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，就可以彌補這些設(shè)備在運算、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，最優(yōu)方案始終是我們的首選。其中以三維力控自動化監(jiān)控組態(tài)軟件為上位機的控制系統(tǒng)中，在保證系統(tǒng)的安全性、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的同時，也保證了項目投資成本的最小化。
二、力控組態(tài)軟件簡介
力控是運行在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，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(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現(xiàn)和完成監(jiān)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(shè)備，與高可靠的工控計算機和網(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，進行系統(tǒng)集成。
力控控制策略是應(yīng)用工程運行中的進程之一，與力控實時數(shù)據(jù)庫、IO采集一起構(gòu)成了整個控制系統(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
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，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(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。汽包水位是鍋爐運行的主要指標(biāo)，水位過高或過低都會帶來比較嚴(yán)重的后果。所以通常采用三沖量控制方案，即分別對給水流量、蒸汽流量和水位進行控制，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(fù)合控制系統(tǒng)，系統(tǒng)如圖二所示，
圖二 系統(tǒng)圖
四、方案設(shè)計明確整個控制流程和控制對像，就可以開始設(shè)計方案了。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，充分利用計算機的能力，使本來由硬件完成的功能慢慢轉(zhuǎn)移到計算機處理中，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的控制系統(tǒng)已成功運行，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)計簡單、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、軟件實現(xiàn)三沖量PID調(diào)節(jié)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(dāng)前策略編輯窗口
1．建立數(shù)據(jù)庫變量：運行力控開發(fā)系統(tǒng)或者實時數(shù)據(jù)庫開發(fā)系統(tǒng)，進入數(shù)據(jù)庫組態(tài)環(huán)境DbManage,如圖所示：
圖五 建立數(shù)據(jù)庫IO點
說明：（1）．主要功能是將點與設(shè)備IO點建立一對一的關(guān)系、點參數(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(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：
圖十三 繪制數(shù)據(jù)庫輸入輸出塊
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，點有很多的參數(shù)，變量就是點的某一參數(shù)值，選擇方法如圖十四所示：
圖十四 選擇數(shù)據(jù)庫變量
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，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(xiàn)象
4.4 簡單的單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的控制策略區(qū)域
5.1 雙擊PID點，可以查看PID點參數(shù)：
圖九 PID0點的基本參數(shù)屬性頁
5.2 PID點的參數(shù)與PID控制器的屬性的對應(yīng)關(guān)系，如表一：
表一 PID點主要參數(shù)表
5.3 為方便PID回路的調(diào)節(jié)，畫面設(shè)計如下：
參數(shù)詳細(xì)說明見圖七及表一
6．編譯、運行。
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)實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，在系統(tǒng)的設(shè)計中實時數(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時數(shù)據(jù)庫為輸入輸出，同時實時數(shù)據(jù)庫也需要取得算法塊的參數(shù)，方便運行中動態(tài)修改，這樣才能確保系統(tǒng)穩(wěn)定地運行。
