烟气脱硫毕业论文 - 图文

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进行比较，得到差值信号与作为前馈信号的锅炉烟气量与烟气中二氧化硫浓度的综合信号（为进入吸收塔二氧化硫质量流量）相叠加。前馈与反馈控制共同作用产生一个调节信号。来控制石灰石浆液供给阀门开度。使吸收塔内浆液ph值维持在设定值上

为防止依据ph测量可能造成的过调。采用流量测量（采用石灰浆液流量测量仪表），构成一个副反馈回路。ph测量仍构成主反馈回路。在串级控制系统中，有两个调节器，分别接收来自被控对象不同位置的测量信号。主调节器接收浆液ph测量值，副调节器接收送进吸收塔的石灰石浆液流量测量值。主调节器输出信号作为副调节器的设定值。副调节器的输出值与前馈信号（进入吸收塔的二氧化硫质量流量）叠加控制浆液供给阀的开度。

图3-2控制框图

串级系统由于副回路的存在。改善了系统品质特性，调节过程加快，具有超前控制的作用，并且具有一定的自适应能力。有效克服滞后，提高控制质量。 2.串级控制系统的整定；在串级控制系统中，因为两个控制器串在一起，互相之间或多或少有些影响，因此串级系统的整定要比简单系统复杂一些。这里仅介绍逐次逼近法。

a)先整定副控制器GT2。让副回路单独工作时的单回路系统来整定副控制器GT2的参数，记作[GT2] 1。Gm1、Gm2 是主副变送器的传递函数，G01、G02是主副对象的传递函数。

b)根据[GT2] 1，整定主控制器GT1。由图可写出串级控制系统的特征方程式：

GT2G021?GT1G01Gm1?0 （3-1）

?21?GT2G02Gm可得此时等效控制对象的传递函数为

G记作[GT1] 1 。

*01GT2G02G01Gm1?1?GT2G02Gm2 （3-2）

c)根据步骤b得到的[GT1] 1，再整定副控制器GT2。由图可写出串级控制系统的特征方程式为

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1?GT2[G02Gm2?GT1G02G01Gm1]?0 （3-3）

可得此时等效控制对象为

G*02?G02Gm2?GT1G02G01Gm1 （3-4）

然后根据单回路系统的整定方法求出副控制器的参数，[GT2] 2。

d)如果[GT2] 2和[GT2] 1的参数值基本相同，那么整定就算完成；否则应就[GT2] 2重复步骤b和c，直到出现两次整定结果基本相同为止。

主回路是一个定值控制系统，主控制器必须具有积分作用，一般都采用PI控制；而副回路是一个随动系统，副控制器为了能快速的跟踪一般不带积分作用，同时微分作用也是不需要的。

3.PID控制：主PID函数块反馈信号为实际ph值，它是从吸收塔中的浆液检测到的ph值经过输入转换得来的。主PID函数块的给定值为目标ph值，按烟气的二氧化硫浓度、流量等信息选定的。主PID函数块的控制输出为给定浆液流量。用它做为副控制回路的给定值。

流量控制副PID函数块反馈输入信号为实际流量，它从检测流量管道中的流量，经输入转换得来。主PID函数块输出的给定浆液流量，即为它的流量给定值。流量控制副PID函数块的控制输出，经输出转换，加载给浆液流量调节阀，以确保有合适流量的浆液流入吸收塔[9]。

设置由PID控制组成的串级-前馈系统见图3-3。

图3-3浆液流量的PID与浆液ph的PID

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4 系统硬件设计

4.1 集散系统设计 4.1.1 系统功能总设计

设计烟气脱硫控制系统采用集中监视、分散控制的模式。控制系统的控制层为DCS（分散式控制系统）架构，现场层为PLC（可编程控制器），系统最为主要特点具有分散控制系统DCS的分散控制、集中管理的优点和可编程控制器PLC的分散性和灵活性：

