切換控制系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種切換控制系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)方法，基于DCS控制平臺(tái)，采用二級(jí)減溫器進(jìn)行溫度控制，其中，一級(jí)減溫噴水的主控制回路的設(shè)定值為二級(jí)過熱器進(jìn)口溫度設(shè)計(jì)值，副控制回路輸入為一級(jí)過熱器減溫器出口溫度，輸出控制一級(jí)減溫器噴水調(diào)節(jié)閥門，二級(jí)減溫噴水的主控制回路的設(shè)定值為主蒸汽溫度，副控制回路的輸入信號(hào)為二級(jí)噴水減溫器后溫度；所述控制器采用串級(jí)控制系統(tǒng)，主控制器采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制器，副控制器采用PID控制器，所述主環(huán)PID控制器與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制器的輸出端均設(shè)有跟蹤模塊。本發(fā)明使得運(yùn)行人員能夠及時(shí)調(diào)整運(yùn)行，達(dá)到可靠、高效的目的，具有很好的可移植性和可擴(kuò)充性動(dòng)態(tài)，有效地改善了常規(guī)PID調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)自適應(yīng)能力差的問題。
【專利說明】切換控制系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，具體涉及一種基于DCS平臺(tái)的能夠使控制器進(jìn)行無擾切換的過熱控制系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]過熱蒸汽溫度是電廠機(jī)組運(yùn)行過程中需要監(jiān)視及控制的重要參數(shù)之一，它直接關(guān)系著機(jī)組能否安全穩(wěn)定的運(yùn)行。過熱蒸汽溫度一般可看作多容分布參數(shù)受控對(duì)象，其動(dòng)態(tài)特性描述一般可用多容慣性環(huán)節(jié)來表示，該對(duì)象具有明顯的滯后特性，因此對(duì)該對(duì)象的控制比較困難。原因主要有:(I)鍋爐燃燒工況不穩(wěn)定，煙氣側(cè)擾動(dòng)頻繁且擾動(dòng)量較大，影響主蒸汽溫度變化較快；(2)由于工藝特性決定各級(jí)過熱器管道較長(zhǎng)，造成主汽溫對(duì)其控制輸入即噴水減溫器的減溫水量變化反應(yīng)較慢；(3)外部擾動(dòng)變化頻繁且擾動(dòng)量較大，致使主汽溫長(zhǎng)期不能穩(wěn)定；(4)由于參數(shù)整定不當(dāng)引起一、二級(jí)噴水量不匹配，使得噴水量?jī)?nèi)擾較大，造成主汽溫在外擾較小時(shí)仍偏離設(shè)定值較大。
[0003]鍋爐出口的過熱蒸汽溫度是整個(gè)汽水行程中工質(zhì)的最高溫度，目前過熱汽溫控制系統(tǒng)主要使用的是常規(guī)PID控制。常規(guī)PID控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，但常規(guī)PID控制的參數(shù)是根據(jù)被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型來整定的，而過熱汽溫的對(duì)象特性具有變化性、不確定性、非線性等特點(diǎn)，并且會(huì)有一些隨機(jī)的擾動(dòng)產(chǎn)生，使其難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，尤其是當(dāng)工況變化大時(shí)，難以保證控制品質(zhì)。因此，針對(duì)上述情況設(shè)計(jì)的過熱汽溫控制系統(tǒng)，既要求對(duì)煙氣側(cè)擾動(dòng)及負(fù)荷波動(dòng)等較大外擾具有足夠快的校正速度，同時(shí)又要求對(duì)減溫水內(nèi)擾有較強(qiáng)的抑制能力，從而使系統(tǒng)具有足夠的穩(wěn)定性和良好的控制品質(zhì)，并能保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。
[0004]由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有對(duì)于復(fù)雜環(huán)境和多目標(biāo)控制要求的自學(xué)習(xí)能力，以及能以任意精度逼近任意非線性連續(xù)函數(shù)的能力，在現(xiàn)代工業(yè)控制中得到了越來越多的應(yīng)用，通過自學(xué)習(xí)過程來獲得控制器的參數(shù)，可以進(jìn)一步改善控制器的性能.這樣的系統(tǒng)對(duì)于系統(tǒng)參數(shù)變化具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，能顯著改善汽溫的響應(yīng)特性.但由于受到實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的制約，目前智能控制的方法在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的情況并不是很理想。實(shí)際應(yīng)用還必須從DCS現(xiàn)有邏輯功能塊出發(fā)，由于缺少相應(yīng)的邏輯功能塊的支撐，使得各種先進(jìn)的控制算法無法利用現(xiàn)有DCS的平臺(tái)在邏輯中實(shí)現(xiàn)，而控制算法只需采用原有的功能算法塊即可實(shí)現(xiàn)，并且不改變?cè)入p回路的基本結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種切換控制系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)方法，利用工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)DCS平臺(tái)進(jìn)行模塊化組態(tài)設(shè)計(jì)，使得運(yùn)行人員能夠及時(shí)調(diào)整運(yùn)行，達(dá)到可靠、高效的目的，有效地改善了常規(guī)PID調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)自適應(yīng)能力差的問題。
