摘要：由于鍋爐在生產生活中占有及其重要的地位，而其控制系統的好壞直接決定著鍋爐的運行狀況，所以良好的控制系統是至關重要的。在傳統的鍋爐控制系統的方案設計中，通常采用DCS、PLC或智能儀表內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，這些控制設備內部的控制策略修改起來很不方便，有些控制策略在系統運行期間甚至是不允許修改的。其次，這些控制設備的控制能力與它的成本成正比率關系，低廉的設備只能完成一些簡單的常規控制，而且邏輯操作速度不高，控制算法種類也偏少。這些缺陷嚴重制約著設備性能的發揮。而借助力控控制策略豐富的算法，就可以彌補這些設備在運算、控制能力上的不足。
關鍵詞：三維力控 組態軟件 控制策略 鍋爐 三沖量 PID
一、 引言：
眾所周知，工業過程控制系統的安全性、穩定性、準確性和經濟性是企業考慮的重中之重，是衡量系統是否可行的重要指標。隨著工業自動化整體技術水平的提高，方案的選擇范圍增多，但據不同的要求和不同的側重點，最優方案始終是我們的首選。其中以三維力控自動化監控組態軟件為上位機的控制系統中，在保證系統的安全性、準確性和穩定性的同時，也保證了項目投資成本的最小化。
二、力控組態軟件簡介
力控是運行在Windows98/NT/2000/XP操作系統上的一種組態軟件。使用力控，用戶可以方便、快速地構造不同需求的數據采集與監控系統。組態軟件指一些數據采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統監控層一級的軟件平臺和開發環境，能以靈活多樣的組態方式（而不是編程方式）提供良好的用戶開發界面和簡捷的使用方法，其預設置的各種軟件模塊可以非常容易地實現和完成監控層的各項功能，并能同時支持各種硬件廠家的計算機和I/O設備，與高可靠的工控計算機和網絡系統結合，可向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口，進行系統集成。
力控控制策略是應用工程運行中的進程之一，與力控實時數據庫、IO采集一起構成了整個控制系統，完成采集數據、處理數據及控制輸出。
三、系統特點
在鍋爐控制系統中，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流量的控制是控制重點，下面就汽包水位控制過程進行分析，明確控制對象、操作量和被調量等參數，用類似方法可分析其它的控制過程。
鍋爐汽包水位控制：汽包水位調節系統的主要任務是使給水量與鍋爐蒸發量保持平衡，并維持汽包水位在工藝規定的范圍內。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。汽包水位是鍋爐運行的主要指標，水位過高或過低都會帶來比較嚴重的后果。所以通常采用三沖量控制方案，即分別對給水流量、蒸汽流量和水位進行控制，控制系統結構如圖一示:
圖一 汽包三沖量控制圖
三沖量控制實際上是前饋蒸汽流量和串級控制組成的復合控制系統，系統如圖二所示，
圖二 系統圖
四、方案設計
明確整個控制流程和控制對像，就可以開始設計方案了。在早的控制系統中多由模擬PID調節器、PLC和智能儀表等完成PID控制；隨著工業自動化軟件的發展兼各種智能設備、通訊附件功能的完善，充分利用計算機的能力，使本來由硬件完成的功能慢慢轉移到計算機處理中，尤其表現在大量數據處理的系統中。目前，以力控控制策略為上位機的控制系統已成功運行，系統的結構如下圖示：
力控控制策略編輯器采用了算法塊圖的形式，設計簡單、操作方便、無需編寫腳本，根據系統控制流程就可快速地完成。
五、軟件實現三沖量PID調節
具體步驟如下：
圖四 控制策略編輯窗口
說明：
1． 左邊是個樹型列表
（1）“工具”下是分類的算法塊
（2）“策略管理”下是策略窗口
2．右邊是當前策略編輯窗口
1．建立數據庫變量：運行力控開發系統或者實時數據庫開發系統，進入數據庫組態環境DbManage,如圖所示：
圖五 建立數據庫IO點
說明：（1）．主要功能是將點與設備IO點建立一對一的關系、點參數設置、參數保存方式及其它處理方法；（2）．數據庫點可分區域、分單元及分組顯示，一方面方便自己區分、快速瀏覽；另一方面方便報警記錄查詢、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，或者先點擊PID控制器，再點擊策略窗口欲繪制算法塊的位置。如圖六所示：
圖六 添加PID控制器
3．設置PID算法塊屬性及參數，PID算法塊的主要屬性列表如圖七所示：
4．PID控制器的信號輸入和輸出的連接，具體步驟如下：
4.1繪制PID功能模塊一樣，繪制數據庫輸入變量和數據庫輸出變量，也可以繪制“變量”下的其它的變量塊，方法類同，這里僅以數據庫變量為例，如圖十三所示：
圖十三 繪制數據庫輸入輸出塊
4.2 正確選擇數據庫輸入輸出變量及參數，這些變量都是在數據庫中已定義的點，點有很多的參數，變量就是點的某一參數值，選擇方法如圖十四所示：
圖十四 選擇數據庫變量
4.3 各算法塊的連接方法：將鼠標放在算法塊端子處，稍停片刻，若為輸入端子，則鼠標變成in，若為輸出端子，則鼠標變成out，此時，雙擊鼠標一次，再將鼠標轉致另外算法塊的端子，雙擊鼠標，若成功，則兩端子間出現白色虛線，將鼠標移致別處，則算法塊間出現一條白色實線。如圖十五所示：
圖十五 已建立連接的算法塊
注意：
連完線后，檢查是否有虛接現象
4.4 簡單的單PID控制回路已經完成，保存，編譯。
5．界面組態
控制策略完成后，數據庫組態“DBManage”中發生了如下變化：
說明：增加了以算法塊為變量點的控制策略區域
5.1 雙擊PID點，可以查看PID點參數：
圖九 PID0點的基本參數屬性頁
5.2 PID點的參數與PID控制器的屬性的對應關系，如表一：
表一 PID點主要參數表
5.3 為方便PID回路的調節，畫面設計如下：
參數詳細說明見圖七及表一
6．編譯、運行。
六、結束語
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用戶提供了最佳的控制系統解決方案。我們通過采用力控組態軟件建立了裝置的生產實時數據庫系統，在系統的設計中實時數據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時數據庫為輸入輸出，同時實時數據庫也需要取得算法塊的參數，方便運行中動態修改，這樣才能確保系統穩定地運行。
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