基于PLC的锅炉燃烧控制系统设计-09外文资料中文译文

基于ControlLogix5550 PLC的锅炉水位控制

系统

摘要本文是基于EFPT过程控制设备的研究设计。实际工业领域的设计，已经模拟和相应的建模beencarried锅炉水位系统。然后适当的PID参数已整理出ControlLogix5550PLC已被用来控制整个锅炉水位系统。最后，相应的控制界面建立好了，锅炉水位也已在安全和精确控制下

关键词：EFPT，PID控制，建模，锅炉水平;

1引言

工业锅炉水位控制的任务是维持一个动态的平衡，通过控制水的流量和蒸发，使汽包水位保持在技术水平，这是确保锅炉安全运行的必要条件和主要指标之一。锅炉水位太高会影响汽水分离的效果，但太低了，也会破坏循环周期，甚至导致锅炉爆炸。为了确保安全和高效的生产，必须严格控制锅炉水位，保持恒定或在一定的范围内变化。

使用Logix5550 PLC的I / O模块，控制器，把罗克韦尔自动化公司推出EFPT过程控制实验装置作为控制对象，该系统带来了在一个小型锅炉系统的精确控制，把传感器和执行器的锅炉水位用于工业生产。

2系统概述

该系统由EFPT过程控制设备，变频器，Logix5550 PLC和一台电脑组成。EFPT过程控制设备是模拟加热和一个微型小锅炉的供水和排水系统。在工业生产中使用的传感器和驱动器在一个小型锅炉系统，实现过程控制。执行机构包括不仅仪表，还有AC逆变器，加热控制器，加热器等。该系统通过一个小型锅炉供热，供水和排水系统，是可靠和视觉模拟的工业现场。

选定锅炉水位为控制变量。被控对象组成的水槽，磁力泵，锅炉和管道阀门。微硕士6SE9214-ODA40变频器作为执行机构采取Logix5550控制锅炉水位。组态软件RSView32和触摸屏PanelView1000相结合，实现实时监控。在设计上，

设计简单的单回路锅炉液位值调整被选定为研究对象。该系统的组成如图1。

图1锅炉水位设定值调节系统

变频器作为执行机构的设计，直接接收PLC的类比I / O端口输出，并转换成使变频器频率带动扬程水泵三相电机，改变进气口，锅炉水位调整到在最后的动态平衡。和配置软件用于监控画面设计，以实现计算机和触摸屏的锅炉水位长途和现场监测。

3建立被控对象的数学模型

建立控制系统数学模型的主要任务之一是确定被控对象的数学模型。一般来说，建立过程控制的数学模型的基本方法有两种：机理分析与实验方法。然而，为控制对象，其结构和内部流程是非常复杂的，它是很难确定的对象，只是通过自身内部的物理过程，并解决了系统的微分方程。此外，考虑非线性因素，分析机制，用一些数学推导的近似和假设。虽然这些近似和假设有实践基础，但不能完全反映实际情况，甚至造成不可估量的影响。

因此，在本设计中，选择实验方法建立被控对象的数学模型。这种造型的基础上，在实际生产过程中，也就是说，建立数学模型为控制对象，通过过程识别和参数估计的输入和输出。在这个设计中，阶跃响应曲线法用于识别过程的数学模型。20Hz的阶跃扰动输入信号施加到被控对象，并且，随着时间的

变化可以映射输出的响应曲线。经过分析，控制对象的传递函数可以被定义。在实验的过程中，对象进行了多次测试。使用RSLogix5000趋势的监测功能曲线，10多个被控对象的阶跃响应曲线已被记录。平均，稳定时间，所有的参数：TS≈821.525s，稳定值：H（∞）= 58.5，高峰时间：TP = 394.4s超调量：σ≈29％。根据理论分析，控制对象是最有可能的二阶对象。

然而，区别是非常明显的理想二阶被控对象的阶跃响应曲线和实际曲线之间。所以理想的曲线不能反应其实际的特点。据推断，控制的对象可能是第二阶控制对象，其中包括零。的尝试和错误的方法和MATLAB仿真工具，用于获取曲线的参数接近被控对象的响应曲线的平均动态参数。如图2所示

可根据以下规则做一些调整：

1）当零接近虚轴，稳定时间将更长，冲会更大，高峰时间会更小。与零闭幕虚轴，效果更明显。

2）闭环主导根尖动态性能的影响是增加的高峰时间，减少超调量和调整时间。非参数模型来描述受控对象。换句话说，其中约描述受控对象的阶跃响应曲线是由于控制对象的复杂性和不确定性。

4 安装控制器参数

4.1控制算法的选择

近似被控对象的数学模型建立后，形成一个完整的反馈控制系统，可以提高开环控制系统的性能。PID是一个理想的控制律，积分引入的比例，这可以消除残差，加上衍生的行动，这也提高了系统的稳定性的基础。根据控制对象的特点和实验室条件下，建立一个单一的闭环反馈控制回路为控制对象，PID 算法用于实现锅炉水位控制。水平控制示意图如图3

在一定程度上打开出口阀，使液压放电不变。水位在给定体积的反馈比较的过程变量，可以得到的偏差。PID指令PID运算上的偏差，其结果是控制变量，因此可以改变变频器的频率来控制泵的转速。如果液面偏高，结果使控制变量较小，流入率降低，使液面降低，如果是偏低的水平上，结果使控制变量较大，增加的流入率，高液位。

4.2 PID参数整定

由于控制对象的传递函数包括一个零的二阶环节，计算工作负荷相当大，无论在理论方法使用时调整PID参数根轨迹法，频率特性法。和过程的数学模型只能反映动态参数的约，所以这是由理论计算得到的参数值的可靠性并不十分准确，将在现场不断调整。因此，工程参数优化选择，以寻求在设计PID参数。工程优化的常用方法是动态特性参数，稳定的边界法，衰减曲线法和外地经验，设置方法等，在PID参数的过程中，4:1衰减曲线法通过。步骤如下： 1）在封闭系统中，调节器的积分时间设定最大（TI≈∞）和微分时间TD 设置为零（TD = 0）。比例的巨大价值，多次执行给定值扰动实验，这一比例将逐渐减少，直到记录曲线呈现到4:1削弱。然后，这一比例称为4:1削弱比例σS两个相邻波峰之间的距离被称为阻尼周期Ts。在实验中，水平的定量检测为200mm，然后得到系统的响应曲线和重组4:1衰减曲线（粗红线图4

测量：δS≈8，TS≈2.2;

2）根据下面的公式，每个参数的监管

δ= 0.8，δS≈6.4;

TI = 0.3，TS≈6.6; T