[0006]為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種切換控制系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)方法，基于DCS控制平臺(tái)，采用二級(jí)減溫器進(jìn)行溫度控制，其中，一級(jí)減溫噴水的主控制回路的設(shè)定值為二級(jí)過熱器進(jìn)口溫度設(shè)計(jì)值，副控制回路輸入為一級(jí)過熱器減溫器出口溫度，輸出控制一級(jí)減溫器噴水調(diào)節(jié)閥門，二級(jí)減溫噴水的主控制回路的設(shè)定值為主蒸汽溫度，副控制回路的輸入信號(hào)為二級(jí)噴水減溫器后溫度；
所述控制器采用串級(jí)控制系統(tǒng)，主控制器采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制器，副控制器采用PID控制器，所述主環(huán)PID控制器與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制器的輸出端均設(shè)有跟蹤模塊。
[0007]上述技術(shù)方案中，基于控制系統(tǒng)DCS平臺(tái)上組態(tài)設(shè)計(jì)過熱汽溫控制的界面顯示，設(shè)置手、自動(dòng)控制切換模塊以及溫度設(shè)置模塊。
[0008]由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):
1.本發(fā)明的切換控制系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)方法，利用工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)DCS平臺(tái)進(jìn)行模塊化組態(tài)設(shè)計(jì)，并使得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制器與系統(tǒng)常規(guī)PID控制器進(jìn)行無擾切換，促使過熱控制系統(tǒng)響應(yīng)較常規(guī)的串級(jí)控制得到明顯改善，使得運(yùn)行人員能夠及時(shí)調(diào)整運(yùn)行，達(dá)到可靠、高效的目的，具有很好的可移植性和可擴(kuò)充性動(dòng)態(tài)，有效地改善了常規(guī)PID調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)自適應(yīng)能力差的問題。
[0009]2.本發(fā)明在主環(huán)PID控制器與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制器的輸出端均設(shè)有跟蹤模塊，實(shí)現(xiàn)兩者的無擾切換。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是實(shí)施例一中本發(fā)明采用兩級(jí)減溫器溫度控制結(jié)構(gòu)圖。
[0011]圖2是圖1中一級(jí)減溫器A側(cè)的無擾切換組態(tài)設(shè)計(jì)SAMA圖。
[0012]圖3是圖1中一級(jí)減溫器B側(cè)的無擾切換組態(tài)設(shè)計(jì)SAMA圖。
[0013]圖4是圖1中二級(jí)減溫器A側(cè)的無擾切換組態(tài)設(shè)計(jì)SAMA圖。
[0014]圖5是圖1中二級(jí)減溫器B側(cè)的無擾切換組態(tài)設(shè)計(jì)SAMA圖。
[0015]圖6是控制界面的DCS組態(tài)設(shè)計(jì)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
實(shí)施例一:參見圖1所示，一種切換控制系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)方法，基于DCS控制平臺(tái)，采用二級(jí)減溫器進(jìn)行溫度控制，其中，一級(jí)減溫噴水的主控制回路的設(shè)定值為二級(jí)過熱器進(jìn)口溫度設(shè)計(jì)值，副控制回路輸入為一級(jí)過熱器減溫器出口溫度，輸出控制一級(jí)減溫器噴水調(diào)節(jié)閥門，二級(jí)減溫噴水的主控制回路的設(shè)定值為主蒸汽溫度，副控制回路的輸入信號(hào)為二級(jí)噴水減溫器后溫度；
所述控制器采用串級(jí)控制系統(tǒng)，主控制器采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制器，副控制器采用PID控制器，所述主環(huán)PID控制器與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制器的輸出端均設(shè)有跟蹤模塊。
[0017]實(shí)施例二:某火電廠#2爐600麗機(jī)組的燃煤鍋爐，該機(jī)組DCS系統(tǒng)保留原串級(jí)控制的副環(huán)PID控制，對(duì)主環(huán)PID控制器與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制器之間進(jìn)行無擾切換。
