300MW机组计量给煤机控制系统的PID控制

摘要:300MW机组计量给煤机控制系统采用可编程控制器代替原有的常规仪表控制,实现智能控制给煤机的运行;采用西门子S7-200作为控制装置;设计300MW机组计量给煤机控制系统的智能PID控制。PLC通过模拟量I/0模块,实现模拟量与数字量之间的A/D、D/A转换,并对模拟量进行闭环PID控制。这一功能可用PID子程序来实现,其中PID算法为整个控制的核心。

关键词:计量给煤机;西门子S7-200;PID控制

中图分类号:TK223文献标识码:A

文章编号:1009-2374 (2010)22-0094-02

0引言

计量给煤机用于电力行业及其他行业的工业锅炉连续给煤,煤机卸载上部煤仓的煤,通过出口使煤落在皮带上,连续均匀地把煤输送到磨煤机里,并能够根据负荷的指令来调节输送原煤的速度。目前国内新建电厂大多采用直吹式制粉系统,基于安全与经济角度,对于给煤机的要求是控制系统自动化程度高,维护和运行人员少,机组能够长周期稳定运行,而能够实现这些主要还是依赖使用的控制系统可靠性、稳定性和具有的强大控制功能。随着现代工业设备自动化,越来越多的电厂设备将采用PLC、变频器、人机界面等自动化器件来控制。在电厂高温,多粉尘的恶劣环境下,将PLC应用在给煤机的控制中,不但可以保证系统正常运行,而且它维护量小,价格便宜,易于编程,且有一定的通讯抗干扰能力。

1系统组成与原理

一个完全的给煤机控制系统设计由如下几部分组成:称重测速传感器部分、实煤检验系统、变频器、PID、人机界面(触摸屏),如图1所示:

系统的工作原理为:称重测速传感器测得实际给煤量,该信号为控制系统中的过程变量,它与锅炉实际需煤量作比较得到偏差,并把该偏差送到调节器内,输出控制量,输出值控制变频器改变电机转速,从而控制输煤速度,也就是控制了给煤量,通过PID控制最终使给煤机输出煤量与锅炉需煤量一致。

2控制系统程序设计

该程序用最基本的指令实现。式(1)是经过离散化的PID算法的算式,也是用PLC实现PID控制的基础算式:

Mn=Kc*en+Ki*en+MX+KD*(en-en-1)= MPn+MIn+MDn(1)

其中,Mn:PID的输出;Kc:回路增益;Ki:积分项系数;MX:上一次积分项;KD:微分项系数;en:第n次采样时的误差值;en-1:第n-1次采样误差值。

比例项MPn=Kc(SPn-PVn)=Kc*en

积分项Min=Kc(Ts/Ti)(SPn-PVn)+MX=Ki*en+MX

微分项MDn=Kc(Ts/Ti)(PVn-1-PVn)=Kd(PVn-1-PVn)

设回路输出的初值Minitial为0.35。

PID指令的回路表见表1:

3结语

用PLC实现火电厂300MW机组称重式计量给煤机控制系统的PID设计。将PLC是用于闭环控制方式控制连续变化的模拟量的过程中去,不但解决了原来的常规仪表控制中的适应环境性能差,维护量大,维护费用高等问题,还将控制系统简化了。目前国内新建电厂大多采用直吹式制粉系统,基于安全与经济角度,对于给煤机的要求是控制系统自动化程度高,维护和运行人员少,机组能够长周期稳定运行,而能够实现这些主要还是依赖使用的控制系统可靠性、稳定性和具有的强大控制功能。西门子S7-200 的功能还是比较齐全的,带有PID功能指令,控制恰恰满足了这些。

参考文献

[1] 程周.电气控制与PLC原理及应用[M].电子工业出版社,2003.

[2] 温照芳.电机与控制[M].北京理工大学出版社,2004.

[3] 廖常初.PLC编程及应用[M].机械工业出版社,2004.

[4] SIEMENS AG.SIMATIC S7-200 Programmable Controller System Manual.2000.

[5] SIEMENS AG.SIMATIC Microcomputing User Manual.2000.

作者简介:王英(1982-),女(满族),辽宁沈阳人,辽宁装备制造职业技术学院自控系教师,助理工程师,研究方向:工业路遥控制系统设计。