新型工業(yè)爐窯控制器的設計研究

馬小勇

摘要：爐窯和鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)的重要設備，不僅對工業(yè)生產(chǎn)的正常進行有極大的影響，還是產(chǎn)品質(zhì)量的有效保證。文章結(jié)合新型工業(yè)爐窯控制器材料的選擇以及工業(yè)爐窯控制器的發(fā)展方向，以LZ-1型爐窯控制器的設計方案為例，對新型工業(yè)爐窯控制器的設計研究方法做了簡單介紹。

關(guān)鍵詞：工業(yè)建設；爐窯控制器；LZ-1型爐窯控制器；研究方法

中圖分類號：TQ174?；?；?；?；文獻標識碼：A?；?；?；?；文章編號：1009-2374（2014）18-0019-02

目前，石油、天然氣、煤炭是工業(yè)生產(chǎn)使用最多的三種燃料，這三種燃料在今后很多年會一直持續(xù)使用。經(jīng)濟的發(fā)展需要大量的能源儲備，而很多國家面臨著能源不足的現(xiàn)狀，為了緩解這種現(xiàn)狀，最好的辦法就是能源節(jié)約，節(jié)能在各國工業(yè)生產(chǎn)領域已經(jīng)被明確提出，受到工業(yè)生產(chǎn)的普遍重視。新型工業(yè)爐窯控制器的出現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)的總能源浪費起到了很大的緩解作用，降低燃料消耗，節(jié)約生產(chǎn)能源是21世紀經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要保障。我國政府和工業(yè)界應該高度重視新型工業(yè)爐窯控制器的設計研究工作，從而推動我國工業(yè)建設的發(fā)展。

1新型工業(yè)爐窯控制器材料的選擇

新型工業(yè)爐窯控制器的設計研究工作首要任務是對工業(yè)爐窯控制器材料的選擇。首先，爐窯襯托設備材料的選擇要與爐窯材料的選擇在數(shù)量與質(zhì)量上相統(tǒng)一，嚴格遵循均衡使用的原則。也就是說，所有的使用部位，都應該選用同一質(zhì)量的襯托材料，這種做法既經(jīng)濟又符合建設需要，還可以有效地保障爐窯的使用壽命。另外，爐窯襯托設備材料的選擇還應該結(jié)合爐窯施工現(xiàn)場的具體情況來定，性能過高或是性能太差的襯托材料對爐窯的使用都會產(chǎn)生影響。

為了保障爐窯的壽命與使用質(zhì)量，應該選用不定形、耐火性能強、質(zhì)量輕、隔熱性能強的材料建造工業(yè)生產(chǎn)使用的爐窯，滿足這些特點的材料可以有效地保證工業(yè)爐窯的質(zhì)量和使用壽命。因此，我國應該大力發(fā)展這種不定形、耐火性能強、質(zhì)量輕、隔熱性能強的爐窯建造材料，使我國爐窯建設技術(shù)得到進一步發(fā)展。

2工業(yè)爐窯的發(fā)展方向

我國每年爐窯能源消耗數(shù)量占總能源消耗量的很大比重，據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，20世紀90年代中期，我國爐窯設備總數(shù)已經(jīng)接近十三萬臺，年耗能量占全國能源消耗總量的四分之一。我國燃料結(jié)構(gòu)明顯不合理，爐窯的總體水平較低，使用效率與發(fā)達國家相比存在很大的差距。目前，發(fā)達國家的爐窯技術(shù)已經(jīng)得到了有效的保障，工業(yè)爐窯控制器、高溫空氣燃燒等技術(shù)的運用，得到了國際工業(yè)領域的廣泛關(guān)注，各國相繼消防，并且取得良好效益。因此，我國工業(yè)爐窯也應該朝著新型工業(yè)爐窯控制器以及高溫空氣燃燒技術(shù)的方向發(fā)展，加快我國工業(yè)建設的發(fā)展步伐。