[0018]參見圖2所示，IA側(cè)(一級(jí)減溫器A側(cè))的組態(tài)設(shè)計(jì)過程:在控制系統(tǒng)在自動(dòng)控制方式時(shí)，保留了一級(jí)減溫器的副環(huán)PID控制，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制器控制原主環(huán)PID控制的IA側(cè)的出口溫度。IA側(cè)手動(dòng)運(yùn)行情況下，控制系統(tǒng)始終跟蹤現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的IA側(cè)的輸出量及一級(jí)減溫器控制量，以避免切換到IA側(cè)自動(dòng)運(yùn)行情況下產(chǎn)生較大干擾與誤差，目的是實(shí)現(xiàn)兩者的無擾切換。在手動(dòng)控制方式時(shí)，副調(diào)節(jié)器輸出跟蹤減溫水調(diào)節(jié)閥開度指令，主調(diào)節(jié)器跟蹤減溫器后蒸汽溫度，以保證手/自動(dòng)切換時(shí)輸出無擾變化。
[0019]參見圖3所示，IB側(cè)的組態(tài)設(shè)計(jì)過程:在控制系統(tǒng)在自動(dòng)控制方式時(shí)，保留了一級(jí)減溫器的副環(huán)PID控制，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制器控制原主環(huán)PID控制的IB側(cè)的出口溫度。IB側(cè)手動(dòng)運(yùn)行情況下，控制系統(tǒng)始終跟蹤現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的IB側(cè)的輸出量及一級(jí)減溫器控制量，以避免切換到IB側(cè)自動(dòng)運(yùn)行情況下產(chǎn)生較大干擾與誤差，目的是實(shí)現(xiàn)兩者的無擾切換。在手動(dòng)控制方式時(shí)，副調(diào)節(jié)器輸出跟蹤減溫水調(diào)節(jié)閥開度指令，主調(diào)節(jié)器跟蹤減溫器后蒸汽溫度，以保證手/自動(dòng)切換時(shí)輸出無擾變化。
[0020]參見圖4所示，2A側(cè)的組態(tài)設(shè)計(jì)過程:在控制系統(tǒng)在自動(dòng)控制方式時(shí)，保留了二級(jí)減溫器的副環(huán)PID控制，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制器控制原主環(huán)PID控制的2A側(cè)的出口溫度。2A側(cè)手動(dòng)運(yùn)行情況下，控制系統(tǒng)始終跟蹤現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的2A側(cè)的輸出量及二級(jí)減溫器控制量，以避免切換到2A側(cè)自動(dòng)運(yùn)行情況下產(chǎn)生較大干擾與誤差，目的是實(shí)現(xiàn)兩者的無擾切換。在手動(dòng)控制方式時(shí)，副調(diào)節(jié)器輸出跟蹤減溫水調(diào)節(jié)閥開度指令，主調(diào)節(jié)器跟蹤減溫器后蒸汽溫度，以保證手/自動(dòng)切換時(shí)輸出無擾變化。
[0021]參見圖5所示，2B側(cè)的組態(tài)設(shè)計(jì)過程:在控制系統(tǒng)在自動(dòng)控制方式時(shí)，保留了二級(jí)減溫器的副環(huán)PID控制，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制器控制原主環(huán)PID控制的2B側(cè)的出口溫度。2B側(cè)手動(dòng)運(yùn)行情況下，控制系統(tǒng)始終跟蹤現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的2B側(cè)的輸出量及二級(jí)減溫器控制量，以避免切換到2B側(cè)自動(dòng)運(yùn)行情況下產(chǎn)生較大干擾與誤差，目的是實(shí)現(xiàn)兩者的無擾切換。在手動(dòng)控制方式時(shí)，副調(diào)節(jié)器輸出跟蹤減溫水調(diào)節(jié)閥開度指令，主調(diào)節(jié)器跟蹤減溫器后蒸汽溫度，以保證手/自動(dòng)切換時(shí)輸出無擾變化。
[0022]參見圖6所示，在控制系統(tǒng)DCS平臺(tái)上組態(tài)設(shè)計(jì)了過熱汽溫控制的界面顯示，設(shè)置了手、自動(dòng)控制切換模塊以及溫度設(shè)置模塊，既可以直觀的顯示實(shí)時(shí)的整套控制系統(tǒng)溫度，又可方便地進(jìn)行手、自動(dòng)控制切換。
【權(quán)利要求】
1.一種切換控制系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)方法，基于DCS控制平臺(tái)，其特征在于:采用二級(jí)減溫器進(jìn)行溫度控制，其中，一級(jí)減溫噴水的主控制回路的設(shè)定值為二級(jí)過熱器進(jìn)口溫度設(shè)計(jì)值，副控制回路輸入為一級(jí)過熱器減溫器出口溫度，輸出控制一級(jí)減溫器噴水調(diào)節(jié)閥門，二級(jí)減溫噴水的主控制回路的設(shè)定值為主蒸汽溫度，副控制回路的輸入信號(hào)為二級(jí)噴水減溫器后溫度； 所述控制器采用串級(jí)控制系統(tǒng)，主控制器采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制器，副控制器采用PID控制器，所述主環(huán)PID控制器與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制器的輸出端均設(shè)有跟蹤模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種切換控制系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)方法，其特征在于:基于控制系統(tǒng)DCS平臺(tái)上組態(tài)設(shè)計(jì)過熱汽溫控制的界面顯示，設(shè)置手、自動(dòng)控制切換模塊以及溫度設(shè)置模塊。
【文檔編號(hào)】F22G5/20GK103453519SQ201310442610
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】余雷, 黃 俊, 何志勇, 孫立寧, 李永民, 錢偉, 楊剛, 王蓓 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)