先进控制策略在火电厂DCS中的应用补充内容1
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+IOUT -IOUT
+VS GND
… … (共5个4021）
ADA
M402 1
DATA+ DATA-
+IOUT -IOUT
+VS GND
电源 +
(+10V～
_
+30V)
通道？
通道？
日立AI端子板 通道？
（共使用5个通道）
可靠性措施
网络安全：使用带防火墙的路由器（安奈特）， 实现由5000系统到优化系统的单向数据通信（操 作员站的数据发送部分外请日立公司实现）。
被控对象模型辨识
系统仿真
系统优化整定
现场设置调试 系统投运
左再热汽温（490-540°C) 左再热汽温设定（490-540°C)
左热喷水后汽温（335-385°C) 左再热喷水流量（5-25吨/小时)
左再热喷水指令（25-50%)
右再热设定（490-540°C)
右再热汽温（490-540°C) 实发功率（100-200MW)
控制效果差，降低了系统鲁棒性； （2）对外扰的抑制能力仍需经滞后才起作用。
引入自适应算法后，预估模型通过在线跟 踪，实时保持与被控对象的一致
常 规 控 制 部 分
R
自 适 应 控 制 算 法
自适应预估系统原理图
Gc (s)
自适应 前馈
Y
KG ( s )e s
Gm (s)
Ym
e ms
Km
e
Ym
Smith预估算法
外扰
r(t)
PID
Gp(s)e s
y(t)
Gp(s)
e s
r(t)
PID
等效 y(t)
Gp(s)
特点：等效控制对象不包含纯滞后
（1）模型预估了控制作用的效果，使反馈通道加快； （2）系统稳定裕量增大，PID控制作用可以设计更强。
问题：（1）要求预估模型与过程对象一致，模型不准时
研华模拟量 输出模块
（优化系统侧）
通信网络结构
优化系统通讯用路由器
POCi
POC1
管理网
MIS 通讯用路由器
优化系统
HIACS系统 POCj
常 规 控 制 部 分
R
自 适 应 控 制 算 法
再热喷水自适应系统框图
Gc1(s)
自适应 前馈
G p1 ( s ) U
Gc2 (s)
Y Gp2 (s)
Gm (s)
Km
Ym
e ms
e
Ym
Km
自适应律
图7713修改（左再热主调）
左再热汽温度
A312
DF
AW
左再热自适应前馈
FG
04
A109 X PIF F Z 10
串级设定
图5609修改（主汽压力主调） 删除原图中：A07F、A082、D722、D723、D724、D725、D726
…… …
…
主汽压自适应前馈
Km
自适应律
典型案例一
石景山电厂200MW机组大滞后系统的 自适应改造
系统总体结构
操作员站 工程师站 ……
MIS系统
路由1
路由2
离线优化整定装置 (笔记本电脑）
高速控制冗余环型网络 系统控制站 … … 系统控制站
（局域以太网，UDP协议）
在线自适应 控制计算
（工控机）
自适应前馈补偿
AI模件 （HIACS-5000侧）
算法部分：自适应以前馈形式出现，保留了系统 组态设计，前馈作用在稳态时输出为零。
自适应输入：采用ADAM模块，具有自保持能力， 工控机死机或断电均不影响系统正常运行。
限幅措施：每个自适应前馈前设计可调增益和零 点的FG块。
项目实施步骤
动态特性试验
（从路由中获取采集数据）
（硬件安装及通 信网络调试后）
先进控制策略在火电厂DCS中的应用 ——模型参考自适应系统的应用
（田 涛）
华北电力大学
Fra Baidu bibliotek
内容要点：
控制算法：模型参考自适应方法 硬件系统结构 可靠性措施 典型案例
控制算法
