基于PLC构成GM离心鼓风机组的计算机控制系统.pdf

口 计算机应用 风机技术 2 o 0 2 年第4 期 基 于 P L C构 成 GM 离心 鼓风 机 组 的计算 机控 制 系统 Compu t er Con t r ol Sy s t e m o f GM Cen t r i f u g al Bl ower Uni t Ba s ed on PLC 渠鸾 沈 阳鼓风机 厂 自动控制 系统工程公 司 【 摘要 】 本 控 制 系统 是 以 GM 离 心 鼓 风 机 组 为 被 控 制对 象， 在 保证 离心鼓 风 机 气路 系统 、 油路 系统 、 轴 系统和 自身特 性 均 良好 的情 况下 ， 实现 供 气工 艺各 种工 况的调 节 。本 控制 系统采取 解耦 智 能控 制 、 专 家智 能控制和 传统 的 P I D控 制 ， 多套控制 系 统现 场运行 结果表 明， 此 控制 系统 控制 可 靠， 智能 化 程度 高 ， 操作 维护方便 。 关键词 离心式鼓风机计算机控制 系统 Ab s t r a c t Ta k i n g GM c e n t r i f u g a l b l o we r u n i t a s a t a r g e t 。e n s u r i n g g as -o i l -s h a f t s y s t e m a n d s e l f c h ara c t e r i s t i c o f c e n t r i f u g a l b l o we r u n i t u n d e r t h e g o o d con d i t i o n ， t h e a d j u s t me n t o f o p e r a t i n g co n d i t i o n s are r e a l i z e d．Th e d e cou p l i n g i n t e l l i g e n t c o n t r o l 。e x p e r t i nt e l l i g e n t co n t r o l t r a d i t i o n al PI D co n t r o l are t ak e n b v t h i s con t r o l s y s t e m ． Th e r e s u l t s h o ws t h a t s y s t e m con t r o l i s r e l i a b l e ， h i g h d e g r e e i n i n t e l l i g e n c e ， o pe r a t i o n an d ma i n t e n an c e are v e r y ea sy K e y wo r d s Ce nt r i f u g al bl o we r Comput e r Cont r o l s y s t e m 一 、前 言 GM 离心 鼓 风 机 就 其 特 性 是 个 非 线 性 的 、 时 GM 鼓 风 机 受 控对 象 2 0 0 2年 1月 2 6日收到沈 阳市1 1 0 0 2 2 - - 40 -- 检 测变送 器 、 仪表 阀门 执 行机 构等 图 1 变 的、 分布参数 的复杂 受控 对象 。而气 量 调节 ， 压 力 、 功率控 制调节 ， 均耦 合 在其 特 性之 中。要 实现 其最佳 控制 、 最 优 调 节 、 随机 处理 的 目的 ， 必 须建 立被 控对象数 学 模 型 ， 然 后 求 取 相应 的控 制 方 程 和化解 方程 ， 整个 装置要 由有经 验 的专家 操作 ， 否 则就难 以控 制 和 使 用。经 实 践 证 明 ， 具 有 计 算 调 节 可靠 ， 控 制准确 ， 使用方 便 安全 ， 维 护 简单 ， 静 动 态 性能指标好 ， 具有 较高的实用价 值和效 益价 值 。 二 、 基于 P L C构 成的计算 机控制 系统 的硬件 基于 P L C构 成 的 GM 离 心 鼓 风 机计 算 机 控 制系统 的硬 件 是 由被 控 对 象 GM 型 离 心鼓 风 机 各个 系统 、 测量 变送单元 、 P L C和执 行器 构成 见 图 1 。由基本的检测变 送元件通过 数据信号 送入 P L C。 