组态软件应用技术项目式教程 教学课件 ppt 作者 刘勇 组态控制技术教程ppt项目五

项目五：35t/h工业链条炉计算机控制系统的设计与调试 任务5.1：工业链条炉计算机控制系统的方案设计,组态软件应用技术项目式教程,任务5.1：工业链条炉计算机控制系统的方案设计,任务描述：,根据控制参数确定控制方案;,了解工业链条炉生产工艺;,工艺要求分析；,硬件设备的选型。,1,2,3,4,一、35t/h工业链条炉计算机控制系统项目任务书,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,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。,烟囱,图5-1 锅炉工艺流程简图,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,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。,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,1、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,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,2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、锅炉计算机控制系统的设计,图5-3 工业锅炉硬件系统配置图,项目5：35t/h工业链条炉计算机控制系统的设计与调试 任务5.2：工业链条炉计算机控制系统上位机监控软件制作,组态软件应用技术项目式教程,任务5.2：工业链条炉计算机控制系统上位机监控软件制作,任务描述：,掌握安全机制；,PID控件的使用；,板卡设备的定义；,1,2,3,一、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,图5-5 设备安装向导信息总结,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,1、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,2、 趋势曲线模块,图5-7 实时曲线图,二、监控画面组态,2、 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,4、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、PID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、PID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、PID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、PID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、PID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,项目五：35t/h工业链条炉计算机控制系统的设计与调试 任务5.3：工业链条炉计算机控制系统控制程序编写,组态软件应用技术项目式教程,任务5.3：工业链条炉计算机控制系统控制程序编写,任务描述：,根据系统控制方案编写脚本语言控制程序。,掌握组态王脚本语言语法；,1,2,一、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、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,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,1、运算符,二、命令语言的语法,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,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,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；结尾) 举例说明：,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);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考程序,具体编程过程采用实际软件演示。,项目五：35t/h工业链条炉计算机控制系统的设计与调试 任务5.4：工业链条炉计算机控制系统调试,组态软件应用技术项目式教程,任务5.4：工业链条炉计算机控制系统调试,任务描述：,各个被控变量的实时曲线采样。,各个控制回路的参数设置；,板卡设备的校准及地址参数设定；,1,2,3,一、系统硬件的相关设置和测试,1、 研华PCL-813的设置和测试1）、开关和跳线的设置 面板上有一个DIP开关，这个开关是用来选择设置PCL-813在计算机上的基地址；JP100用来设置单极性或双极性输入模式。 2）、I/O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,图5-18 PCL-813 I/O地址设置,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,图5-20 研华板卡测试界面,一、系统硬件的相关设置和测试,2、 中泰PC-6323的设置和调试PC-6323主要可调整元件位置见图5-21。图5-21 主要可调整元件位置图,一、系统硬件的相关设置和测试,2、 中泰PC-6323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,2、 中泰PC-6323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、各控制系统的调试,1、 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,1、 汽包水位控制系统的整定第一,在工况稳定、主副回路闭合的情况下,主控制器为纯比例运行。比例度1 = 100 %。关掉副调节器的积分和微分作用,副调节器的比例度置于较大数值,将系统投入运行,待工况稳定后,对设定值作阶跃扰动。然后观察副变量T2 的响应,若响应振荡衰减太快,就减小比例度;反之,则增大比例度。如此反复,直至出现衰减比为41 的振荡过程,记下此时的比例度值,以及振荡周期值T2S ,然后就把副控制器就设定为纯比例调节器,比例度为,二、各控制系统的调试,1、 汽包水位控制系统的整定,第二,工况稳定后,主副回路照样闭合,使之调节