输出下降，进入加法器后，使FC给定值减小而输出增加，调节阀的开度减小，给水流量FA2101减小，水位下降，保持在设定值上；当蒸汽流量FAQ2102增加时，FC给定值增加而输出减小，调节阀的开度增加，给水流量增加，保持水蒸汽平衡，使水位不；副回路克服给水自身的扰动，要进一步地稳定了水位的自动控制；给水流量FA2101增加，FC输出增加，调节阀的开度减小，给水量减小，从而保持水蒸汽平衡。
汽包水位三冲量调节系统是指汽包水位、蒸汽流量和给水流量三个信号作用于调节器上，即三个被控变量对应一个调节器。
工作原理：汽包水位作为主信号，水位变化，调节器输出发生变化，继而改变给水流量，使水位恢复到给定值；蒸汽流量作为前馈信号，防止“虚假水位”使调节器产生错误的动作；给水流量作为反馈信号，使调节器在水位还未变化时就可根据前馈信号消除内扰，使调节过程稳定，起到稳定给水流量的作用。
汽包水位三冲量给水调节系统1、所谓冲量，是指调节器接受的被调量的信号；2、汽包水位三冲量给水调节系统由汽包水位测量筒及变送器、蒸汽流量测量装置及变送器、给水流量测量装置及变送器、调节器、执行器等组成；3、在汽包水位三冲量给水调节系统中，调节器接受汽包水位、蒸汽流量和给水流量三个信号，如图所示。
过程控制系统课后重点答案
1. 什么是对象特性？为什么研究对象特性?对象的输入变量和输出变量之间的定量关系；它使人们能更深刻的认识自动控制的本质，从而能采取有效措施提高控制质量。
2. 何为对象的数学模型？静态数学模型与动态数学模型有哪些区别？在输入（控制输入与扰动输入）作用下，其状态和输出（被控参数）变化的数学表达式；前者是在输入变量与输出变量达到平衡状态时建立的数学表达式，后者是在输出变量和状态变量在输入变量影响下建立的数学表达式。
3. 建立对象的数学模型有什么重要意义？1 设计过程控制系统及整定控制参数；2 指导生产工艺及其设备的设计与操作；3 对被控过程进行仿真研究；4 培训运行操作人员；5 工业过程的故障检测与诊断。
4.建立数学模型的方法：机理建模和实验建模5.为什么不同的过程特性与工艺要求需设计不同的控制方案？怎样理解被控过程特性是过程控制系统设计的基础？过程控制系统的过程设计正确与否，直接影响到系统能否正常投入运行，因此要求过程控制设计人员必须根据生产过程的特点，工艺特性和生产操作的规律，正确运用控制理论，设计一个正确合理的控制方案；过程控制系统的设计首先要根据工艺要求和控制目标确定系统变量，进一步根据被控过程特性用恰当的数学关系式，即所谓的数学模型来描述被控过程的变量之间的关系，只有掌握了被控过程的数学模型才能深入的分析过程的特性和选择正确的控制方案。
6.什么叫单回路系统？控制方案设计包括哪些内容？怎样理解方案设计是系统设计的核心？只有一个闭环回路的简单控制系统叫单回路控制系统；过程控制系统设计包括系统的方案设计，工程设计，工程安装和仪表调校，调节器参数整定四个主要内容；控制方案是系统设计得核心，若控制方案不正确，则无论如何选用何种先进的过程控制仪表或计算机系统，无论其安装如何细心，都不可能是系统在工业生产过程中发挥良好的控制作用，甚至系统不能运行。
7.什么是直接参数与间接参数？他们有何关系?选择被控参数应遵循哪些基本原则？直接参数，直接反应生产过程中产品质量和产量又以直接测量的参数间接参数，间接反映产品质量和产量又与直接参数有着单值函数关系，有足够大的测量灵敏度的参数间接参数必须与直接参数有单值函数关系被控参数的选择原则：1）直接参数法2）间接参数法3）被控变量必须具备足够的灵敏度和变化数值4）被控变量的选择必须考虑到工艺过程的合理性，经济性，以及国内外仪表生产的现状。
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根据图 2 的 PLC 硬件选型在 Simatic Manager 的 Hardware 中完成该项目的硬件组态 ,并设置好 从站 ET200M 和变频器的地址 。完成硬件组态后 , 在 Blocks 中插入所需的组织块 OB 、功能块 FB 和 FC、背景数据块 DB1 和 DB2 以及共享数据块 DB3 。
[ 收稿日期 ]2007206221 ; [ 修改稿收到日期 ]2007209220 [ 作者简介 ]麦雪凤 (19662) ,女 ,广西柳州人 ,高级工程师 ,主要从事过程控制教学及科研工作 。
冶金自动化 2007 年第 6 期
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基于前馈 - 串级控制的锅炉汽包水位控制系统
软件 ,用于组态过程控制点 、控制策略等 。
根据工艺过程设计操作监控界面 ,界面包括 :