将 专 家 的 经 验 、 调 节 的 P I D 多 个 回 路 ， 以 程 序赋 予 P L C， 构成计算 机控制 系统 ， 达 到智 能控 制 对 象 的 最 终 目的 。 三 、 P L C构成 的计 算机控 制系统的功 能 1 动态 防喘振 控制 GM 离 心 鼓 风 机 的 性 能 是 非 线 性 的 曲 线 ， 其 基 于 P L C可 编 程 控 制 器 构 成 的计算 机控 制系 统 ，根据 不同 的控制 要求 分为 I 型 Ⅱ 型 Ⅲ型 维普资讯 基 于 P L C构 成 GM 离心鼓风机 组 的计算机控制 系统 性 能 的 检 测 来 源 于 温 度 传 感 器 、 压 力 变 送 器 、 流 量 变送器等检 测 元 件 ， 就 GM 离 心鼓 风 机性 能 曲线 来讲 ， 在 机组 流 量 和压 力 调节 过 程 中存 在着 喘 振 区和安全 区。机组 不 允 许 在 喘振 区工 作 ， 故 对 机 组控制 的第一 要 求就 是 将 其 控 制在 安 全 区 ， 即做 好防 喘振控制 。而多 种控 制方式 是耦 合 在一起 的 P I D回路 ， 要 达 到 控 制 要求 ， 就 必 须 解 耦 ， 使 机 组 工作在 安全 区， 即不喘振 。 对于传 统 的 P I D 控 制 是 当 今 工业 控 制 最 多 的 ， 这 里 不 做 介 绍 。主 要 把 解 耦 控 制说 明一 下 。 当被控变 量 只受 本 系 统 回路 控 制变 量 的 影 响 ， 而与 其它系 统控 制 变量 无 关 ， 并且 控 制 变量 只 接 受本 系统被控制 变量的反 馈影 响而 与其 它系 统的 被控变 量无关时 ， 该 系统 即为 无耦合 系统 。相 反 ， 假如一 个系统 的作 用对另 一个 系统 也产 生影 响时 则说 明这些 系统 间存 在耦 合 ， 此 系统 称 为耦 合 系 统 。GM 离心鼓 风机 的 机组控 制 系 统是 个多 输入 多输 出的强耦合 系统 。如果 能将一 个具 有强 耦合 的多 变量系统 中的 耦 合解 除 ， 或使 其 变 成 轻度 耦 合系统 ， 毫 无疑 问 ， 解耦 后 的 系统 ， 可 以把 系统 间 有 害的耦合 效应 大 大 削 弱 ， 甚 至 变成 一 些 无耦 合 的单 变量系 统组 合 ， 这就 会 使 难 以分 析 与 设计 的 多变 量耦合 系统 的控 制 问题 得 以解决 ， 这 叫做 解 耦控 制 。我 公 司 控 制 的 原 理 是 利 用机 械 的 滞 后 性 ， 机组性 能多参数 间的 关系 ， 和 计算 机 的超速性 与专 家控制结 合在一 起 ， 采用 适 当选择 变量 配对 ， 削弱各通道 间的关联 ， 再 采用 前馈 补偿 法 ， 使解耦 网络模 型简 易 ， 再 选用 最 优 控制 法 将 多个 PI D 的 有 害耦合 化解 ， 达 到最终控制 的 目的 。 2 机组状 态监控 由 P L C实 时采 集现 场信 号 ， 并转 换 为工程 范 围显示于监 视 的 上位 机 ， 对 机 组 的 状 态 坐在 监视 的 上 位 机 室 可 尽 观 所 有 。 3 报警 、 联锁保 护 此系 统 对 机 组 状 态 的 不 正 常 做 出实 时 的 报 警 ， 同时 做 出相 应 的 控 制动 作 ， 如油 压 低 ， 会 在 给 出报警 的 同时 ， 将 备 用油 泵启 动等 。有 了报 警 系 统 ， 使控制 更 安 全 可靠 和 智 能 化 。联 锁 保护 是 在 机组进入 严重故 障的 临界处 ， 或人 为误操作 ， 引起 机组 不允许 的故 障 ， 此 时靠 人 为 去处 理 此故 障是 来不及 的 。 计算 机 检 测到 这 种 情 况要 做 出迅 速 的 停车保 护 ， 并 做 出报警 和停 车 的正 常处理 工作 ， 这 叫联 锁保 护 。此 功 能 提 高 了 可靠 性 、 安全 性和 经 济效 益。 4 故 障分析 此系统将现 场 的采 集 点 ， 按 ms级 记 录 。 可 以 清晰记录 出第 一故 障联 锁 的 原 因 ， 并 锁 定 故 障 当 前监测 数 据 ， 以使 事后 人 为进 行 故 障 分 析 。减少 了传统 故障分析 的麻 烦 ， 缩 短 故 障时 间 ， 为用 户提 高了效益 ， 节省 了人 力。 