摘要：該文結(jié)合循環(huán)流化床鍋爐的特點(diǎn)，采用了霍尼韋爾公司的EPKS控制系統(tǒng)對鍋爐進(jìn)行控制，設(shè)計(jì)了硬件的配置，主要設(shè)計(jì)了控制策略，將模糊解耦控制應(yīng)用在控制策略中，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)仿真，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明模糊解耦控制具有良好的解耦效果。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐；模糊解耦控制；集散控制

中圖分類號：TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）13-3159-05

1 概述

DCS是分散控制系統(tǒng)（Distributed Control System）的簡稱，它的出現(xiàn)是工業(yè)控制的里程碑，其實(shí)質(zhì)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的一種新型控制技術(shù)。它具有適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高、可在線修改等特點(diǎn)。由于其本身所具有的特點(diǎn)，使它在復(fù)雜工況的工業(yè)生產(chǎn)過程中解決實(shí)現(xiàn)控制過程中的復(fù)雜控制問題，因此在目前階段被廣泛的引用于冶金、石油、化工、發(fā)電、制藥等各個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中。

2 控制系統(tǒng)硬件選型及配置

2.1 燃燒系統(tǒng)硬件選型及配置

1）C300的CPU 選型及配置

對于一個(gè)循環(huán)流化床鍋爐來說，它最主要是的能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)安全的運(yùn)行，然而燃燒系統(tǒng)作為它的核心控制系統(tǒng)，既需要保證燃燒系統(tǒng)的平穩(wěn)安全運(yùn)營，也需要保證它的實(shí)時(shí)性，所以在選取C300控制器時(shí)除了要考慮到系統(tǒng)的冗余問題，還需要對系統(tǒng)增加冗余方面的配置。它支持I/O 模件。每個(gè) C300 控制器最多支持 64個(gè)冗余 I/O 模件。

2）C300的輸入輸出模塊選型

燃燒系統(tǒng)控制過程比較復(fù)雜，因此需要輸入輸出具有強(qiáng)的魯棒性和系統(tǒng)較高的可靠性。電源可以帶點(diǎn)插拔，并且有開、短路檢測功能；I/O模塊能夠在保持輸出的時(shí)候支持通信，這個(gè)通信一般是指HART通信協(xié)議，即為了保證數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中能夠安全可靠，在數(shù)字信號上采用HART 協(xié)議，并將此協(xié)議加在4～20mA 模擬信號上，是它轉(zhuǎn)化成一個(gè)頻率信號輸出去，通過這樣的方式可以保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定的傳輸。綜合以上燃燒系統(tǒng)對于C300的要求，我們在選擇I/O模塊時(shí)，選擇對應(yīng)PyFFaR89Y3z6Iy01n4PTIQItsisyGs9D1Nx3SK49vrE=的冗余模塊。

3）現(xiàn)場總線接口模件FIM

由于燃燒系統(tǒng)的實(shí)際I/O點(diǎn)不僅僅是64個(gè)，而選用的CPU最大能支持64個(gè)冗余，面對這樣的現(xiàn)場情況，為了使鍋爐的負(fù)荷在一定的承受范圍，該文中選取將所需要的數(shù)據(jù)送到Experion 平臺，這樣的結(jié)果會降低安裝的成本，同時(shí)降低了維護(hù)時(shí)所需要的精力和時(shí)間，還縮短了對于設(shè)備的調(diào)整時(shí)間。因此，選用現(xiàn)場總線來分擔(dān)部分I/O負(fù)荷。

4）交換機(jī) FTE

燃燒系統(tǒng)是一個(gè)大負(fù)荷系統(tǒng)，對于通信的要求特別的高，為了保證在現(xiàn)場通信時(shí)達(dá)到精確的數(shù)據(jù)[44]，該文選用的是霍尼韋爾的FTE交換機(jī)，它的主要優(yōu)點(diǎn)在于消息需要通過的時(shí)候，能夠檢測并判斷讓重要信息優(yōu)先通過的權(quán)利，當(dāng)出現(xiàn)故障的時(shí)候，工程師能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，維修起來也很方便。

