组态控制技术教程项目五

1、35t/h工业链条炉计算机控制系统工业链条炉计算机控制系统的设计与调试的设计与调试 5.1：工业链条炉计算机控制系统：工业链条炉计算机控制系统的方案设计的方案设计 组态软件应用技术项目式教程组态软件应用技术项目式教程任务任务5.15.1：工业链条炉计算机控：工业链条炉计算机控制系统的制系统的方案设计方案设计 任务描述：根据控制参数确定控制方案根据控制参数确定控制方案; ;硬件设备的选型。 1234一、一、35t/h35t/h工业链条炉计算机控制系工业链条炉计算机控制系统项目任务书统项目任务书 某供热公司5号锅炉为35t/h工业链条炉，提出自动化改造。设计依据主要为35t/h蒸汽锅炉配电、自控仪

2、表修改方案书，主要技术指标及功能： （1）、保证锅炉汽包水位维持在1530mm范围内稳定运行； （2）、保证锅炉实现经济燃烧，运行过程中不出现冒黑烟现象； （3）、维持蒸汽压力在1.21.3Mpa，保证蒙牛集团的用汽需求，并且在运行过程中，炉排调节平缓，防止炉链因突然加速而断裂； （4）、应用软件应具有报警功能； （5）、应用软件应具有报表功能。二、工业链条炉工艺流程二、工业链条炉工艺流程 链条锅炉是火床燃烧炉的一种,煤在水平运动的炉排上燃烧,空气经预热器从炉排下方自下而上引入。工艺流程如图5-1所示。 原 煤 炉 排鼓 风 预热器省煤器除尘器除氧器 引 风进 水炉 膛汽包分汽缸烟囱图5-1

3、锅炉工艺流程简图三、工业锅炉的主要控制任务三、工业锅炉的主要控制任务 我们知道锅炉自动运行的主要任务是： （1）保持汽包水位在规定的范围内； （2）控制蒸汽压力的稳定； （3）控制炉膛负压在规定的范围内： （4）维持经济燃烧。 所以我们设计计算机控制系统必须按照以上原则设计。三、工业锅炉的主要控制任务三、工业锅炉的主要控制任务工业锅炉是一个复杂的调节对象，有许多个调节参数和被调节参数，还存在着错综复杂的扰动参数。这些参数的相互作用如图5-2所示。运行状况锅炉设备锅炉设备管路阻力燃烧品质汽包水位蒸汽温度蒸汽压力烟气含氧量蒸汽流量炉膛负压给水量减温水燃料量送风量引凤量一次风 图5-2锅炉输入参数与

4、输出参数之间的相互影响示意图由图中可以看出，锅炉是一个多输入、多输出、多回路、非线性的相互关联的对象，调节参数与被调节参数之间，存在着许多交叉的影响。 四、锅炉计算机控制系统的设计四、锅炉计算机控制系统的设计1、系统规模、系统规模模拟量输入点：（1）给水泵变频器输入；（2）鼓风机变频器输入；（3）引风机变频器输入；（4）炉前温度；（5）炉膛温度；（6）炉后温度；（7）主蒸汽温度；（8）省煤器出口水温；（9）给水流量；（10）蒸汽流量；（11）炉膛负压；（12）主蒸汽压力；（13）汽包水位；（14）给煤机转速；（15）炉排转速；（16）汽包压力。模拟量输出点：（1）给水泵变频器输出；（2）鼓风机

5、变频器输出；（3）引风机变频器输出；（4）给煤机转速输出；（5）炉排转速输出。模拟量输入输出表见表1 。 四、锅炉计算机控制系统的设计四、锅炉计算机控制系统的设计表5-2 锅炉计算机控制系统的模拟量输入输出变量表四、锅炉计算机控制系统的设计四、锅炉计算机控制系统的设计 2 2系统硬件配置系统硬件配置 系统硬件配置如图5-3所示，35t/h工业链条炉要求检测的信号较多，图中为该系统的主要检测信号。 控制器采用研华IPC-610，原装研华PIV工控机6006LV/6114P4/2.4G/256M DDR/40G/光驱/软驱。 A/D卡采用研华PCL-813多功能数据采集卡，性能指标：四、锅炉计算机

