工業(yè)鍋爐是能源轉(zhuǎn)換和能源消耗的重要設(shè)備。由于我國工業(yè)鍋爐生產(chǎn)操作水平的落后，造成大量的熱能丟失，經(jīng)濟(jì)效益很低。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的逐步普及，工業(yè)鍋爐開始采用微型計(jì)算機(jī)控制。實(shí)踐證明，工業(yè)鍋爐實(shí)現(xiàn)微型計(jì)算機(jī)控制，是鍋爐安全生產(chǎn)，提高熱效率，節(jié)約能源的一大創(chuàng)舉，也為鍋爐生產(chǎn)開辟了廣闊的前景，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)、秸稈顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
1、鍋爐控制系統(tǒng)
    控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)將鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)作為主要研究內(nèi)容，汽包水位是鍋爐運(yùn)行中的一個(gè)重要參數(shù)，它體現(xiàn)出鍋爐產(chǎn)生的蒸汽量和給水量之間的動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系，是鍋爐安全運(yùn)行的重要條件。汽包水位高會使過熱器的受熱面結(jié)垢而被燒壞；而汽包水位過低則會破壞汽水循環(huán)，造成水冷壁管供水不足而被燒毀，甚至引起鍋爐爆炸。鍋爐水位自動(dòng)控制的任務(wù)就是控制給水流量，使其適應(yīng)蒸發(fā)量的變化，維持汽包水位在允許的范圍內(nèi)。將模糊控制算法引入該系統(tǒng)，利用模糊控制易于實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜對象控制的特點(diǎn)，將有經(jīng)驗(yàn)的操作人員和專家的控制經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用于控制過程，根據(jù)人工控制規(guī)則組織控制決策表，然后由該表決定PID參數(shù)的輸出值，與傳統(tǒng)的PID控制相結(jié)合，根據(jù)鍋爐汽包水位運(yùn)行過程中出現(xiàn)的不同狀態(tài)和擾動(dòng)，在線實(shí)時(shí)的對PID參數(shù)整定，使系統(tǒng)運(yùn)行中保持合適的瞬態(tài)參數(shù)，易于維持汽包水位在設(shè)定值。
    (1)鍋爐汽包水位的三沖量控制系統(tǒng)。針對鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)特點(diǎn)，以鍋爐水位作為主控信號，將蒸汽流量作為前饋信號，把給水流量作為反饋信號，組成汽包水位的三沖量控制系統(tǒng)。當(dāng)蒸汽負(fù)荷突然發(fā)生變化，蒸汽流量信號使給水調(diào)節(jié)閥一開始就向正確方向移動(dòng)，即蒸汽流量增加，給水調(diào)節(jié)閥開大，抵消了由于“虛假水位”引起的反向動(dòng)作，因而減小了水位和給水流量的波動(dòng)幅度。當(dāng)由于水壓干擾使給水流量改變時(shí)，控制器能迅速消除干擾。另外，給水流量信號也是控制器動(dòng)作后的反饋信號，能使控制器及早知道調(diào)節(jié)的效果。
    (2)系統(tǒng)硬件配置。控制器主要由PLC構(gòu)成，采用國產(chǎn)永宏P(guān)LC為開發(fā)平臺。輸入輸出系統(tǒng)采用分布式I/O (ET200M)，通過輸入輸出模塊將現(xiàn)場采集的信號送入到PLC控制器。
2、模糊自整定PID控制器設(shè)計(jì)
  2.1設(shè)計(jì)原理
   模糊自整定PID控制算法是在PID算法的基礎(chǔ)上，以誤差e和誤差變化量ec作為模糊控制器的輸入量，以滿足不同e和ec對控制器參數(shù)的不同要求，根據(jù)模糊合成推理設(shè)計(jì)PID參數(shù)的模糊矩陣表。在鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)中，輸入變量選擇為汽包水位的偏差值。和偏差值的變化量ec，輸出變量選擇為PID參數(shù)的校正值，即△kp，△ki和△kdd。在模糊自整定PID控制器中，采用的是二維模糊控制器。
    2.2模糊控制器設(shè)計(jì)過程的四個(gè)步驟
    (1)構(gòu)造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，根據(jù)采樣得到的系統(tǒng)輸出值，計(jì)算所選擇的系統(tǒng)的輸入變量。該步驟所完成的工作就是確定模糊控制器的輸入量和輸出量。
