锅炉优化控制系统设计

锅炉优化控制系统设计

我国供暖系统中大部分采用燃煤热水链条锅炉，这种锅炉普遍存在燃烧效率低的问题，并且由于锅炉负荷变化剧烈，很难实现自动控制和优化控制。胶州某热电厂两台型号为SZL294.6/130/70-A的29t链条热水锅炉，选用西门子400系列PLC完成相应的控制功能，选用WinCC组态软件作为上位机实现对系统的组态。WinCC具有软件实用性好、组态灵活的特点，可生成复杂友好的交互式图形界面，但不易实现复杂控制算法卜2.OPC（OLEforprocesscontrol）是一套以微软Windows操作平台中的OLE、COM/DCOM技术为基础、可实现不同现场设备与应用程序之间软件接口的通信标准。由于OPC通信稳定，传输速度快，适用于大批量数据交换，现已经成为新的工业通信标准之一。

　　本文针对胶州某热电厂供热锅炉燃烧效率低的问题，设计了一套锅炉燃烧优化控制系统。通过OPC技术实现了VisualStudio（C）与西门子WinCC之间的动态数据交换。采用VisualStudio（C）编写先进动态山东省自然科学基金资助项目（编号：ZR2011FQ006）；青岛市科技发展计划基金资助项目（编号：12-1-4-3-17-ch）。修改稿收到日期：2012第一作者于永茂（1988-），男，现为青岛科技大学自动化专业在读硕士研究生；主要从事计算机控制方面的研究。

　　寻优算法，能在锅炉燃烧过程中动态寻找最佳风煤比，使煤在炉膛内充分燃烧。所设计的系统能够使供热锅炉运行时做到“恶劣时保稳定，稳定时求最优”，最大限度地实现自动控制和优化控制。

　　1OPC接口技术OPC是用于自动化领域内组件的新工业通信标准。

　　它以OLE、部件对象模型（componentobectmodel，COM）和分布式部件对象模型（distributedcomponentobectmodel，DCOM）技术为基础，采用客户/服务器（C/S）模式，搭建基于Windows应用和基于现场控制应用的联系。有实力的远端SCADA、DCS、PLC、远端I/O模块供应商都提供OPC服务器。OPC技术有效地解决了应用软件开发与硬件设备驱动程序开发之间的矛盾，且通过OPC可以将办公应用、HMI系统（如西门子的WinCC）、PLC和现场设备集成为一体。

　　OPC服务器自动化对象的层次结构如所示。OPC数据存取标准规定服务器由服务器、组和数据项三类对象构成。服务器拥有服务器对象的所有信息，是组对象的容器，其向OPC客户端提供创建和操作OPC组对象的功能。组拥有本组对象的所有信息，并且作为OPC项的容器提供组织和管理项的机制。

　　项是一个具体的过程变量，代表OPC服务器到数据源的一个物理链接，是读写数据的最小单位。

　　OPC层次结构图Fig. 2优化控制算法链条热水锅炉的整个生产过程主要包括：锅炉启动前的检查与准备、锅炉的启动、锅炉的运行以及锅炉的停炉。锅炉的运行阶段是整个工艺流程以及参与控制的主要阶段，故本文只针对运行阶段设计优化控制系统，而补水控制仍采用常规PID控制器来调节。系统以C为编程语言编写优化算法，与WmCC锅炉监控系统中的数据进行动态交互，最终达到实时控制锅炉优化燃烧、稳定运行的目的。优化控制系统结构框图如所示。

　　优化控制系统结构图Fig. 2.1优化控制算法设计链条式热水锅炉燃烧系统调节的主要任务是在保证水温稳定的同时，保证锅炉的安全运行、经济燃烧。

　　因此，优化控制算法的设计显得尤为重要。

　　锅炉燃烧系统控制原理图如所示。

　　由送风量F与热量信号Dq构成的F」q通道动态特性，可用个具有极值特性的静态特性环节与具有传递函数为的动态特性环节串联组成。Ti为时间常数，'为滞后时间。在锅炉工况和给煤量定的条件下，存在最佳送风量Fm，使得热量信号Dq达到极值。

　　假设寻优步长为AF，步进周期为T，则在n个阶跃后输出为：出值（即非线性环节输出值）；-=为相对时间；h（-）为单位阶跃相应函数。

　　-1）时，假定加入阶跃输入和不加入阶跃输入的热量信号分别为Q（n）和QXn），两者之差为Q（n））的单调性，算机和仪表的RSW85数据通信，完成晶体生长的状态监测和生长流程控制，具有以计算机为中心、结构简单、功能完整、可扩展性和抗干扰能力强的优点，有着良好的应用前景。