基于前馈 - 串级控制的锅炉汽包水位控制系统
工艺流程 、趋势曲线 、主副回路调节面板 、变频器 状态显示及操作等 。系统运行后可完成参数的显 示 ,前馈 - 串级控制手动/ 自动方式的切换 ,液位 给定值的设定 ,主副回路参数的整定 ,变频器状态 的监控 、操作及当前频率的显示等 。
系统包括汽包水位检测 、给水流量检测 、蒸汽 流量检测 、主副调节器 、前馈控制器 、变频器等 。 其控制流程如图 2 所示 。
图 2 控制流程图
Fig 2 Control flow chart
LT101 —检测变送器 ; LC101 —主调节器 ; FT101 —电磁流
量计 ; FC101 —副调节器 ; FT102 —涡街流量计 ; FFC102 —
前馈调节器
汽包水位采用前馈 - 串级控制 ,串级控制用 2 个 PID 调节器即可实现 ,前馈控制器有动态前馈 控制和静态前馈控制两种类型 ,本控制系统由于 采用了变频水泵调节流量 ,具有响应快 、调节及时 的特点 ,降低了控制通道的时间常数 ,因此采用静 态前馈即可满足生产要求 。
静态前馈控制的传递函数为[2] :
建立组态王变量与 Step7 变量之间的数据交 换链接 。即根据控制策略组态的需要在组态王数 据词典中定义与 PLC 相连的变量名及类型 ,如液 位测量 值 在 组 态 王 数 据 词 典 中 定 义 的 变 量 名 为 PID1 PV , 变量类型为 I/ O 实型 , 连接的设备为 S72300 ,寄存器地址为 DB1. 92 ,其它的变量包括 : 液位设定值 、蒸汽流量和给水流量测量值 ,主副调 节器手动/ 自动切换按钮 ,主副调节器的比例 、积 分 、微分时间 ,前馈系数 ,变频器准备 、启动 、清错 状态 ,变频器当前频率 、当前状态等都要一一建立 链接关系 。
根据控制策略图 3 编写用户程序 ,控制策略 中的 PID 控制算法由连续控制功能块 FB41 实现 , 串级控制需 2 块 FB41 。先把 AI0 ,AI1 ,AI2 这 3 个 输入信号分别用 FC105 功能块转换为 0～100 的 值 ,以便送至 FB41 等功能块进行相应的运算 。其 中经输入处 理 的 液 位 信 号 (AI0) 送 至 主 调 节 器 PID1 的 PV2IN 端作为测量值 ,液位设定值 (由组态 王界面送来) 送至 PID1 的 SP2INT 端 ,两者偏差进 行 PID 运算 。蒸汽流量输入 (AI1) 乘上前馈系数 (用乘法块 MUL2R 实现) ,乘法块的输出与 PID1 的 输出端 LMN 的值相加 ,其相加的值送至副调节器 PID2 的 SP2IN 端作为 PID2 的设定值 ,经输入处理 的给水流量 (AI2) 送至 PID2 的 PV2IN 作为测量值 , 二者的偏差进行 PID 运算 , PID2 的输出作为最终 的输出并进行相应转换 (把 0～27 648 转换为 0～ 16 385) 后 ,经 Profibus2DP 总线送至变频器 ,从而改 变变频器的频率 ,使液位稳定在设定值上 ,满足工 艺要求 。
4 系统调试及参数整定
在上述应用程序编写完成后 ,用变频器的基 本操作面板 BOP 设置好相应的参数 (如将变频器 的操作模式设置为现场总线模式等) ,下载 Step7 程序至 CPU 运行 ,同时运行监控画面 。
将主副调节器的操作模式置为手动 , 点“启 动”按钮 ,启动变频器 ,改变变频器的频率 ,使锅炉 汽包水位达到要求设定值 0 mm(零水位) 。将模式 置为自动 ,分别用主副回路的 P , I ,D 按钮设置比 例增益 、积分时间 、微分时间 ,同时调整前馈系数 Kd ,并在实时趋势窗口观察液位曲线 ,反复调整这 几个参数 ,直到得到满意的控制效果[3] 。
Metallurgical Industry Automation 2007 No 6
频器反馈频率 ;写变频器控制字 ,包括将准备控制 字 47E、启动控制字 47F、清错控制字 4FE 均送至 PQW264 ,同时 DB3 中相应位 DB3. DBX0. 0 ,DB3. DBX0. 1 ,DB3. DBX0. 2 分别置位 ,以便在监控界面 显示变频器是处于准备 、启动还是清错状态 ,给操 作员提供操作依据 ;写变频器频率 ,通过 MOVE 和 相应的运算功能块把 PID2 的最终输出 0～27 648 转换 成 0 ～ 16 385 , 对 应 0. 0 ～ 50. 0 Hz , 送 至 PQW266 。
