搜索
第一章计算机控制系统绪论（之二）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”。一计算机控制技术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1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、压力、流量、速度、成分等随时间变化的量。【计算机过程控制】对过程参数进行测量与控制的系统离散过程批次（量）过程2计算机控制系统的基本结构闭环控制结构：控制器执行装置对象检测与变送模拟量输入通道（A/D）模拟量输出D/AW给定值CCS偏差－输出+CoordinationControlSystem协调控制系统（CCS），汽机和锅炉协调控制的一种理论。能量的供求平衡3控制过程的基本步骤实时数据采集（输入）实时计算（算法）实时控制（输出）信息管理与协调4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）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实例一:燃煤链条锅炉的计算机控制挡板挡板省煤器空气预热控制作用给水阀空气鼓风机给水泵水除尘器引风机烟气烟囱煤斗电动机空气蒸汽引风水炉排负微压供气（发电机组）炉膛煤块→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/特点：蒸汽负荷变动频繁且不稳定控制系统设计目标：节煤（氧气充分燃烧）风、煤蒸汽压力稳定，温度满足要求水可靠性高，维修、操作方便系统特点和控制目标3/四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控制系统煤/风比......反馈信号给定或优化给定蒸汽压力水位炉膛负压含氧量调节参数给水阀鼓风挡板引风挡板炉排速度给煤量引风量送风量给水流量控制对象被调参数汽包水位蒸汽压力蒸汽流量炉膛负压烟气含氧量炉膛温度子系统与控制量4/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;保持给水量稳定单冲量调节方案6/控制器执行器汽包XWNH水位调节器蒸汽过热器省煤器给水阀X双冲量调节方案7/调节器XX+蒸汽过热器给水阀控制器执行器汽包XWHH水位-前馈三冲量调节方案8/调节器XX+蒸汽过热器给水阀X--省煤器WH水位给定量三冲量调节方案9/给水阀汽包调节器-WN+-蒸汽流量H水位给水流量+从锅炉控制系统得到的启发10/了解工艺过程入手，按照控制要求，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实例二：循环流化床干法烟气脱硫控制系统CFB吸收塔除尘器清洁烟气副产品灰仓副产品循环原烟气消石灰水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等多种类型信号锅炉汽包侧视图主机锅炉和预除尘吸收塔和脱硫除尘岛俯视预除尘灰斗和仓泵俯视生石灰仓下料秤重计量阀灰斗出料仓泵中央控制楼中控室控制柜调试系统中调试顺利进行，最终完满的达到了98％以上的实际脱硫率！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现场总线网络PID控制策略的设计与实现4/SO2排放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CFB吸收塔除尘器清洁烟气副产品灰仓副产品循环原烟气消石灰水清洁烟气再循环SO2温度压差流量吸收塔入口烟气流量控制5/吸收塔温度控制6/吸收塔床层压差控制7/SO2排放浓度控制8/SO2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/工业机器人ISO定义：一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手，这种机械手具有几个轴，能够借助于可编程序操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行种种任务机器人的新定义是一种计算机控制的可以编程的自动机械电子装置，能感知环境，识别对象，理解指示命令，有记忆和学习功能，具有情感和逻辑判断思维，能自身进化，能计划其操作程序来完成任务机器人的发展春秋后期，鲁班曾制造过一只木鸟，能在空中飞行“三日不下”。机器马车西周时期，出现了能歌善舞的伶人，这是我国最早记载的机器人。公元前2世纪，亚历山大时代的古希腊人发明了最原始的机器人──自动机。可以自己开门，还可以借助蒸汽唱歌。后汉三国时期，蜀国丞相诸葛亮成功地创造出了“木牛流马”。用其运送军粮，支援前方战争。写字机器人1738年，法国天才技师杰克·戴·瓦克逊发明了一只机器鸭。它会嘎嘎叫，会游泳和喝水，还会进食和排泄。1773年，自动书写玩偶、自动演奏玩偶等被连续推出。现在保留下来的瑞士努萨蒂尔历史博物馆里的少女玩偶，还定期弹奏音乐供参观者欣赏。1893年摩尔制造了“蒸汽人”，“蒸汽人”靠蒸汽驱动双腿沿圆周走动。1962年美国推出的示教再现机器人，最早的实用机型。在线编程、存储、读出。VERSATRANUNIMATE第二代：感觉机器人1965年，MIT的Roborts演示了第一个具有视觉传感器的、能识别与定位简单积木的机器人系统第三代：智能机器人可理解指令、感知环境、识别对象、设计操作程序以完成任务的机器人机器鱼“自由泳”“过龙门”在水中“戏球”自主地避开障碍物机器鱼我国研制的排爆机器人各种用途的机器人：水下机器人、空间机器人、空中机器人、地面机器人、微小型机器人等德国排爆机器人相扑机器人无人驾驶振动式压路机