由于控制层采用了DCS系统，本控制系统具有功能全、可靠性高，系统开放易扩展，采用了安全可靠的网络通讯技术，具有综合性和专业性、人机对话功能强，管理能力强等特点。同时系统兼有PLC系统的主要特点：I/O模件成熟可靠，运行速度快，组合灵活；良好的兼容性；程序编制及生成简便。本控制系统能很好地完成工业实时顺序控制、条件控制、计数控制、步进控制等功能；能够完成模数转换、数据处理、通讯联网、实时监控等基本功能。采用冗余的以太网通讯网路，通讯速率为10Mbps/100Mbps，通信稳定性可靠性得到保证。后台数据库可采用SQL Server、Orcale、Access完成统计报表。

2个PLC现场控制站和中控室通过10M光纤以太网连接，组成现场控制网络。个控制站主要负责采集现场实时数据、根据工艺要求控制现场设备，如泵、阀等。在主控室设有分别侧重于监控、管理的两台工作站、打印机等设备。这两个工作站均连在10M以太网上。用来显示整个工艺流程、过程数据变化和设备状态。

4.2 集散控制系统构成

硬件构成本设计的硬件设备主要分为三个大部分：PLC部分、现场数据采集设备以及操作员站和工程师控制站部分，主要系统结构选用标准拓扑式环形结构，现场仪表和设备采集数据连接到PLC的输入模块、并接收PLC的命令对现场设备进行控制和调节；PLC接收现场设备的数据传输给计算机并接收计算机下达的控制命令，并内部通过强大的内部运算，进行PLC对现场变量的PID自动调节。

图4-1系统组成图

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选用两台PLC通过PLC的冗余处理单元（RPU）设计为硬冗余系统设计为硬冗余系统，操作员站与工程师站的计算机采用冗余的以太网网络通信；工程师控制室设计用两台工业计算机，配以打印机等设备，与计算机的通讯采用RS-232串口通讯。组态软件选用MCGS。

每个控制站设置有UPS，为所有PLC及变送仪表设备提供稳定、可靠的供电电源。

制备石灰石浆液的流量传感器与流量信号转换器相连接，变送器元件——信号转换器直接与相应的PLC模块连接，信号转换器把流量信号转换成0~20mA的标准信号送到PLC的AI模块。

ph信号转换器分别与检测制备罐中石灰石浆液ph值的检测仪器以及检测吸收塔中的石灰石浆液ph值的检测仪器连接，信号转换器把相应转换的电流信号输送到PLC的AI模块。

4.3 PLC设备的选型 4.3.1 PLC机的选择

PLC选用西门子的S7-200系列PLC——CPU224XPCN。西门子的S7-200系列PLC属于小型PLC。在本系统中的西门子S7-224XP CN模块内置10KB RAM，2个RS-485通信口。最大数字量量I/O点数为224，最大模拟量I/O点数为45，CPU 本体集成2个模拟量输入通道/1个模拟量输出通道。

外加用于扩展的模拟量输入模块EM231CN（4路模拟量输入），和EM222（8路数字量继电器型输出，见附录图1）。

选择EM222继电器型输出，是因为继电器输出既可以驱动交流负载，又可驱动直流负载，而且适用的电压大小范围较宽，同时承受瞬时过电压和过电流的能力较强。

注意到S7-224XPCN PLC上的通信口是RS-485标准；如果通信对象是RS-232设备，则需要RS-232/PPI（多主站）电缆。也可利用RS-232/PPI多主站电缆连接主站与多台PLC的通信。

4.3.2 PLC机的设置

S7-224 XP的两路模拟量输入通道被出厂设置为电压信号（0~10V）输入。为了能够输入电流信号，必须在A+与M端、B+与M端之间并入500欧姆的电阻。S7-224 XP的一路模拟量输出，通过电流接线端（或电压接线端）选择模拟量输出类型。 1.模拟量输入格式：

输入模拟量在程序中的寄存器，离CPU模块由近到远依次AIW0、AIW2、AIW4?? 每个通道是两个字节，单极性原始采集值0~32768，灵敏度1/4000；双极性原始采集值±32000，灵敏度0~4000.模拟量到数字量转换器的12位读数是左对齐的。MSB是符号位：零表示一个正数据字值。

在单极性格式中，3个连续的0使得ADC计数值每变化1个单位，数据字中则以8为单位变化。

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