换热站自控系统设计

经典word整理文档，仅参考，双击此处可删除页眉页脚。本资料属于网络整理，如有侵权，请联系删除，谢谢！1.1、背景我国城市集中供热发展很快，1997年全国集中供热面积为80747万㎡，比1996年增加了9.96%。到了1998年，全国有286个城，已占华北、东北、西北、山东、河南等采暖地区实有房屋面积的1/4以上。8.63.5万公里随着我国加入WTO以来，我国人民基本实现了小康水平，随着人民生活水平的进础抓起在城市建立了各种供热站以实现城市人们的保暖问题。供热行业大力推广计算机控制技术必将是今后的发展方向。1.2制难，浪费热能。是最初电厂余热福利供热的产物。后来开始收费，才有热力公司。随着商品经济发展，热商品化，热力公司开始提高供热质量，才有直供站，集中供热是发展方向，间供站为主。间供站原理：电厂为一次线，小区为二次线，热源（电厂）热网（一二次线管网）热用户（居民楼和单位）连接处为热力站。设备有：板式换热器，循环泵，一二次线除污器，补水泵，水箱，计量表，１控制阀门等。就是换热的地方把有热电场产生的高温蒸汽传输到各个居民小区里将蒸把高温蒸汽转换汽的热量传送到小区管网中个人理解就像一个变压器一样成七八十度的水再供暖。1.31、实现二次热网的控制，保证热网的水力平衡、热力平衡，是整个热网安全、节能、高效、平稳的运行，使热能均匀分布，保证供暖效果。2、数据采集：按照指定或系统默认巡检方式，对各个监测点进行数据采集。3、显示：监测显示一次供水温度，一次回水温度，二次供水温度，二次回水温度，室外温度，一次供水压力，变频器状态（起/停，泵速，故障报警）4、报警及故障处理：系统发生故障时，报警信号显示、标示。5、数据通讯：发送数据、接收数据及接收控制指令、纠错、检错，实现换热站与供热站之间的远程数据通讯。6、可进行手动/自动的无扰切换。2.1、二次供水温度自动控制系统1-12为换热站温度控制系统２统框图。一次给水控换热器温度信号反图2换热站供热系统框图、变频定压控制系统为了保持热网运行的稳定性，热网补水系统还应保持一定的水压，即保持系如图3。变频器调节器补水泵压力传感器图3变频调速定压调节框图变频定压工作原理如图4所示，在系统的供、回水干管之间连接一根旁通３图4变频定压工作原理的各项参数发送到供热站。接受供热站发来的指令。2.3、控制算法换热站微机监控系统的控制对象为供热管网，管网面积大，分布不均匀，随高热网的热效率显得更为要。PID调节器是按偏差的比例、微分、积分进行控制的调节器，它是连续系统中技术成熟、应用最为广泛的一种调节器。它的结构简单，参数易于调整，在长期应用中已积累了丰富的经验。但是，PID调节器对非线性、时变的复杂系统和化到一定程度后，原来整定好的控制参数就不再适用，这时，传统的PID控制问题，设计了一种模糊参数自适应PID控制器，根据换热器的实际响应，通过模糊规则进行推理和决策，在线整定PID控制器的三个参数，以实现对换热站温度的自适应控制。常规PID控制器是过程控制中应用最为广泛最基本的—种控制器，它具有简单、稳定性好、可靠性高的特点，而且PID调节规律对相当多的工业控制对控制效果，其调节过程的品质取决于PID控制器各个参数的整定．即使在现代控制飞速发展的今天，仍有90%以上的控制回路采用PID控制。但是，常规的PIDPID控制器不能在线整定参数：并且常规PIDPID参数不是整定困难就是根本无法整定，因此不能得到预期的控制效现象。但模糊控制器对复杂的和模型不清楚的系统都能进行简单而有效的控制，所以如果把两者结合起来，就可以构成兼有两者优点的模糊PID(Fuzz-PID)控制器。本文主要介绍利用模糊控制器来给PID控制器在线自整定PID参数，组成６模糊参数自适应PID控制器的设计方法。三、控制系统硬件和软件设计3.1、换热站微机监控系统硬件原理如图8所示。从传感器采集的各个模拟量信号进入模拟多路开关CD4051，经I/V变换、放大后，利用AD0809A／D转换器将模拟信号转换为数字量信号，以供控制、运算处理模块使用。