[发明专利]基于PLC的锅炉加药自动控制装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种模糊控制算法，尤其涉及一种基于PLC的锅炉加药自动控制装置。

背景技术：

目前，我国对大型锅炉的给水与蒸汽质量指标要求十分严格，因而需要对炉水品质连续监控。测量pH值大多采用传统的PID控制算法.但在反应过程中，因其中和点附近的高增益使得难以调整传统PID控制器参数。因此只能采用很小的比例增益，否则系统不稳定，而比例增益过小，又将使系统的动态特性变坏。对于锅炉给水加药测控装置，已经实现了加药系统的自动化，但无自动配药设备，仍需根据汽水实验室的化验结果人工配药，这样不仅工作强度大，而且所加的氨、联胺均属有剧毒易挥发物质，会给操作者造成严重危害，并导致环境污染。为此，提出变增益三区段非线性PID和积分模糊控制(IFC)算法的两种新型pH值控制法。通过对带有时滞的pH值中和过程进行数字仿真，结果表明，这两种控制算法均具有鲁棒性强，响应速度快和控制精度高的特点，尤其是IFC算法能克服pH值中和过程中的较大时滞。通过在某电厂的实际应用，已实现了锅炉给水配药、加药系统的全自动控制。

PID控制是按偏差的比例(P-Proportional)、积分(I-Integral)和微分(D-Derivative)线性组合的控制方式。图1为常规的PID控制系统。其中，r为参考输入信号；PID为控制器；P为被控对象模型；d为干扰量；e(k)为系统误差；u(k)为控制量；pH(k)为被控过程输出量。，常规PID控制中的比例作用实际上是一种线性放大或缩小作用，很难适应酸碱中和过程中被控对象非线性的特点。

发明内容：

本发明就是针对上述问题，提供一种鲁棒性强，响应速度快和控制精度高的基于PLC的锅炉加药自动控制装置。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括调节器、执行器、被控对象及变送器，其结构要点在于调节器由S7-200PLC和相应控制软件组成；执行器由变频器、电机和计量泵组成；被控对象为炉水；变送器采用分析仪表，即pH表。

发明的有益效果：

可灵活满足各类化学加药系统的在线监控。该系统投运以来，运行稳定、可靠、锅炉及辅机设备能全面实现自动调节，达到了预期效果，解决了以往手动控制难保证水质指标稳定的问题，减轻了运行人员的工作强度，得到一致好评。

附图说明：

图1是控制流程图。

具体实施方式：

本发明包括调节器、执行器、被控对象及变送器，调节器由S7-200PLC和相应控制软件组成；执行器由变频器、电机和计量泵组成；被控对象为炉水；变送器采用分析仪表，即pH表。

控制系统选用上位机软件WinCC+西门子PLC的组合方案，PLC系统通过PoRFiBus总线方式与上位机WinCC连接，其中上位监控部分由工业计算机(WinCC)来完成，监控工作人员可通过CRT实时监控系统的运行状况，设定或修改系统的运行参数，同时通过CRT远程软件控制系统运行；上位工控机进行数据处理和管理，并与MIS系统等联网，上位机可对控制器进行组态，组态范围包括控制器的网络地址和时间、选择控制算法、设定算法参数、设定控制量的设定点、选择算法中输入量及输出量的通道等。

下位控制部分由安装在现场的一套可编程控制器(PLC)来完成，它是自动加药控制系统的核心，用于采集相应的水质数据。由于化学加药系统具有纯滞后性质，会导致控制作用不及时，引起系统产生超调或振荡，而利用计算机可方便实现滞后补偿；采用改进的数字PID控制算法和模糊控制算法，使控制器利用输出控制信号调节现场的交流变频器，进而控制电机的转速，以调节加药泵。电气部分的控制方式设计为远程和本地两种，以实现手动/半自动/自动三种功能，后两种功能由上位机切换。