3新型工業(yè)爐窯控制器的設計研究

結(jié)合新型工業(yè)爐窯控制器材料的選擇方法，明確我國工業(yè)爐窯的發(fā)展方向，是新型工業(yè)爐窯控制器的設計研究的前提，筆者結(jié)合自身多年的工作經(jīng)驗，以LZ-1型爐窯控制器的設計方案為例，對新型工業(yè)爐窯控制器的設計研究方法做了以下介紹。

3.1LZ-1型爐窯控制器的硬件構(gòu)成

圖1LZ-1型爐窯控制器硬件結(jié)構(gòu)示意圖

注：LZ-1型爐窯控制器硬件結(jié)構(gòu)示意圖主要包括以下7部分：內(nèi)存40K（RAM8K、EPROM24K、EEPROM8K）；A/D通道（8位（鍋爐）16路；12位24路）；D/A通道（8位8路）；I/O通道（48點+8點）；串行通訊接口（RS-232）；LED數(shù)碼顯示；平板操作鍵。

LZ-1型爐窯控制器的硬件結(jié)構(gòu)比較復雜，一臺LZ-1型爐窯控制器可以單獨地控制一臺中小型工業(yè)鍋爐，或者是控制兩到三臺小型火焰爐窯，這是爐窯控制器在沒有技術(shù)革新前很難做到的。硬件結(jié)構(gòu)的設計特點主要體現(xiàn)在它充分考慮了LZ-1型爐窯控制器對小型工業(yè)鍋爐使用的影響，保證專用性和通用性的同時，還采用了新性能的集成芯片，不僅減少了硬件因體積過大而產(chǎn)生的操作困難。I/O通道上的控制器和儀表接口在新技術(shù)的使用下融為一體，不僅簡化了電路，還增強了配置的實用性，減少了工程企業(yè)的成本投入。LZ-1型爐窯控制器硬件結(jié)構(gòu)如圖1。

3.2LZ-1型爐窯控制器的軟件設計

（1）控制器的軟件設計依據(jù)。我國地域環(huán)境種類繁多，中小型爐窯為了適應工程環(huán)境，爐窯設備種類也非常多。在我國，常用的爐窯設備有以生產(chǎn)蒸汽為主獲得溫度的工業(yè)鍋爐和直接獲得溫度的工業(yè)鍋爐兩大類。這兩類爐窯在燃料使用量、爐窯大小以及生產(chǎn)條件上都存在很大的差異，控制器的軟件設計必須一次為依據(jù)，保障工業(yè)爐窯設備的正常使用。

（2）LZ-1型爐窯控制器的軟件結(jié)構(gòu)。LZ-1型爐窯控制器的軟件結(jié)構(gòu)由監(jiān)控循環(huán)體程序、實時控制體程序、模塊化的參數(shù)存儲區(qū)三部分組成，筆者結(jié)合多年工作經(jīng)驗面對LZ-1型爐窯控制器軟件的三種結(jié)構(gòu)做了簡單介紹。

監(jiān)控循環(huán)體程序。監(jiān)控循環(huán)體程序由系統(tǒng)初始化、監(jiān)控方式運行以及鍵編輯等模塊組成。系統(tǒng)初始化的主要功能是對控制器中的定時器、串行口等有關(guān)設備的初始化；鍵編輯主要是控制控制器控制面板上各鍵的工作；監(jiān)控方式有很多種狀態(tài)，每種狀態(tài)都有自身的功能作用，主要是對系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的參數(shù)進行控制和檢測，還可以根據(jù)需要更改系統(tǒng)參數(shù)。監(jiān)控循環(huán)體程序不僅有利于LZ-1型爐窯控制器在工程建設中有效地使用，還是施工者順利完成施工工藝的重要保障。

實時控制體程序。實時控制體程序的基本結(jié)構(gòu)是爐窯控制的共性模塊和流程。爐窯控制的共性模塊包括很多種，常見的有采樣處理模塊、判限處理模塊、回路控制模塊、非線性補償模塊等多種形式。實時控制體程序還具有組態(tài)功能，主要取能是通過組態(tài)的數(shù)據(jù)，結(jié)合具體情況對不同對象出現(xiàn)的問題采取不同的應對措施。