6、控制系统的设计四、锅炉计算机控制系统的设计炉前温度热电阻研 华 I P C 610 工 控 机研 华 数 据 采 集 卡 PCL-813主汽压力炉膛负压 主汽流量主汽温度给水流量省煤器温度炉膛温度炉后温度微压变送器压力变送器汽包水位差压变送器热电偶 D/A卡中泰PC-6323引风变频鼓风变频给水变频器给煤机转速炉排转速打印机显示器汽包压力图5-3 工业锅炉硬件系统配置图项目项目5：35t/h工业链条炉计算机控工业链条炉计算机控制系统的设计与调试制系统的设计与调试 任务任务5.2：工业链条炉计算机控制：工业链条炉计算机控制系统上位机监控软件制作系统上位机监控软件制作 组态软件应用技术项目式教程组

7、态软件应用技术项目式教程任务任务5.25.2：工业链条炉计算机控：工业链条炉计算机控制系统上位机监控软件制作制系统上位机监控软件制作 任务描述：掌握安全机制；掌握安全机制； 123一、设备定义一、设备定义1、定义数据采集卡研华PCL813在大纲下左侧选择“设备”-“板卡”，然后双击右侧的“新建”，弹出图5-4，然后我们选择研华-PCL813，单击“下一步”，给安装的设备起一个唯一的逻辑名称“pcl813”，单击“下一步”，设备地址改写为“220”，单击下一步，完成设备配置，最后的设备信息总结如图5-5所示。 图5-4设备配置向导一一、设备定义一、设备定义 图5-5 设备安装向导信息总结一、设备

8、定义一、设备定义 2、定义DA输出设备，选用中泰pc-6323A光电隔离型输出接口卡 命名逻辑名称是“pc6323”,地址设为“300”。二、监控画面组态二、监控画面组态1、主画面的设计、主画面的设计 图5-6 锅炉控制系统主画面二、监控画面组态二、监控画面组态2、 趋势曲线模块趋势曲线模块图5-7 实时曲线图二、监控画面组态二、监控画面组态2、 趋势曲线模块趋势曲线模块 图3 锅炉控制系统主画面图5-8 历史曲线图二、监控画面组态二、监控画面组态4、报警模块、报警模块 报警窗口用以反映变量的不正常变化，自动对需要的变量进行监测，当发生异常时，要在报警窗口中显示出来。报警窗口分为实时报警窗口和

9、历史报警窗口，实时报警窗口只显示当前的报警事件，要查阅历史报警事件只能通过历史报警窗口。 本系统对汽包液位、蒸汽压力、炉排转速等重要的影响锅炉安全的热工变量均设置了报警的上、下限，当这些变量越限时，采用声音提示报警，并在报警窗口以红色字体显示变量名和报警状态。如图6所示。 三、三、PIDPID控件的使用控件的使用1、选择工具箱的“插入通用控件”，弹出如图5-9（a）所示的对话框，选择“kingview PID Control”控件。点击确定，在炉膛负压控制画面中合适位置画出PID 控件，如图5-9（b）所示，双击此控件，对控件进行命名为“PID”。(a) (b)图5-9 调用PID控件三、三、

10、PIDPID控件的使用控件的使用（2）、单击鼠标左键选中画面上的PID 控件，然后点击鼠标右键，弹出快捷菜单，选择“控件属性”，弹出PID控件属性设置对话框，如图5-10所示：在“总体属性”选项卡中设置输出限幅高限为100，低限为0。图5-10 PID控件总体属性选项三、三、PIDPID控件的使用控件的使用 （3）、选择“设定/反馈变量范围”选项卡，设定输入变量范围，输出变量范围，如图5-11所示：图5-11 设定/反馈变量范围选项三、三、PIDPID控件的使用控件的使用（4）、PID控件属性变量的动画连接。需要定义一个内存实数的变量“温度设定值”，一个内存实数的“比例系数”，两个内存整数“积

11、分时间”和“微分时间”，双击PID控件，如图5-12，选择属性菜单项，进行相应的属性变量的动画连接。 图5-12 PID控件的属性变量的动画连接三、三、PIDPID控件的使用控件的使用（5）、制作PID参数设置画面，如下图5-13所示：炉膛负压显示当前的压力，控制输出值显示当前的控制输出值。比例系数、积分系数、微分系数为PID控制的控制参数设定，可以通过调节此三个参数达到最优控制效果。图5-13 PID 参数设置画面项目五：项目五：35t/h工业链条炉计算机工业链条炉计算机控制系统的设计与调试控制系统的设计与调试 任务任务5.3：工业链条炉计算机控制：工业链条炉计算机控制系统控制程序编写系统控