控制、运算处理模块是整个硬件电路的核心部分，选用AT89C51单片机作主处理器，并采用可编程逻辑器件8255A，来完成接口／o线的扩展及多种逻辑功能的实现。8位例COMS微处理器AT89C51作为主机，它内部有4K的程序存储器。该器件采用ATMEL公司的高密度、非易失存储器制造技术制造，与工业标准的“指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪速存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51入式控制系统提供了一种灵活性高而廉价的方案。AT89C51硬件结构有如下一些主要特点：(、有4K字节的闪速存储器和128字节内部数据存储器(RAM)容量。AT89C51单片机内的／0口的数量和种类较多且齐全，尤其是它有一个全双工的串行口。该串口是利用两根／0口线构成，有四种工作方式，可通过编程选定，AT89C51共有32根／0线．、AT89C51可对64KB的外部数据存储器寻址且不受该系列中各种芯片型号的影响，而对程序存储器是内外总空间为64KB寻址范围。８1、存储器扩展电路AT89C51片内有4K字节闪速程序存储器，128个字节数据存储器RAM。2764AEPROM6264静态RAM作为扩展的数据存储器湖。2、模拟量输入电路换热站监控系统中共有8个测点，各测点如表1所示。如果每一路都单独采用各自的输入回路，即每一路都采用放大、采样／保持／D等环节，不仅成用CD4501多路模拟开关，它是单端的8通路开关，具有双向转换功能。它采用16条双引脚的双列直插式封装。CD45018个开关电路组成的。电平转换单元可实现COMS到TTL逻辑电平的转换功能。因此，其输入电平范围宽，数字量信号电平幅度可为3-20V，模拟量信号的峰一峰值可达20V。其译码器具有禁止功能，便于对通道状态的控制和通道数的扩展。考虑到AT89C51为8位单片机，采用8位的／D转换器其接口电路最简单，可直接挂在数据总线上。另外温度、压力等都属缓变参量，中速的逐次逼近型／D8位ADC0809A／D前最流行的中速廉价型单通道8位全MOS／DADC0809A／D转换器片内带有锁存功能的8路模拟开关，可对8路0～5v的输入模拟电压信号分时进行转换，片内具有多路开关的地址译码和锁存电路、比较器、256R电阻T型网络、树状电子开关、逐次逼近寄存器SAR、控制与时序电路等，输出具有TTL三态锁存缓冲器，可直接连接到单片机数据总线上。１０1、系统监控主程序流程图图10图112、控制程序流程图4、补水泵、循环泵切换模块流程图测到的现场压力信号之差AP来控制的。当AP>0时，增加输出电流的大小，提AP<0，量仍不足以使AP--0，则该台变频泵切换至工频，而增加下一台泵为变频工作；如果实际压力太大，本台调速泵调整到最小供水量仍不足以使AP=0，则关闭上次转换成工频的水泵，再进行调整。这样，每台泵在工频和变频之间切换，做到先开先停，后开后停，即所谓的循环调频，各泵均衡运行，合理利用资源，延长泵的使用寿命，减少维护量和维护费用圈。水泵切换程序如图14所示。-20"C以下，开启三台循环泵；气温在一20"C～10"C时，则开启两台循环泵；气温在一10"C以上时，开启一台循环泵．循环泵切换程序如图15所示．定的冗余，随着换热站设计规模的不同，环境的变化，用户对舒适性要求不同，希望系统也能随着调整。因此在软件设计上，采用结构化和模块化的设计方法，使得程序简单易懂，便于整个系统软件的更新升级和及时维护。１７四、心得与体会可以巩固以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的的人来说更重要的不是知识或技能，而是克服困难的信心。实践证明看似“莫名其妙”的错误只要坚持尝试必定有办发解决，应灵活地从各方面找原因而不是一味归咎于试验仪器或软件平台。五、参考文献1、郑学坚主编.微型计算机原理及应用.北京：清华大学出版社.2