5 压力 、 流量双调 节 根据机组 工 艺 和 生产 工 艺 的要 求 ， 以及 在 各 行业 上 主要 是 环保 应 用 的不 同 ， 此 控 制 功 能具 有 压力和流 量 的手 动 、 自动 调 节 功 能 以满 足 不 同 的 调 节 要 求 。 6 就地 、 远 程 、 其它等 I型 、 Ⅱ型 、 Ⅲ型控制 。 根据 自动化 要 求 的 不 同 ， 有 就 地 的 一级 控 制 系统 I型 ， 就 地 ／ 远 程二 级 控 制 系统 Ⅱ型 ， 就 地 ／ 远程／ 其 它三级控制 系统 Ⅲ型 。不管 哪 种控 制 ， 均具有 压 力 和 流量 调节 功 能 ， 1 ～ 4 功能 。 其基于 区别 如下 ①一级控 制 ， 多 完成 单独机组 控制 一个 C P U 对应一 台机 组 ， 可 以完成 自己独 立 的控 制 。与其 它 机 组 无 关 联 ； ②二级控 制 ， 在 I 级控 制 基 础上 ， 又增 加 了一 套协调控制盘 ， 完成 多 台机 组 间 的协调 工作 ， 就环 保行业 ， 存 在 供 气量 分 配 、 并 网、 缓 网 及退 网等 复 杂工作 ； ③三级 控制 ， 在二级控 制 功能 的基 础上 ， 完成 与其它 P L C或 DC S通讯 ， 达到新 的 自动 化需 要和 管 理 需 要 。 各级 控制之 间的关 系如 图 2 。 四、 结束语 基于 PL C构成 的计 算机 控制 系统 ， 可 以实现 对 GM 型 离心 鼓 风机 性 能参 数 的复 杂 控 制 ， 通 过 网络通讯 又 实现 了多 台多 级 的 自动化 管 理 控 制 ， 特别适 应环 保等 行 业 自动 化 的 发展 需 要 ， 消 除环 保单位对 其 设备 管 理 的非 专 业 人 员管 理 的 盲 区 ， 提 高了各行 业 的 自动化 水 平 ， 为各 行 业 带 来 了巨 大 经 济 效 益 和 社 会 效 益 。 我厂 GM 型鼓 风 机 已经 被 多 家 用 户选 用 ， 我 公司开发 的此控 制 系 统不 同类 型 I型 、 Ⅱ型 、 Ⅲ 型 均有 实 际应 用 。如 山东 临 沂 污水 处 理 厂 3套 GI 0的控 制 系统 I型 ， 浙 江 长 兴 污 水 处 理 厂 的 3套 GI 5的控制系统 Ⅱ型 ， 哈尔滨 制药总 一 41 维普资讯 口 计算机应用 风机技术 2 0 0 2 年第4 期 厂环保工 程的 4套 GM2 5的控制 系统 Ⅲ型 等不 低于 5 0套 。 自运 行 以来 ， 运行 稳 定 可靠 ， 控制 调 节 准确 ， 完 全 满 足 了其 生 产 工 艺 要求 。得 到 现 场 的实 际认 可和推 广 。 图 2 参考文献 l 邵 裕森 ． 过程 控制 系统 及仪 表 ． 东 南 大学 。 1 9 9 8 ． 2黄 一夫 ． 微型 计算 机控 制技术 ． 华 中工 学院 ． 1 9 9 7 上 海应达风 机 有 限公 司 我公 司是 以空调 风机为主 的风机专 业生 产厂家 。 产 品包括 空调风机 C F一1 1 型 、1 1 6 2型等多翼风机 、环保 设备配 套风 机 、 通 风换 气及消 防排烟 风机 、 离心 风机 、 轴流 风机 、 工业 风扇 、 电机等。 公 司 以 I S 0 9 0 0 12 0 0 0作 为 质 量保 证 体 系 ， 产 品通 过 中国长城认证 、绿色环保 技术 推荐 产品等 。 公 司坚持 以人为本 ， 坚持走 名牌 之路 ，向社会 提供高 品质 的产 品和 完善 的服务为企业之使命 。 因发展需要 ， 诚聘 以下 中高级专业人士 1 ．风机设计 、 制造工程师 熟 悉空 调风 机 、 环保 配套 风机 者优 先 2 ． 模 具设计 、 制造工程师 3 ．机械设计 、 制造工程 师 4 ．风机工艺设 计工程师 5 ．机 电一体化 6 ．国际贸易专 业人员 f 有 国际 贸易经验 者 优先 地 址 上海市 曹安路 3 9 5 5号邮编 2 0 1 8 1 2 联 系电话 0 2 1 5 9 1 3 5 6 7 8 、 5 9 1 3 2 2 2 2 传 真 0 2 1 5 9 1 3 8 1 8 7 联 系 人 应先 生 网 址 “ W W W． s h y i n g d a ． t o n i ／ 热 忱 欢 迎 以 上专 业 的 应届 大 学 毕 业 生 来我 公 司共 同 发展 一 4 2 维普资讯