模塊化的參數(shù)存儲區(qū)。模塊化的參數(shù)存儲區(qū)是監(jiān)控循環(huán)體程序和實時控制體程序的信息庫，也是這兩個程序進行交換的中介。模塊化的參數(shù)存儲區(qū)主要包括六部分：系統(tǒng)標志區(qū)、系統(tǒng)參數(shù)區(qū)、組態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)、控制參數(shù)區(qū)以及暫存區(qū)。endprint

各模塊之間的關(guān)系。監(jiān)控循環(huán)體程序、實時控制體程序、模塊化的參數(shù)存儲區(qū)三大模塊之間存在著相輔相成的關(guān)系，其中監(jiān)控循環(huán)體程序和實時控制體程序的運行在同一平面上，實時控制體程序的形式與監(jiān)控循環(huán)體程序的形式是同時存在的。模塊化的參數(shù)存儲區(qū)的主要職能是通過存儲的數(shù)據(jù)有效地保障監(jiān)控循環(huán)體程序和實時控制體程序之間的信息交流。

3.3LZ-1型爐窯控制器在燃煤鏈條爐中的應用

燃煤鏈條爐變化性很大，在工程建設中很難準確地把握變化規(guī)律。這主要體現(xiàn)在工業(yè)燃煤鏈條爐負荷變化緊密，模塊化的參數(shù)存儲區(qū)中的存儲數(shù)據(jù)變化范圍廣，燃煤鏈條爐被控制的對象線條曲折，變動性也很大。工業(yè)燃煤鏈條爐的數(shù)據(jù)控制一直以來是工業(yè)建設者面臨的巨大難題，為了及時有效地研討出方案解決這個問題，筆者結(jié)合LZ-1型爐窯控制器在燃煤鏈條爐中的應用做了簡單分析：LZ-1型爐窯控制器直接組成鍋爐控制系統(tǒng)，當然，一臺LZ-1型爐窯控制器很難完成這項工作，一般情況下需要三臺?？刂破鞑捎脗鹘y(tǒng)的控制法與專家控制相結(jié)合的方法，蒸汽包受外界壓力控制的過程中，由于燃煤鏈條爐數(shù)據(jù)波動頻繁，施工人員應該采用PI控制與參數(shù)自尋優(yōu)或者是自修正控制相結(jié)合的專家控制法。如果這種方法取得良好的效果，爐膛壓力則會相應提升很多，這不僅可以減小工業(yè)染料產(chǎn)生的廢氣對環(huán)境的影響，還能保障工業(yè)建設順利發(fā)展。

4結(jié)語

隨著各行各業(yè)建設工藝的完善，新型工業(yè)爐窯控制器為工程建設的技術(shù)革新找到了新出路。新型工業(yè)爐窯控制器的設計研究屬于技術(shù)型工作，由于技術(shù)落后和資金不足等原因，在施工過程中還存在很大的困難，工程建設者任重而道遠。為了保障新型工業(yè)爐窯控制器的設計研究取得成果，技術(shù)研發(fā)人員就必須結(jié)合新型工業(yè)爐窯控制器材料的選擇方法、明確我國工業(yè)爐窯的發(fā)展方向、了解工業(yè)爐窯控制器設計研究的技術(shù)，才能有效地保障新型工業(yè)爐窯控制器在工業(yè)建設中的作用。因此，我國政府和工業(yè)界應該高度重視新型工業(yè)爐窯控制器的設計研究工作，從而推動我國工業(yè)建設的發(fā)展。

參考文獻

[1]?；唐健，趙虹.低成本工業(yè)爐窯控制器的研制[A].?；中國自動化學會第二屆LCA會議論文集[C].1995.

[2]?；陸培新，陳文楷，范曉英，等.《STDBUS工業(yè)爐?；窯控制器》在爐窯溫控過程中的應用[A].全國計?；算機控制與管理學術(shù)會議論文集[C].1989.