模型参考自适应预估控制算法由已故的杨 志远教授首次1992年提出，并先后成功应用于 宁夏大坝、辽宁朝阳、北京石景山等十多个电 厂的主汽温、再热汽温、燃烧协调等上百个控 制回路中，取得了良好的控制效果，是华北电 力大学承担的国家863计划项目“先进控制策 略在大型火电机组DCS中的应用及控制软件包 的开发”（项目编号863-511-820-036）的两项 核心技术之一，该项目曾获2001年度原国家电 力公司中国电力科学技术二等奖和北京市科技 进步二等奖。
x2
X PIF F
ASW
x1
Z
给煤指令
SW
锅炉燃料自动 SW
D7B3
端子柜中导轨安装
工控
计算 机
ADA
M452 0
DATA+
DATA-
RS- 电缆 RS-
232
232
插头 （黑） 插头
+VS GND
ADA
M402 1
DATA+ DATA-
+IOUT -IOUT
+VS GND
ADA
M402 1
DATA+ DATA-
功率指令（100-200MW)
左再热汽温（520-570°C)
左再热汽温（520-570°C)
再热汽温（450-550ºC） 功率（100-300MW) 主汽压（0-20Mpa) 给煤量（0-100吨/小时）
汽机主指令（0-100%） 实发功率（0-200MW）
功率指令（0-200MW） 总给煤量（50-250吨/小时）
机前压力（11-16MPa） 机前压力设定（11-16MPa）
实发功率（125-175MW) 功率指令（125-175MW)
机前压力（11-16MPa) 机前压力设定（11-16MPa)
总给煤量（80-180吨/小时)
实发功率（0-200MW) 功率指令（0-200MW)
右主汽温设定（510560°C)
A33D A092
ADD
锅炉主控前馈
A089
1#磨投入
DB85
D722 PDF
SW=1
A082 FG
A0AD AW
5#磨投入
DB89
D726 PDF
SW=1
A08E AW
A094 X PIF F Z
A091 X PIF F Z
A0AE SG
D727
OR
x1 A0AF SUB
x2
A07F
TD
A35B
A0B4
右主汽温（510-560°C)
左主汽温设定（520-570°C)
右主汽温（510-560°C)
+VS GND
… … (共5个4021）
ADA
M402 1
DATA+ DATA-
+IOUT -IOUT
+VS GND
电源 +
(+10V～
_
+30V)
通道？
通道？
日立AI端子板 通道？
（共使用5个通道）
可靠性措施
网络安全：使用带防火墙的路由器（安奈特）， 实现由5000系统到优化系统的单向数据通信（操 作员站的数据发送部分外请日立公司实现）。
被控对象模型辨识
系统仿真
系统优化整定
现场设置调试 系统投运
左再热汽温（490-540°C) 左再热汽温设定（490-540°C)
左热喷水后汽温（335-385°C) 左再热喷水流量（5-25吨/小时)
左再热喷水指令（25-50%)
右再热设定（490-540°C)
右再热汽温（490-540°C) 实发功率（100-200MW)
控制效果差，降低了系统鲁棒性； （2）对外扰的抑制能力仍需经滞后才起作用。
引入自适应算法后，预估模型通过在线跟 踪，实时保持与被控对象的一致
常 规 控 制 部 分
R
自 适 应 控 制 算 法
自适应预估系统原理图
Gc (s)
自适应 前馈
Y
KG ( s )e s
Gm (s)
Ym
e ms
Km
e
Ym
Smith预估算法
外扰
r(t)
PID
Gp(s)e s
y(t)
Gp(s)
e s
r(t)
PID
等效 y(t)
Gp(s)
特点：等效控制对象不包含纯滞后
（1）模型预估了控制作用的效果，使反馈通道加快； （2）系统稳定裕量增大，PID控制作用可以设计更强。
问题：（1）要求预估模型与过程对象一致，模型不准时
研华模拟量 输出模块
（优化系统侧）
通信网络结构
优化系统通讯用路由器
POCi
POC1
管理网
MIS 通讯用路由器
优化系统
HIACS系统 POCj
常 规 控 制 部 分
R