Abstract :In order to improve control effect and reduce failure rate ,traditional flow regulating valve was re2 placed by variable frequency water pump in drum level control system of 65 t/ h boiler based on feedforward2 cascade control in a certain smeltery. Profibus2DP fieldbus technology was used to construct the entire con2 trol system and enable it to have certain advancement and usability. Realization method and development of application software are introduced in detail ,including programming configuration method ,monitoring inter2 face design and parameter setting ,etc. Test operation shows that the system is stable and reliable ,and control effect is good. Key words :Profibus2DP ;frequency changer ;feedforward2cascade control ;drum level
经验交流
基于前馈 - 串级控制的锅炉汽包水位控制系统
麦雪凤 ,陈政强 ,彭炳华 ,廖凤依
(广西工学院 电子信息与自动控制系 ,广西 柳州 545006)
[摘 要 ]为改善设备控制效果 、降低故障率 , 在某冶炼厂 65 t/ h 锅炉汽包水位前馈 - 串级控制系统中 ,用变频 水泵代替传统的流量调节阀 ,同时采用 Profibus2DP 现场总线技术构建整个控制系统 ,使之具有一定的先进性和 实用性 。本文主要介绍其实现方法及应用软件的开发 , 包括编程组态方法 、监控界面设计 、参数整定等 。调试 运行表明 ,该系统稳定可靠 ,控制效果良好 。 [ 关键词 ]Profibus2DP ;变频器 ;前馈 - 串级控制 ;汽包水位 [ 中图分类号 ]TK22317 [ 文献标识码 ]B [ 文章编号 ]100027059 (2007) 0620051203
Boiler drum level control system based on feed for ward2cascade control
MAI Xue2feng ,CHEN Zheng2qiang ,PENG Bing2hua ,LIAO Feng2yi
(Deptartment of Electronic Information and Automatic Control , Guangxi University of Technology ,Liuzhou 545006 ,China)
来调节流量Байду номын сангаас。该系统既能消除各种扰动对水位的 影响 ,又能在蒸汽负荷变化的同时及时改变给水 流量 ,以保证汽包中物料平衡关系 ,从而保持水位 的平稳[1 ] 。
1 系统硬件配置
控制系统硬件配置如图 1 所示。上位机采用 一台工控机 ,PLC 采用西门子 S72300 系列 ,变频器 采用西门子 MM420 变频器 ,采用 Profibus2DP 总线 控制 ,实现电机的启动 、停车和调速 。PLC 控制器 与分布式 I/ O 从站 ET200M 之间采用 Profibus2DP 进行通信 ,保证过程控制数据的实时交换 。上位 监控软件采用北京亚控公司的组态王软件用于创 建用户画面等 ,下位编程软件采用西门子的Step7
随着现代工业生产过程对降低故障率 、提高 生产效率 、节能降耗等提出越来越高的要求 ,对控 制系统的精度和控制功能要求也越来越高 。为 此 ,需要在单回路的基础上 ,组成“复杂”一些的控 制系统[1] ,如前馈 、串级 、比值 、分程等控制系统 , 其中前馈 - 串级控制在石化 、冶金 、电力等过程控 制中应用越来越广泛 。目前常规的前馈 - 串级控 制仍采用调节阀作为执行机构 ,但用调节阀控制 能量损失大 ,而采用变频水泵调节流量 ,调节效果 明显 、快捷 、节能降耗 , 因此对泵 、风机等用电设 备 ,需要调节流量时 ,采用电动机调速代替阀门控 制正在成为一种趋势 。因此 ,在某冶炼厂 65 t/ h 锅炉水位前馈 - 串级控制系统中 ,采用变频水泵