[3]?；張秀界.LFL1系列燃燒控制器在工業(yè)爐窯中的運?；用與維護[A].中國石油和化工自動化第八屆技術(shù)?；年會論文集[C].2009.

[4]?；沈曉燕.一種新型工業(yè)爐窯控制器的研究[J].南?；通工學院學報，2001，17（2）.endprint

各模塊之間的關(guān)系。監(jiān)控循環(huán)體程序、實時控制體程序、模塊化的參數(shù)存儲區(qū)三大模塊之間存在著相輔相成的關(guān)系，其中監(jiān)控循環(huán)體程序和實時控制體程序的運行在同一平面上，實時控制體程序的形式與監(jiān)控循環(huán)體程序的形式是同時存在的。模塊化的參數(shù)存儲區(qū)的主要職能是通過存儲的數(shù)據(jù)有效地保障監(jiān)控循環(huán)體程序和實時控制體程序之間的信息交流。

3.3LZ-1型爐窯控制器在燃煤鏈條爐中的應用

燃煤鏈條爐變化性很大，在工程建設中很難準確地把握變化規(guī)律。這主要體現(xiàn)在工業(yè)燃煤鏈條爐負荷變化緊密，模塊化的參數(shù)存儲區(qū)中的存儲數(shù)據(jù)變化范圍廣，燃煤鏈條爐被控制的對象線條曲折，變動性也很大。工業(yè)燃煤鏈條爐的數(shù)據(jù)控制一直以來是工業(yè)建設者面臨的巨大難題，為了及時有效地研討出方案解決這個問題，筆者結(jié)合LZ-1型爐窯控制器在燃煤鏈條爐中的應用做了簡單分析：LZ-1型爐窯控制器直接組成鍋爐控制系統(tǒng)，當然，一臺LZ-1型爐窯控制器很難完成這項工作，一般情況下需要三臺。控制器采用傳統(tǒng)的控制法與專家控制相結(jié)合的方法，蒸汽包受外界壓力控制的過程中，由于燃煤鏈條爐數(shù)據(jù)波動頻繁，施工人員應該采用PI控制與參數(shù)自尋優(yōu)或者是自修正控制相結(jié)合的專家控制法。如果這種方法取得良好的效果，爐膛壓力則會相應提升很多，這不僅可以減小工業(yè)染料產(chǎn)生的廢氣對環(huán)境的影響，還能保障工業(yè)建設順利發(fā)展。

4結(jié)語

隨著各行各業(yè)建設工藝的完善，新型工業(yè)爐窯控制器為工程建設的技術(shù)革新找到了新出路。新型工業(yè)爐窯控制器的設計研究屬于技術(shù)型工作，由于技術(shù)落后和資金不足等原因，在施工過程中還存在很大的困難，工程建設者任重而道遠。為了保障新型工業(yè)爐窯控制器的設計研究取得成果，技術(shù)研發(fā)人員就必須結(jié)合新型工業(yè)爐窯控制器材料的選擇方法、明確我國工業(yè)爐窯的發(fā)展方向、了解工業(yè)爐窯控制器設計研究的技術(shù)，才能有效地保障新型工業(yè)爐窯控制器在工業(yè)建設中的作用。因此，我國政府和工業(yè)界應該高度重視新型工業(yè)爐窯控制器的設計研究工作，從而推動我國工業(yè)建設的發(fā)展。

參考文獻

[1]?；唐健，趙虹.低成本工業(yè)爐窯控制器的研制[A].?；中國自動化學會第二屆LCA會議論文集[C].1995.

[2]?；陸培新，陳文楷，范曉英，等.《STDBUS工業(yè)爐?；窯控制器》在爐窯溫控過程中的應用[A].全國計?；算機控制與管理學術(shù)會議論文集[C].1989.

[3]?；張秀界.LFL1系列燃燒控制器在工業(yè)爐窯中的運?；用與維護[A].中國石油和化工自動化第八屆技術(shù)?；年會論文集[C].2009.