自 适 应 控 制 算 法
再热喷水自适应系统框图
Gc1(s)
自适应 前馈
G p1 ( s ) U
Gc2 (s)
Y Gp2 (s)
Gm (s)
Km
Ym
e ms
e
Ym
Km
自适应律
图7713修改（左再热主调）
左再热汽温度
A312
DF
AW
左再热自适应前馈
FG
04
A109 X PIF F Z 10
串级设定
图5609修改（主汽压力主调） 删除原图中：A07F、A082、D722、D723、D724、D725、D726
…… …
…
主汽压自适应前馈
Km
自适应律
典型案例一
石景山电厂200MW机组大滞后系统的 自适应改造
系统总体结构
操作员站 工程师站 ……
MIS系统
路由1
路由2
离线优化整定装置 (笔记本电脑）
高速控制冗余环型网络 系统控制站 … … 系统控制站
（局域以太网，UDP协议）
在线自适应 控制计算
（工控机）
自适应前馈补偿
AI模件 （HIACS-5000侧）
算法部分：自适应以前馈形式出现，保留了系统 组态设计，前馈作用在稳态时输出为零。
自适应输入：采用ADAM模块，具有自保持能力， 工控机死机或断电均不影响系统正常运行。
限幅措施：每个自适应前馈前设计可调增益和零 点的FG块。
项目实施步骤
动态特性试验
（从路由中获取采集数据）
（硬件安装及通 信网络调试后）
先进控制策略在火电厂DCS中的应用 ——模型参考自适应系统的应用
（田 涛）
华北电力大学
Fra Baidu bibliotek
内容要点：
控制算法：模型参考自适应方法 硬件系统结构 可靠性措施 典型案例
控制算法
模型参考自适应预估控制算法由已故的杨 志远教授首次1992年提出，并先后成功应用于 宁夏大坝、辽宁朝阳、北京石景山等十多个电 厂的主汽温、再热汽温、燃烧协调等上百个控 制回路中，取得了良好的控制效果，是华北电 力大学承担的国家863计划项目“先进控制策 略在大型火电机组DCS中的应用及控制软件包 的开发”（项目编号863-511-820-036）的两项 核心技术之一，该项目曾获2001年度原国家电 力公司中国电力科学技术二等奖和北京市科技 进步二等奖。
x2
X PIF F
ASW
x1
Z
给煤指令
SW
锅炉燃料自动 SW
D7B3
端子柜中导轨安装
工控
计算 机
ADA
M452 0
DATA+
DATA-
RS- 电缆 RS-
232
232
插头 （黑） 插头
+VS GND
ADA
M402 1
DATA+ DATA-
+IOUT -IOUT
+VS GND
ADA
M402 1
DATA+ DATA-
功率指令（100-200MW)
左再热汽温（520-570°C)
左再热汽温（520-570°C)
再热汽温（450-550ºC） 功率（100-300MW) 主汽压（0-20Mpa) 给煤量（0-100吨/小时）
汽机主指令（0-100%） 实发功率（0-200MW）
功率指令（0-200MW） 总给煤量（50-250吨/小时）
机前压力（11-16MPa） 机前压力设定（11-16MPa）
实发功率（125-175MW) 功率指令（125-175MW)
机前压力（11-16MPa) 机前压力设定（11-16MPa)
总给煤量（80-180吨/小时)
实发功率（0-200MW) 功率指令（0-200MW)
右主汽温设定（510560°C)
A33D A092
ADD
锅炉主控前馈
A089
1#磨投入
DB85
D722 PDF
SW=1
A082 FG
A0AD AW
5#磨投入
DB89
D726 PDF
SW=1
A08E AW
A094 X PIF F Z
A091 X PIF F Z
A0AE SG
D727
OR
x1 A0AF SUB
x2
A07F
TD
A35B
A0B4
右主汽温（510-560°C)
左主汽温设定（520-570°C)
右主汽温（510-560°C)