09第九章 计算机控制系统设计与应用 .pptVIP

第9章 计算机控制系统的设计与应用 9.1 概述 设计一个基础控制级的过程计算机控制系统包括： ? 建立被控对象的数学模型 ? 确定控制系统的性能指标函数 ? 寻求满足该性能指标函数的控制策略并整定参数 ? 选择适当的软件平台及语言, 进行软硬件设计，并对硬件提出具体要求等 计算机控制系统工程实际 从设计到实施的整个过程包括： 9.2计算机控制系统设计原则和步骤 9.2.1计算机控制系统设计原则 1. 安全可靠 2. 操作、维护与维修方便 ③ 实时性强 4. 通用性好 ⑤ 经济效益高 9.2.2设计与实施计算机控制系统的步骤 ⑴硬件总体方案设计 ⑵软件总体方案设计 ⒉ 硬件的工程设计与实现 ⒊ 软件的工程设计与实现 举例:PLC选型----存储器容量的选择 存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。 　　 存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的10～15倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。 ⒋ 控制系统的调试与投运 9.3计算机控制系统设计举例 ?9.3.1燃油加热炉IPC系统设计 燃油加热炉的工艺及技术要求 控制目标:对钢铁企业来说,加热炉控制的基本任务是确保炉内钢坯均匀加热,为下一道工序提供满足温度要求的加热钢坯,并且应尽可能的降低热能损耗和减少钢坯氧化损失 . 　　为达到最佳燃烧控制，必须解决三个方面的问题： 1)风油比调节 2)废气中的残氧量控制 3)炉膛压力调节及参数补偿 2. 燃油加热炉微机控制系统组成原理 3. 上位机监测及管理系统的设计 上位机主程序框图如图9.2所示。 4.下位控制机的设计 9.3.2循环流化床锅炉(circulating fluidized bed boiler) DCS系统设计 循环流化床锅炉 1. 循环流化床锅炉控制的特点 2. 燃烧部分的控制系统分析 3. 炉膛安全监控系统FSSS 4. 450t／h循环流化床锅炉控制系统简介 9.3.3排水泵站PLC自动化监控系统设计 1．泵站工况概述 2.硬件系统构成 3.软件监控实现 CFB锅炉安全保护系统主要用于燃料投运的正确操作顺序和联锁关系，保证锅炉稳定燃烧。 ⑴油燃烧器的控制 油燃烧器的顺序控制如图9.8所示。 ⑵煤燃烧器启停控制 床温应控制在850—950摄氏度 整个循环流化床锅炉的控制包括数据采集系统、模拟量控制系统、顺序控制系统、炉膛安全监控系统等。采用新华控制工程有限公司XDPS-400实现。 整个系统按照单元制配置，每台机组用一套XDPS—400系统控制，两套锅炉系统采用两套XDPS-400系统。公用工程部分采用一套独立的XDPS-400系统。这三套系统通过通信系统实现数据交换和共享。 每台机组的操作员站均能实现对公用工程部分的控制。每台机组XDPS系统的MMI站包括：六台OPU站、两台ENG站和一台HSU站。每台机组配置9对冗余DPU。 整个系统有9088个I/O点数。热网配汽站和循环水泵房采用远程控制站。锅炉和汽轮机侧还分别配置智能数据采集前端。整个系统的通信采用冗余的100Mbps快速以太网, 网络结构见图 9.9。  图9.9 CFB锅炉控制系统结构示意图 通过SIMATIC S7300 PLC在排水泵站自动化监控系统中的应用过程来介绍S7—300在自动控制系统中的应用。 1．泵站工况概述 设备情况 排水泵站(下简称泵站)担负着城市排水、防涝的重要任务。服务面积240km2，总排水量为13.8m3／S。 其设备主要有：进出水闸门、集水池、除污机、变压器房、水泵房、控制柜房。 系统的结构如图9.10所示。主要的配置如下。 （1）PLC配置 采用SIEMENS的S7-300系列。 PLC总体配置如下： ? 中央处理模块(CPU) CPU314，内存RAM扩展到64KB。 ? 数字量输入模块(DI) SM321，8块(16点／块)。 ? 数字量输出模块(DO) SM322，4块为16点／块，4块为 8点／块。 ? 模拟量输入模块(AI) 选用SM331，3块(8点／块)。 ? 通信模块 CP