12、制程序编写 组态软件应用技术项目式教程组态软件应用技术项目式教程任务任务5.35.3：工业链条炉计算机控：工业链条炉计算机控制系统控制程序编写制系统控制程序编写 任务描述：12一、命令语言类型一、命令语言类型 组态王中命令语言是一种在语法上类似语言的程序，工程人员可以利用这些程序来增强应用程序的灵活性、处理一些算法和操作等。 命令语言都是靠事件触发执行的，如定时、数据的变化、键盘键的按下、鼠标的点击等。根据事件和功能的不同，包括应用程序命令语言、热键命令语言、事件命令语言、数据改变命令语言、自定义函数命令语言、动画连接命令语言和画面命令语言等。具有完备的词法语法查错功能和丰富的运算符、数学函数

13、、字符串函数、控件函数、SQL函数和系统函数。各种命令语言通过“命令语言编辑器”编辑输入，在“组态王”运行系统中被编译执行。一、命令语言类型一、命令语言类型 其中应用程序命令语言、热键命令语言、事件命令语言、数据改变命令语言可以称为“后台命令语言”，它们的执行不受画面打开与否的限制，只要符合条件就可以执行。另外可以使用运行系统中的菜单“特殊/开始执行后台任务”和“特殊/停止执行后台任务”来控制所有这些命令语言是否执行。而画面和动画连接命令语言的执行不受影响。也可以通过修改系统变量“$启动后台命令语言”的值来实现上述控制，该值置0时停止执行，置1时开始执行。二、命令语言的语法二、命令语言的语法

14、1 1、运算符二、命令语言的语法二、命令语言的语法 2 2、赋值语句 赋值语句用得最多，语法如下： 变量（变量的可读写域） 表达式； 可以给一个变量赋值，也可以给可读写 变量的域赋值。 举例说明：二、命令语言的语法二、命令语言的语法 3、If-Else 语句 IfElse 语句用于按表达式的状态有条件地执行不同的程序，可以嵌套使用。语法为： IF(表达式) 一条或多条语句； ELSE 一条或多条语句； 举例说明：二、命令语言的语法二、命令语言的语法 4、While（）语句 当while（）括号中的表达式条件成立时，循环执行后面“ ”内的程序。语法如下： WHILE(表达式) 一条或多条语句(以

15、；结尾) 举例说明：三、炉膛负压控制算法参考程序三、炉膛负压控制算法参考程序/炉膛负压控制算法采用了单PID实现，采用鼓风机调速作为前馈补偿/对炉膛负压进行中位值处理本站点ltfy5=本站点ltfy4;本站点ltfy4=本站点ltfy3;本站点ltfy3=本站点ltfy2;本站点ltfy2=本站点ltfy1;本站点ltfy1=本站点炉膛中部负压;本站点fymax1=Max(Max(Max(Max( ltfy5, ltfy4 ),ltfy3),ltfy2),ltfy1);本站点fymin1=Min(Min(Min(Min( ltfy5, ltfy4 ),ltfy3),ltfy2),ltfy1);

16、fysum= (ltfy5+ ltfy4+ ltfy3+ ltfy2+ ltfy1)-本站点fymax1-本站点fymin1;本站点fyAve=fysum/3;四、汽包水位的三冲量控制算法参四、汽包水位的三冲量控制算法参考程序考程序图5-17三冲量给水控制框图四、汽包水位的三冲量控制算法参四、汽包水位的三冲量控制算法参考程序考程序 所谓三冲量，是引入了三个测量信号：汽包水位、给水流量和蒸汽流量。整个控制系统形成两个闭合回路。其一是给水流量测量装置、调节算法、给水变频器构成的回路，称为水流量回路，也称内回路，其作用是消除给水侧的扰动，稳定给水流量，在水位控制中起辅助作用；其二是由水位变送器、调节

