圖2 控制原理圖

　　4  控制策略

　　SIMATIC PCS7是西門子公司在TELEPERM系列集散系統(tǒng)和 S5、S7系列可編程控制器的基礎(chǔ)上，結(jié)合先進(jìn)的電子制造技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、圖形及圖像處理技術(shù)、冗余技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及先進(jìn)自動(dòng)化控制技術(shù)開發(fā)的面向工業(yè)工藝過程控制應(yīng)用場(chǎng)合的新一代過程控制系統(tǒng)。作為一個(gè)真正意義上的DCS系統(tǒng)，PCS7系統(tǒng)在連續(xù)過程變量的處理和實(shí)現(xiàn)上體現(xiàn)出了其強(qiáng)大的功能，尤其是在處理連續(xù)過程變量控制以及進(jìn)行復(fù)雜控制方面表現(xiàn)出了較大的優(yōu)勢(shì)。

　　根據(jù)焦?fàn)t生產(chǎn)中直行火道溫度與流量（或者壓力）之間的關(guān)系，焦?fàn)t火道溫度控制系統(tǒng)也就完全可以用PCS7系統(tǒng)中集成的PID控制器來實(shí)現(xiàn)其控制要求。從系統(tǒng)原理分析中可以知道，爐溫控制原理從結(jié)構(gòu)上看其實(shí)就是一個(gè)串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，而串級(jí)系統(tǒng)其實(shí)就是一個(gè)雙回路閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)上是把兩個(gè)PID調(diào)節(jié)器串接起來，通過它們的協(xié)調(diào)工作，使一個(gè)被控量準(zhǔn)確地保持為生產(chǎn)工藝要求的給定值。通常情況下串級(jí)系統(tǒng)副環(huán)的對(duì)象慣性小，工作頻率高，而主環(huán)慣性大，工作頻率也低?；诖?，為了提高系統(tǒng)的控制性能合品質(zhì)，主副環(huán)的工作頻率應(yīng)錯(cuò)開在相差三倍以上，以免頻率相近時(shí)發(fā)生共振現(xiàn)象而破壞正常工作。串級(jí)控制系統(tǒng)可以看作一個(gè)閉合的副回路代替了原來的一部分對(duì)象，可以起到改善對(duì)象特征的作用。除了克服落在副環(huán)內(nèi)的擾動(dòng)外，還提高了系統(tǒng)的工作頻率，加快過渡過程，避免擾動(dòng)的產(chǎn)生。

　　PCS7環(huán)境下的串級(jí)控制回路由兩個(gè)PID（FB61）控制器構(gòu)成如圖4所示，其中主回路控制器接收焦?fàn)t直行火道溫度（由于在技術(shù)上火道溫度難以在線檢測(cè)，根據(jù)焦?fàn)t蓄熱室頂部溫度與火道溫度存在著一定的數(shù)學(xué)關(guān)系，所以可以用蓄熱室頂部溫度通過擬合后得到的模擬火道溫度進(jìn)行替代，這樣就使難以在線測(cè)量的火道溫度模擬為連續(xù)變化的過程參數(shù)參與到串級(jí)控制系統(tǒng)中），其輸出值送入副回路的外部給定設(shè)置點(diǎn)作為副回路的給定值；副回路接受加熱煤氣流量（或者壓力）和主回路的外部設(shè)定值，其輸出值送入串級(jí)控制器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)煤氣管道上孔板的開度來達(dá)到調(diào)節(jié)火道溫度的目的。主副調(diào)節(jié)控制器連接見圖4.

圖4  CFC串級(jí)連接圖

　　在編程過程中主、副控制器具體管腳連接關(guān)系說明如下：

　?。?）主回路的PID的輸入過程信號(hào)端PV_IN接收直行火道溫度的變送器信號(hào)；

　?。?）主回路的PID的輸入過程跟蹤端LMN_TRK接收副回路PID的輸出給定信號(hào)SP端信號(hào)；

　?。?）主回路的PID的輸出操縱量LMN送入副回路PID的輸入外部設(shè)定點(diǎn)SP_EXT;

　　（4）副回路的PID的輸入過程信號(hào)端PV_IN接收來自開方后的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量信號(hào)；

　?。?）副回路的PID的輸出操縱量LMN送入到串級(jí)回路的執(zhí)行機(jī)構(gòu)以控制閥門的開度達(dá)到調(diào)節(jié)目的；

　　（6）副回路的PID輸出端的串級(jí)回路切除開關(guān)QCAS_CUT送入主回路PID輸入端的外部跟蹤設(shè)定開關(guān)LMN_SEL;

　?。?）副回路PID控制器中的DISV管腳接受煤氣熱值和煤水分在線參數(shù)進(jìn)行前饋調(diào)節(jié)，為了更好的整定前饋系數(shù)，將煤氣熱值和煤水分參數(shù)在進(jìn)入前饋前進(jìn)行線性轉(zhuǎn)換，也就是將有量綱的參數(shù)轉(zhuǎn)換為無量綱的百分?jǐn)?shù)后再進(jìn)入DISV管腳。

　　經(jīng)過編譯上傳到上位機(jī)后的PID控制器操作標(biāo)準(zhǔn)面板如圖5所示：