2.2 硬件調(diào)試

硬件調(diào)試過程，首先在未上電之前用萬用表檢查各個(gè)模塊之間的接線是否存在短接或者斷接的現(xiàn)象；其次給硬件上電，啟動各個(gè)I/O模塊的電源，再啟動CPU電源，若要斷電時(shí)候，則依次給CPU先斷電，然后再給I/O模塊；最后，使用組態(tài)控制軟件對硬件進(jìn)行仿真，看是否能夠正常的運(yùn)行。

3 模糊解耦控制在DCS中的實(shí)現(xiàn)

在EPKS系統(tǒng)中，生成控制策略的是，Control Builder是面向?qū)ο蟮膱D形化工具，支持EPKS的控制器和ACE，在Control Builder中可以進(jìn)行控制策略設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控、 提供FBS （Function Blocks）的算法庫，同時(shí)支持所有的順序的、邏輯的以及先進(jìn)的控制功能。

本系統(tǒng)中所采用的編程軟件Control Builder可以有效的對C300進(jìn)行編程控制，在編程控制之前，需要先進(jìn)行相關(guān)的配置：

2）燃燒系統(tǒng)的模糊解耦控制編程

本課題在第三章中，系統(tǒng)的分析了床溫和主蒸汽壓力的耦合性，為了將模糊解耦控制應(yīng)用于DCS中，即在EPKS系統(tǒng)中采用新的編程控制算法，由于Control Builder可以作為控制策略的控制工具，同時(shí)它可以提供編程平臺，此平臺就是面向用戶運(yùn)算的CAB模塊，在此模塊中編寫模糊控制算法，組態(tài)解耦控制，從而實(shí)現(xiàn)模糊解耦控制在DCS中的應(yīng)用。

在燃燒系統(tǒng)中，床溫和主蒸汽壓力都是由給煤量和一次風(fēng)量來控制的，具有強(qiáng)耦合性。在Control Builder中編寫模糊控制算法，并要實(shí)現(xiàn)模糊算法對于床溫和主蒸汽壓力的解耦，需要進(jìn)行大量的數(shù)學(xué)計(jì)算，這樣的結(jié)果會使大量的數(shù)學(xué)公式大大的占用了系統(tǒng)的內(nèi)存，從而影響控制質(zhì)量。因此在編程模糊控制解耦算法的時(shí)候，根據(jù)隸屬度函數(shù)和模糊控制規(guī)則表，選取適合于該控制系統(tǒng)的模糊推理，同時(shí)選擇合理的解模糊化方法，在此本文中采用第三章提出的離線積累量化的方法，即首先可以離線計(jì)算出輸出的模糊值，然后將得到的結(jié)果制成模糊查詢表。為了方便的查詢模糊控制規(guī)則，將查詢表輸入到計(jì)算機(jī)中，并默認(rèn)為最終的模糊規(guī)則查詢表，這樣在使用模糊控制算法時(shí)方便調(diào)用，計(jì)算量減小。目前在復(fù)雜的過程控制中，這樣方式受到了大家的認(rèn)可并應(yīng)用十分廣泛。

模糊控制的，其核心部分就是模糊控制環(huán)節(jié)，以測量的床溫、給煤量的信號、給煤量的偏差e和偏差變化ec作為模糊控制的核心，在為了使系統(tǒng)達(dá)到好的控制效果，加入PID以構(gòu)成模糊PID控制器。

綜上所述，該文在重點(diǎn)討論了燃燒系統(tǒng)的耦合問題之下，通過在EPKS系統(tǒng)中配置DCS的硬件，并實(shí)現(xiàn)將模糊解耦控制引用到DCS中去，從仿真的結(jié)果可以看出，模糊解耦控制能解決燃燒系統(tǒng)的耦合性問題，可以改進(jìn)給煤量作為擾動時(shí)對床溫影響，使得床溫作為被控對象時(shí)，具有良好的解耦控制效果。

6 總結(jié)

本文分析并設(shè)計(jì)了EPKS系統(tǒng)的配置選型，并對鍋爐進(jìn)行了硬件配置設(shè)計(jì)和解耦控制策略編程，將模糊解耦控制策略應(yīng)用于DCS中，通過仿真驗(yàn)證模糊解耦控制效果，仿真結(jié)果表明模糊解耦控制具有一定的現(xiàn)場實(shí)際意義。

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