第1章 概述示例2.ppt

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1、第一章计算机控制系统概述之二杨根科上海交通大学自动化系2005年9月1内容提要计算机控制技术的基本概念、特点典型工程实例等作简要介绍，以作为整个课程教学的“向导”。2一计算机控制技术的一般概念受控对象控制基本结构控制过程的基本步骤控制目的31典型工业受控对象连续过程：不间断的生产过程如：火电厂的锅炉燃烧过程、脱硫过程、合成氨的生产过程;该过程中典型的控制量有:温度、时间、压力、流量、速度、成分等随时间变化的量。本课程主要讲述该过程的控制技术离散过程批次（量）过程42计算机控制系统的基本结构闭环控制结构：5实时数据采集（输入）实时计算（算法）实时控制（输出）信息管理与协调3控制过程的基本步

2、骤63计算机过程控制目的降低原材料消耗提高生产率提高产品质量减轻劳动强度实现其他要求（如环保）7二典型工业控制实例燃煤锅炉的计算机控制系统循环流化床干法烟气脱硫控制系统8实例一:燃煤链条锅炉的计算机控制9煤块→炉排→在炉膛燃烧→加热汽包→产生蒸气空气→鼓风机→空气预热器→炉膛引风→省煤器→除尘脱流→引风机→烟囱水→给水泵增压→省煤器预热→汽包水位煤量调节：通过改变炉排走速实现送风量调节：调节鼓风挡板开度或变频调节引风量调节：调节引风挡板开度或变频调节给水调节：保持汽包水位在允许的范围内工作过程简单描述2/10特点：蒸汽负荷变动频繁且不稳定控制系统设计目标：节煤蒸汽压力稳定，温度满足要求可靠

3、性高，维修、操作方便系统特点和控制目标3/11四个相互关联的子系统：汽包水位控制炉膛负压控制热负荷控制燃烧经济性控制四个调节量：给水量送风量引风量给煤量子系统与控制量4/12汽包水位控制系统5/汽包水位是一个很重要的参数水位过高—蒸汽容积减小，影响汽包的汽水分离，产生蒸汽带水水位过低—汽包本身较小，负荷蒸汽变化大，水量变化速度快，容易全部气化，出现脱水现象，引起事故。水位调节任务：保持水位在允许范围内;保持给水量稳定13单冲量调节方案6/14双冲量调节方案7/控制器执行器汽包XWHH水位-前馈15三冲量调节方案8/16三冲量调节方案9/17从锅炉控制系统得到的启发10/了解工艺过程入手，按

4、照控制要求，正确制定控制策略实现控制，要有恰当的控制算法要有实现检测与控制的正确手段要选择可靠有效的计算机控制系统18实例二：循环流化床干法烟气脱硫控制系统子系统吸收剂制备烟气系统CFB-吸收塔注水系统吸收剂定量给料电除尘器物料循环副产品排放19干法脱硫除尘控制系统规模2/应用于2×300MW机组，共采用两套脱硫除尘岛系统采用分布式IO配置，在现场共安装18个工业控制柜板卡点数近千点：包含DI、DO、AI、AO、RTD、PI等多种类型信号2021锅炉汽包侧视图22主机锅炉和预除尘23吸收塔和脱硫除尘岛俯视24预除尘灰斗和仓泵俯视25生石灰仓26下料秤重计量阀27灰斗出料仓泵28中央控制

5、楼29中控室控制柜30谢教授在调试中31调试顺利进行，最终完满的达到了98％以上的实际脱硫率！32干法烟气脱硫控制系统平台3/OS站/WinCC机组1OSM工业以太网光纤交换器S7400417H带工业以太网通讯处理器OS站/WinCC机组2Y-LINK用于连接吸收剂制备子系统工业以太网光纤环PCS7工程师站榆社电厂2x300MW发电机组脱硫除尘岛#1机组S7400417H带工业以太网通讯处理器ET200MI/O站分别位于不同工段中#2机组标准以太网OSM工业以太网光纤交换器Y-LINK用于连接吸收剂制备子系统ET200MI/O站分别位于不同工段中33PID控制策略的设计与实现4/SO2排放

6、浓度控制吸收塔床层压差控制吸收塔温度控制吸收塔入口烟气流量控制34吸收塔入口烟气流量控制5/35吸收塔温度控制6/36吸收塔床层压差控制7/37SO2排放浓度控制8/38SO2浓度排放回路的仿真与优化9/PID算法实际系统仿真模型Matlab仿真DMC或模糊控制算法控制算法优化39工业控制系统基本上采用三层控制网络：现场总线网络、工业以太网、标准以太网IO采集方式由集中式走向分布式在工业上仍然采用以PID，尤其是PI为主的控制算法控制算法正在逐步从经典算法（PID）走向高级过程控制算法（DMC、模糊控制等）从脱硫控制系统了解现代先控10/40实例三：布袋除尘器控制系统烟气室系统挡板系统布袋

7、系统灰斗系统反吹臂系统脉冲阀系统风机系统辅助系统压缩空气脉冲阀系统风机系统清洁烟气室原烟气室反吹臂系统布袋除尘单元清洁烟气烟囱布袋系统原烟气灰斗系统41布袋除尘控制系统结构图2/应用与脱硫系统通过Y-Link连接主DCS采用非冗余-冗余的模式可不自带独立上位机ET200M系统OP270ProfibusCPU414-2脱硫DCSY-Link42布袋控制的三个典型子系统3/脉冲阀控制系统：分段控制原烟气温度控制系统：自学习模