    (2) “模糊化”，即實(shí)現(xiàn)輸入量或輸出量的模糊化，通過量化因子和比例因子將精確量變化的范圍（基本論域）模糊化成在模糊集論域范圍內(nèi)。我們可以把精確量用“正大”  “正中”  “負(fù)中”“負(fù)小”等模糊語言來分成數(shù)個(gè)檔。這些檔的大小關(guān)系我們就用在模糊論域上的模糊子集來表示。而模糊子集的大小就和隸屬函數(shù)有關(guān)，隸屬函數(shù)通常采用：三角形隸屬函數(shù)、正態(tài)分布隸屬函數(shù)和梯形隸屬函數(shù)等。不同的隸屬函數(shù)代表著不同的系統(tǒng)特性，我們一般在系統(tǒng)誤差較大時(shí)采用具有低分辨率隸屬函數(shù)，而在系統(tǒng)誤差較小時(shí)采用具有高分辨率的隸屬函數(shù)。
    (3)模糊控制表的運(yùn)算合成。有了前兩個(gè)步驟的工作，得到輸入量和輸出量的模糊數(shù)，結(jié)合操作經(jīng)驗(yàn)或數(shù)據(jù)，我們就可以將輸入量和控制量的模糊數(shù)安排到由一系列的if-then控制規(guī)則組成的集合中，利用這些規(guī)則信息，采用極大極小值合成法或其他合成算法，我們就可以合成得到控制表。該控制表儲存于計(jì)算機(jī)中，供程序查詢輸出。
    (4)查詢輸出和輸出量精確化。計(jì)算機(jī)控制程序通過查詢該控制表，即可以找到對應(yīng)于某模糊數(shù)輸入量的控制量模糊數(shù)，再通過輸出量比例因子將模糊輸出控制量轉(zhuǎn)換成進(jìn)行控制量的精確化輸出，這實(shí)際上是在一個(gè)輸出范圍內(nèi)，找到一個(gè)被認(rèn)為最具有代表性的、可直接驅(qū)動(dòng)控制裝置的確切的輸出控制值。
    2.3模糊自整定PID控制算法在PLC中編程實(shí)現(xiàn)
    模糊自整定PID控制算法在國產(chǎn)永宏P(guān)LC上采用語句表編程方式編程實(shí)現(xiàn)。采集誤差信號和誤差變化量信號，將其模糊化到語言變量的論域，采用離線計(jì)算的方式將模糊規(guī)則制成模糊查詢表，通過在線的方式查詢模糊控制量輸出，最后將PID參數(shù)校正值與基準(zhǔn)值相加，獲得PID參數(shù)瞬時(shí)值，最后進(jìn)行PID運(yùn)算，計(jì)算得控制量到控制對象執(zhí)行器。在PLC中，使用FB功能塊和DB數(shù)據(jù)塊來實(shí)現(xiàn)模糊控制算法。首先離線計(jì)算好模糊關(guān)系查詢表，把比例因子值、誤差的上下限值和模糊關(guān)系查詢表R送到DB數(shù)據(jù)塊中存儲起來。在DB數(shù)據(jù)塊中，模糊關(guān)系R要按傾序排放，即按順序先輸入第一列，再輸入第二列，第三列，然后在FB功能塊中完成計(jì)算查詢表功能。值得注意的是，在這里采用取整將E單點(diǎn)模糊化，然后，由模糊化子集和模糊關(guān)系風(fēng)求出模糊決策。在程序里，這部分使用比較指令和循環(huán)嵌套來完成。最后，用最大隸屬度法，由模糊決策求出△kp，△ki，△kd，再進(jìn)行PID增量式運(yùn)算得輸出控制量。
3、結(jié)語
  根據(jù)鍋爐控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，分析了鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)的控制任務(wù)及控制目標(biāo)，針對工業(yè)過程中出現(xiàn)的非線性、大滯后、強(qiáng)耦合、難于控制的工業(yè)鍋爐控制對象的特點(diǎn)，在傳統(tǒng)PID控制器難以達(dá)到理想控制效果的前提下，結(jié)合當(dāng)前發(fā)展比較迅速的模糊控制理論，使用模糊控制理論和PID相結(jié)合的控制器來改造原有的ID控制方式，結(jié)合PID控制中穩(wěn)態(tài)精度高的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了模糊自整定PID控制器，實(shí)現(xiàn)了PID參數(shù)的在線自整定，使系統(tǒng)保持最優(yōu)的瞬態(tài)參數(shù)，使模糊控制與PID控制有機(jī)的結(jié)合起來，易于達(dá)到滿意的控制效果。相信，隨著優(yōu)秀可編程控制器和高速計(jì)算元件的快速發(fā)展，鍋爐控制系統(tǒng)將會更加完善。


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1、生物質(zhì)熱風(fēng)空調(diào)
2、木屑顆粒機(jī)
2、秸稈顆粒機(jī)