[4]?；沈曉燕.一種新型工業(yè)爐窯控制器的研究[J].南?；通工學院學報，2001，17（2）.endprint

各模塊之間的關(guān)系。監(jiān)控循環(huán)體程序、實時控制體程序、模塊化的參數(shù)存儲區(qū)三大模塊之間存在著相輔相成的關(guān)系，其中監(jiān)控循環(huán)體程序和實時控制體程序的運行在同一平面上，實時控制體程序的形式與監(jiān)控循環(huán)體程序的形式是同時存在的。模塊化的參數(shù)存儲區(qū)的主要職能是通過存儲的數(shù)據(jù)有效地保障監(jiān)控循環(huán)體程序和實時控制體程序之間的信息交流。

3.3LZ-1型爐窯控制器在燃煤鏈條爐中的應用

燃煤鏈條爐變化性很大，在工程建設中很難準確地把握變化規(guī)律。這主要體現(xiàn)在工業(yè)燃煤鏈條爐負荷變化緊密，模塊化的參數(shù)存儲區(qū)中的存儲數(shù)據(jù)變化范圍廣，燃煤鏈條爐被控制的對象線條曲折，變動性也很大。工業(yè)燃煤鏈條爐的數(shù)據(jù)控制一直以來是工業(yè)建設者面臨的巨大難題，為了及時有效地研討出方案解決這個問題，筆者結(jié)合LZ-1型爐窯控制器在燃煤鏈條爐中的應用做了簡單分析：LZ-1型爐窯控制器直接組成鍋爐控制系統(tǒng)，當然，一臺LZ-1型爐窯控制器很難完成這項工作，一般情況下需要三臺?？刂破鞑捎脗鹘y(tǒng)的控制法與專家控制相結(jié)合的方法，蒸汽包受外界壓力控制的過程中，由于燃煤鏈條爐數(shù)據(jù)波動頻繁，施工人員應該采用PI控制與參數(shù)自尋優(yōu)或者是自修正控制相結(jié)合的專家控制法。如果這種方法取得良好的效果，爐膛壓力則會相應提升很多，這不僅可以減小工業(yè)染料產(chǎn)生的廢氣對環(huán)境的影響，還能保障工業(yè)建設順利發(fā)展。

4結(jié)語

隨著各行各業(yè)建設工藝的完善，新型工業(yè)爐窯控制器為工程建設的技術(shù)革新找到了新出路。新型工業(yè)爐窯控制器的設計研究屬于技術(shù)型工作，由于技術(shù)落后和資金不足等原因，在施工過程中還存在很大的困難，工程建設者任重而道遠。為了保障新型工業(yè)爐窯控制器的設計研究取得成果，技術(shù)研發(fā)人員就必須結(jié)合新型工業(yè)爐窯控制器材料的選擇方法、明確我國工業(yè)爐窯的發(fā)展方向、了解工業(yè)爐窯控制器設計研究的技術(shù)，才能有效地保障新型工業(yè)爐窯控制器在工業(yè)建設中的作用。因此，我國政府和工業(yè)界應該高度重視新型工業(yè)爐窯控制器的設計研究工作，從而推動我國工業(yè)建設的發(fā)展。

參考文獻

[1]?；唐健，趙虹.低成本工業(yè)爐窯控制器的研制[A].?；中國自動化學會第二屆LCA會議論文集[C].1995.

[2]?；陸培新，陳文楷，范曉英，等.《STDBUS工業(yè)爐?；窯控制器》在爐窯溫控過程中的應用[A].全國計?；算機控制與管理學術(shù)會議論文集[C].1989.

[3]?；張秀界.LFL1系列燃燒控制器在工業(yè)爐窯中的運?；用與維護[A].中國石油和化工自動化第八屆技術(shù)?；年會論文集[C].2009.

[4]?；沈曉燕.一種新型工業(yè)爐窯控制器的研究[J].南?；通工學院學報，2001，17（2）.endprint