基于可编程序控制器的锅炉温控系统的设计

基于可编程序控制器的锅炉温控系统的设计

熊志诚

(武汉锅炉股份有限公司湖北武汉430205)

摘要：为保证燃气锅炉安全稳定的运行，并针对传统温度控制算法存在的选取问题，提出一种改进型PID温度控制方法，并完成温控系统的设计。文章对基于可编程序控制器的锅炉温控系统的设计进行了研究分析，以供参考。

关键词：可编程序；控制器；温控系统

1前言

受国家环保政策的影响，燃气锅炉凭借其智能、高效、操作便捷等功能受到了广大用户的一致喜欢和欢迎。燃气锅炉参数直接影响了锅炉的运行效果和采购需求，如额定蒸发量，额定工作压力，热效率，排烟温度等，都直观的反应了锅炉的运行效果。在燃气锅炉参数中，额定蒸发量，额定工作压力，给、回水温度，出口蒸汽温度等是锅炉的基本特征呈现，炉膛辐射受热面积，对流管束受热面积，冷凝器受热面积等直接影响了锅炉的用气量以及节能程度。燃气锅炉对温度控制非常严格，通过采集安装在出水和回水管道上的温度传感器数据，并通过PLC的温度采集模块可是实现温度采集、监控，实现自动控制燃烧机的鼓、引风电机运行频率，风门的开启与关闭状态，以保证锅炉的运行温度满足供暖要求并具有可靠的超温保护。

2现阶段我国发电锅炉焊接工艺及装备概述

我国最初的经济发展模式依赖于能源供应。在最初阶段，我国大力发展火力发电系统。随着火电站的建立，相应的各种设备数量也在急剧增加。为了能够实现高效的运营和安全性能的保证，先进的、能源高效利用的发电锅炉被引入火力发电厂中，保障火力发电的经济效益和安全运行。但是，发电锅炉是在高温高压条件下长期运行。因此，除了发电锅炉在制作时需要满足一定的焊接工艺条件，在后续的使用中一旦出现问题进行检修时，其焊接工艺也直接影响其未来的使用安全。为了能够确保发电锅炉的安全运行，降低火力发电厂的安全运行事故率，在发电锅炉的检修过程中也严格要求焊接工艺流程和检查工作。

在发电锅炉的制造时，很多主要部件如炉胆、锅筒、钢架等都采用焊接的方式进行加工，很多辅助零件也以焊接的形式制作或组装。因此，发电锅炉对于焊接工艺的要求很高，也源于其对焊接技术较高的依赖性。随着加工技术的完善和发展，我国的焊接工艺和装备也随之进步和改善，极大地提高了我国现有的发电锅炉的加工能力和水平。但是，无法避免在锅炉制造和检修中存在一些漏洞，还需要焊接工艺的优化和装备的研发，使发电锅炉焊接技术能够在加工制作和检修中发挥更加充分的作用，保证锅炉的制造能力，满足火力发电厂的使用需求。

3模糊PID控制在温度控制研究方面的目的和意义

伴随着我国经济的飞速发展，我国城镇化水平不断提高，电能消耗也在不断提高，国内发电锅炉需求量不断提高。因此，锅炉行业也飞速发展，无论是数量还是技术上，都有了很大的突破。

（1）焊接工艺有了极大提升，采取了国际先进的焊接技术，具备了科学的焊接工艺。

（2）锅炉焊接材料的制造。近年来，随着我国冶炼及焊接技术的提升，目前绝大多数焊接材料能够实现自主加工制造。

（3）目前，我国在焊接锅炉工艺方面取得了很大进步与发展，机械焊接工艺已经得到了应用。但是，机械焊接水平仍有不足，不能完全保证锅炉质量。

在现代化的工业生产过程中，控制对象本身多由受到干扰的因素产生，因而对象的时变性和非线性等差别很大，很难建立数学模型，而且从现代控制理论来分析，综合这些复杂的控制对象也很困难。现在特别是化学工业薄弱冶金，地下室，锅炉的过程控制，在许多控制过程中，温度，水流，压力等基本方面，应用高PID类型的控制部门，未来控制技术应用领域的范围将越来越大，对象也将相应的使用控制技术变得越来越精。但PID原理在各种操作过程中都无法排除的部门控制。模糊控制是近年来发展起来的一种新型控制机制，它不要求掌握控制对象的正确数学模型，而是总结专家经验或操作人员长期积累的经验，制定几条规则，形成决策表，然后决定控制量的大小。通过简单、简单、灵活的手段达到古典或现代控制不了的自动化与智能化的目标。现有的种子广泛应用于产业用程序控制，虽然具有计算方法简单、可信度高、稳定性误差小的优点，但由于外部干涉或人为调整等原因，很难整理种子的参数，因此控制效果有所下降。既具有模糊控制与反馈控制相结合，扬长避短，模糊控制灵活，适应性强的优点，又具有敏锐反馈控制精准的特点。该fuzzy-pid复合型控制器具有在复杂的产业环境中适应能力、反应迅速、鲁网呼吸、稳定性误差小、防干扰能力强的优点，对复杂的控制系统和高密度的服务器具有良好的控制效果。

4模糊PID控制器的基本形式

自模糊PID控制器的产生起，它的发展是迅速的。目前基本形式主要有以下2种:

(1)增益调整型(Gain-scheduling)模糊PID控制器

一般PID变换器不具备网上变量调整功能，偏差e及偏差变换率ec不能满足对PID变量的自我修正要求，不能满足要求的性能指标将影响控制效果的进展。为了满足这一要求，利用模糊控制规则，在网上修改PID参数，就构成增益调节型模糊种子控制器。这台控制器输出的物理量直接与增益系数相对应，通过模糊使用的规则实现三个增益系数的调整。利益调节型模糊皮质控制器一般有两种形态。一种是以性能监督为基础的收益调节型模糊控制器。性能相关指标可能具有控制量、稳定性误差或其他静态、动态特性。由于这些性能指标需要一个完整的控制过程，因此，此类控制器可以通过自我管理或自我适应的方式对增加收益进行动态调整。控制系统通常被认为是市政系统。但是不能保证非线性的特点。因为在适应调整间隔和调整的期间，控制器的增量因子可以是常数增调型。

(2)直接控制量型模糊PID控制器

模糊推理器的输出在PID原理范围内的控制作用量，控制器属于直接控制量型。这种艾迈PID控制结构研究的诸多新成果层出不穷，其最深刻的理论分析证明倾向是最简单的，能将线性控制规则的2d模糊的遥控器进行出口的多多的通俗控制器。因为在中立的大赏和通俗的大奖上，幼稚的结果是控制器和PD控制器的存在本质是多得多的。将此方法推广到具有普通线性控制规则的二维模糊控制器，证明输出相当于一个战役多维线性关系式和一个战役非线性pd控制器。将结构分析方法推广到有线性规则的三维模糊控制器中，获得了三维模糊控制器一般解析输出表达式，证明了具有普通线性推理规则的三维模糊控制器与整个多维关系式和局部非线性pid控制器相等。

5结束语

使用可编程序控制器(PLC)和模拟量及温度扩展模块实现的锅炉监控系统，具有配置简单，运行可靠，抗干扰能力强等特点。通过采用温度值多次加权的PID控制算法，在满足温度响应要求的同时，极大的提高了温度控制精度。

参考文献：

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