摘要：由于鍋爐在生產(chǎn)生活中占有及其重要的地位，而其控制系統(tǒng)的好壞直接決定著鍋爐的運(yùn)行狀況，所以良好的控制系統(tǒng)是至關(guān)重要的。在傳統(tǒng)的鍋爐控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)中，通常采用DCS、PLC或智能儀表內(nèi)部整合的控制算法完成一系列的PID控制，但是仍有它們的不足之處。首先，這些控制設(shè)備內(nèi)部的控制策略修改起來很不方便，有些控制策略在系統(tǒng)運(yùn)行期間甚至是不允許修改的。其次，這些控制設(shè)備的控制能力與它的成本成正比率關(guān)系，低廉的設(shè)備只能完成一些簡(jiǎn)單的常規(guī)控制，而且邏輯操作速度不高，控制算法種類也偏少。這些缺陷嚴(yán)重制約著設(shè)備性能的發(fā)揮。而借助力控控制策略豐富的算法，就可以彌補(bǔ)這些設(shè)備在運(yùn)算、控制能力上的不足。 　　 關(guān)鍵詞：三維力控 組態(tài)軟件 控制策略 鍋爐 三沖量 PID 　　 一、 引言： 眾所周知，工業(yè)過程控制系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和經(jīng)濟(jì)性是企業(yè)考慮的重中之重，是衡量系統(tǒng)是否可行的重要指標(biāo)。隨著工業(yè)自動(dòng)化整體技術(shù)水平的提高，方案的選擇范圍增多，但據(jù)不同的要求和不同的側(cè)重點(diǎn)，最優(yōu)方案始終是我們的首選。其中以三維力控自動(dòng)化監(jiān)控組態(tài)軟件為上位機(jī)的控制系統(tǒng)中，在保證系統(tǒng)的安全性、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的同時(shí)，也保證了項(xiàng)目投資成本的最小化。 　　 二、力控組態(tài)軟件簡(jiǎn)介 力控是運(yùn)行在Windows98/NT/2000/XP操作系統(tǒng)上的一種組態(tài)軟件。使用力控，用戶可以方便、快速地構(gòu)造不同需求的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)。組態(tài)軟件指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境，能以靈活多樣的組態(tài)方式（而不是編程方式）提供良好的用戶開發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的使用方法，其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能，并能同時(shí)支持各種硬件廠家的計(jì)算機(jī)和I/O設(shè)備，與高可靠的工控計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，可向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口，進(jìn)行系統(tǒng)集成。 力控控制策略是應(yīng)用工程運(yùn)行中的進(jìn)程之一，與力控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、IO采集一起構(gòu)成了整個(gè)控制系統(tǒng)，完成采集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)及控制輸出。 　　 三、系統(tǒng)特點(diǎn) 在鍋爐控制系統(tǒng)中，鍋爐汽包水位的控制、過熱蒸汽的溫度控制、燃料量流量的控制和送風(fēng)流量的控制是控制重點(diǎn)，下面就汽包水位控制過程進(jìn)行分析，明確控制對(duì)象、操作量和被調(diào)量等參數(shù)，用類似方法可分析其它的控制過程。 鍋爐汽包水位控制：汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要任務(wù)是使給水量與鍋爐蒸發(fā)量保持平衡，并維持汽包水位在工藝規(guī)定的范圍內(nèi)。由此分析出鍋爐的受控變量為汽包水位，操縱變量是給水流量。汽包水位是鍋爐運(yùn)行的主要指標(biāo)，水位過高或過低都會(huì)帶來比較嚴(yán)重的后果。所以通常采用三沖量控制方案，即分別對(duì)給水流量、蒸汽流量和水位進(jìn)行控制，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖一示: 三沖量控制實(shí)際上是前饋蒸汽流量和串級(jí)控制組成的復(fù)合控制系統(tǒng)，系統(tǒng)如圖二所示， 　　 四、方案設(shè)計(jì) 明確整個(gè)控制流程和控制對(duì)像，就可以開始設(shè)計(jì)方案了。