17、算法、整个内回路及对象控制通道所构成的回路，称水位回路，也称外回路，其作用是消除各种扰动对水位的影响，维持汽包水位接近给定值。蒸汽流量信号是前馈信号。在回路中只形成开环，不影响上面两个闭环的稳定性。它在系统中的作用有两个：其一是改善蒸汽量干扰下对水位的控制品质，克服虚假水位所引起的调解算法的误动作操作输出；其二是与给水流量信号配合，达到希望的水位静特性。四、汽包水位的三冲量控制算法参四、汽包水位的三冲量控制算法参考程序考程序表5-7实现汽包水位三冲量控制算法定义的内部变量表表5-7实现汽包水位三冲量控制算法定义的内部变量表四、汽包水位的三冲量控制算法参四、汽包水位的三冲量控制算法参考程序考程序

18、 具体编程过程采用实际软件演示。项目五：项目五：35t/h工业链条炉计算机工业链条炉计算机控制系统的设计与调试控制系统的设计与调试 任务任务5.4：工业链条炉计算机控制：工业链条炉计算机控制系统调试系统调试 组态软件应用技术项目式教程组态软件应用技术项目式教程任务任务5.45.4：工业链条炉计算机控：工业链条炉计算机控制系统调试制系统调试 任务描述：各个被控变量的实时曲线采样。各个被控变量的实时曲线采样。 123一、系统硬件的相关设置和测试一、系统硬件的相关设置和测试 1 1、 研华研华PCL-813PCL-813的设置和测试的设置和测试 1 1）、开关和跳线的设置）、开关和跳线的设置 面板上

19、有一个面板上有一个DIPDIP开关，这个开关是用来选择设置开关，这个开关是用来选择设置PCL-813PCL-813在计算机上的基地址；在计算机上的基地址；JP100JP100用来设置单极性或双极性输用来设置单极性或双极性输入模式。入模式。 2 2）、）、I/OI/O地址的选择地址的选择 地址的选择可通过面板上的6位DIP开关SW1的设置来设定。PCL-813的有效地址范围是000到3F0（十六进制），初始默认地址为220，您可以根据系统的资源占用情况，给PCL-813分配正确的地址，按照图1来设置它的地址。 一、系统硬件的相关设置和测试一、系统硬件的相关设置和测试图5-18 PCL-813 I

20、/O地址设置一、系统硬件的相关设置和测试一、系统硬件的相关设置和测试 3）板卡的测试 采用研华提供的测试软件Device Manager进行测试。图5-19 研华板卡添加界面测试过程采用实际的软件演示测试过程采用实际的软件演示图5-20 研华板卡测试界面 一、系统硬件的相关设置和测试一、系统硬件的相关设置和测试 2 2、 中泰中泰PC-6323PC-6323的设置和调试的设置和调试 PC-6323PC-6323主要可调整元件位置见图主要可调整元件位置见图5-215-21。图图5-21 5-21 主要可调整元件位置图主要可调整元件位置图一、系统硬件的相关设置和测试一、系统硬件的相关设置和测试 2

21、 2、 中泰中泰PC-6323PC-6323的设置和调试的设置和调试第一要进行输出方式和范围的设定，CZ1ACZ8A为D/A输出量程选择插座，CZ1BCZ8B为D/A输出方式选择插座，两者应配合使用。其中CZ1对应D/A1、CZ2对应D/A2。8路D/A可以选择相同或不同的输出方式和范围，互不影。使输出为420mA各组插座的使用方法见图5-22所示。图5-22 420mA输出方式的设置一、系统硬件的相关设置和测试一、系统硬件的相关设置和测试 2 2、 中泰中泰PC-6323PC-6323的设置和调试的设置和调试 PC-6323模出调整： 基准源的调整； 零点调整； 满度调整； 二、各控制系统的

22、调试二、各控制系统的调试 1 1、 汽包水位控制系统的整定汽包水位控制系统的整定 要使串级控制的性能达到预期的指标，其主副控制器的PID控制参数必须整定得当，在锅炉汽包水位的控制中，大部分采用两步整定法整定控制参数，其具体实现方法如下： 水位控制系统的主副对象时间常数之比大约都在310范围内，适合使用两步整定法。二、各控制系统的调试二、各控制系统的调试 1、 汽包水位控制系统的整定汽包水位控制系统的整定 第一第一,在工况稳定、主副回路闭合的情况下在工况稳定、主副回路闭合的情况下,主控主控制器为纯比例运行。比例度制器为纯比例运行。比例度1 = 100 %。关掉副。关掉副调节器的积分和微分作用调节器的积分和