[发明专利]一种基于LabVIEW的锅炉燃烧控制系统及其方法

权利要求书

1.一种基于LabVIEW的锅炉燃烧控制系统，包括有上位机、下位机、锅炉炉膛，上位机与下位机相连；其特征在于，下位机的输出端分别与监控设备、控制设备、前端设备相连；监控设备与锅炉炉膛的红外温度传感器相连；前端设备与锅炉炉膛的红外温度传感器相连；控制设备通过变频器与风机相连，风机与控制进入锅炉炉膛的空气量或煤粉量的蝶阀相连；锅炉炉膛分别设有红外温度传感器、压力传感器；红外温度传感器、压力传感器均与下位机相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于LabVIEW的锅炉燃烧控制系统，其特征在于，所述的上位机与人机交互界面相连；上位机及人机交互界面用于对燃烧系统的锅炉炉膛温度、管道压力、变频器转速、动态矩阵控制器参数、广义预测控制器参数的设置以及控制效果曲线的显示。

3.根据权利要求1所述的一种基于LabVIEW的锅炉燃烧控制系统，其特征在于，所述的控制设备采用DeviceNet协议进行通讯。

4.根据权利要求1所述的一种基于LabVIEW的锅炉燃烧控制系统，其特征在于，所述的下位机的PLC控制器通过DeviceNet与变频器的通信来控制锅炉炉膛的主蒸汽温度；下位机通过工业以太网与上位机、触摸屏进行通信，并实时显示各种参数状态。

5.根据权利要求1所述的一种基于LabVIEW的锅炉燃烧控制系统，其特征在于，所述的锅炉燃烧控制系统包括两种预测控制方法，分别是动态矩阵控制和广义预测控制，可根据工业现场需求选择合适的控制方法，动态矩阵控制器和广义预测控制器的参数可选用自动调节模式，只需设定采样时间Ts、控制时域M、预测时域P以及控制增量Δu的上下限，便可由控制系统自动调节达到一个比较理想的控制状态；也可手动设置各个控制器参数，根据给定每个参数的建议设定范围进行参数修改，从而得到期望响应曲线。

6.一种基于LabVIEW的锅炉燃烧控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，通过红外温度传感器和压力传感器对锅炉炉膛的主蒸汽温度、压力回路数据进行采集，将温度反馈给PLC控制器，PLC控制器通过预测控制算法来调节变频器频率，根据变频器频率来调整风机转速，与主蒸汽温度、压力之间的关系确定输入控制量和输出量；

步骤二，建立锅炉主蒸汽温度、压力函数模型建立对象函数模型，将步骤一得到的锅炉炉膛温度和压力采样数据平滑得到模型参数，滤除采样得到的炉膛温度和压力数据中的噪声和干扰，得到光滑的动态响应对象函数模型；

步骤三，根据对象模型的需求选择合适的参数进行参数配置；设置两种控制方法，分别为动态矩阵控制和广义预测控制，可根据工业现场需求选择合适的控制方法，动态矩阵控制器和广义预测控制器的参数可选用自动调节模式，只需设定采样时间Ts、控制时域M、预测时域P以及控制增量Δu的上下限，便可由控制系统自动调节达到一个比较理想的控制状态；也可手动设置各个控制器参数，根据给定每个参数的建议设定范围进行参数修改，从而得到期望响应曲线；

步骤四，采用标准C语言进行编写控制器程序，并形成动态链接库，供LabVIEW、WinCC、FactoryTalk工业组态控制平台进行调用；

步骤五，通过LabVIEW从动态链接库中调用控制器程序，根据现场需求来选择相应的预测控制器，将控制空气量和煤粉量的变频器频率作为控制量，通过变频器来控制蝶阀开度，来调节进入炉膛的空气量和煤粉量的配比。

7.根据权利要求6所述的一种基于LabVIEW的锅炉燃烧控制方法，其特征在于，所述的锅炉主蒸汽温度、压力函数模型对象函数模型，采用递推最小二乘法确定对象函数模型。

8.根据权利要求6所述的一种基于LabVIEW的锅炉燃烧控制方法，其特征在于，所述的预测控制器包括动态矩阵控制(DMC)或广义预测控制(GPC)。