在早的控制系統(tǒng)中多由模擬PID調(diào)節(jié)器、PLC和智能儀表等完成PID控制；隨著工業(yè)自動(dòng)化軟件的發(fā)展兼各種智能設(shè)備、通訊附件功能的完善，充分利用計(jì)算機(jī)的能力，使本來由硬件完成的功能慢慢轉(zhuǎn)移到計(jì)算機(jī)處理中，尤其表現(xiàn)在大量數(shù)據(jù)處理的系統(tǒng)中。目前，以力控控制策略為上位機(jī)的控制系統(tǒng)已成功運(yùn)行，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖示： 力控控制策略編輯器采用了算法塊圖的形式，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、操作方便、無需編寫腳本，根據(jù)系統(tǒng)控制流程就可快速地完成。　 　　 五、軟件實(shí)現(xiàn)三沖量PID調(diào)節(jié) 具體步驟如下： 說明： 1． 左邊是個(gè)樹型列表 （1）“工具”下是分類的算法塊 （2）“策略管理”下是策略窗口 2．右邊是當(dāng)前策略編輯窗口 1．建立數(shù)據(jù)庫變量：運(yùn)行力控開發(fā)系統(tǒng)或者實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫開發(fā)系統(tǒng)，進(jìn)入數(shù)據(jù)庫組態(tài)環(huán)境DbManage,如圖所示： 說明：（1）．主要功能是將點(diǎn)與設(shè)備IO點(diǎn)建立一對(duì)一的關(guān)系、點(diǎn)參數(shù)設(shè)置、參數(shù)保存方式及其它處理方法；（2）．?dāng)?shù)據(jù)庫點(diǎn)可分區(qū)域、分單元及分組顯示，一方面方便自己區(qū)分、快速瀏覽；另一方面方便報(bào)警記錄查詢、總貌瀏覽和歷史曲線查詢。 2．建立PID控制回路：進(jìn)入控制策略編輯窗口，將PID控制器拉至右邊策略窗口，或者先點(diǎn)擊PID控制器，再點(diǎn)擊策略窗口欲繪制算法塊的位置。如圖六所示： 3．設(shè)置PID算法塊屬性及參數(shù)，PID算法塊的主要屬性列表如圖七所示： 4．PID控制器的信號(hào)輸入和輸出的連接，具體步驟如下： 4.1繪制PID功能模塊一樣，繪制數(shù)據(jù)庫輸入變量和數(shù)據(jù)庫輸出變量，也可以繪制“變量”下的其它的變量塊，方法類同，這里僅以數(shù)據(jù)庫變量為例，如圖十三所示： 4.2 正確選擇數(shù)據(jù)庫輸入輸出變量及參數(shù)，這些變量都是在數(shù)據(jù)庫中已定義的點(diǎn)，點(diǎn)有很多的參數(shù)，變量就是點(diǎn)的某一參數(shù)值，選擇方法如圖十四所示： 4.3 各算法塊的連接方法：將鼠標(biāo)放在算法塊端子處，稍停片刻，若為輸入端子，則鼠標(biāo)變成in，若為輸出端子，則鼠標(biāo)變成out，此時(shí)，雙擊鼠標(biāo)一次，再將鼠標(biāo)轉(zhuǎn)致另外算法塊的端子，雙擊鼠標(biāo)，若成功，則兩端子間出現(xiàn)白色虛線，將鼠標(biāo)移致別處，則算法塊間出現(xiàn)一條白色實(shí)線。如圖十五所示： 注意： 連完線后，檢查是否有虛接現(xiàn)象 4.4 簡(jiǎn)單的單PID控制回路已經(jīng)完成，保存，編譯。 5．界面組態(tài) 控制策略完成后，數(shù)據(jù)庫組態(tài)“DBManage”中發(fā)生了如下變化： 說明：增加了以算法塊為變量點(diǎn)的控制策略區(qū)域 5.1 雙擊PID點(diǎn)，可以查看PID點(diǎn)參數(shù)： 5.2 PID點(diǎn)的參數(shù)與PID控制器的屬性的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如表一： 5.3 為方便PID回路的調(diào)節(jié)，畫面設(shè)計(jì)如下： 參數(shù)詳細(xì)說明見圖七及表一 6．編譯、運(yùn)行。 　　 六、結(jié)束語 力控控制策略在成本、開放性、靈活性、功能和界面等方面給企業(yè)用戶提供了最佳的控制系統(tǒng)解決方案。我們通過采用力控組態(tài)軟件建立了裝置的生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和控制策略間是交互的，它們之間存在著如何建立連接的問題，即控制策略算法塊需要以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫為輸入輸出，同時(shí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫也需要取得算法塊的參數(shù)，方便運(yùn)行中動(dòng)態(tài)修改，這樣才能確保系統(tǒng)穩(wěn)定地運(yùn)行。