新型鍋爐智能PID控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析

馮潔 空軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院院務(wù)處營(yíng)房組

新型鍋爐智能PID控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐運(yùn)作各個(gè)過程的智能控制，比如再熱汽溫、汽包水位、爐膛負(fù)壓等，除此之外，還可以實(shí)施自動(dòng)檢測(cè)、實(shí)時(shí)控制，是一種控制力較強(qiáng)的系統(tǒng)。新型鍋爐智能PID控制系統(tǒng)主要是以漢字方式呈現(xiàn)，并且在各個(gè)操作環(huán)節(jié)中會(huì)有相應(yīng)的提示，能夠?qū)崟r(shí)記錄24小時(shí)運(yùn)行情況。而在軟件設(shè)計(jì)中，以模塊化結(jié)構(gòu)為主，滿足了不同用戶的不同需求，通過常規(guī)PID控制與智能控制相互融合的方式，最終形成智能PID控制，再加上抗干擾模塊，可以在很大程度上提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。

一、新型鍋爐智能PID控制系統(tǒng)硬件組成

圖1 系統(tǒng)原理圖

如（圖1）所示，當(dāng)鍋爐水位計(jì)、流量計(jì)、溫度傳感器等儀表發(fā)出信號(hào)后，測(cè)試模塊會(huì)進(jìn)行接收，由于A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)電壓信號(hào)有一定要求，所以，測(cè)試模塊會(huì)將接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)化為0到lOV的電壓信號(hào)，而后傳送到A/D轉(zhuǎn)換器中。接著A/D轉(zhuǎn)換板為了滿足隔離模擬量需求，會(huì)運(yùn)用高速線性光電耦合器[1]。

對(duì)于輸入信息號(hào)的分析、處理過程，主要運(yùn)用了89C51單片機(jī)。當(dāng)信號(hào)被處理后，借助D/A轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)信號(hào)的接受，并進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到0到lOV的模擬電壓信號(hào)，而后借助LM324作用，將其放大到0到24V DC，最終傳輸?shù)娇刂颇K中。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合輸出的控制信號(hào)，控制系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)工作，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警。在這一操作過程中，處理過的信息會(huì)在液晶顯示器中反復(fù)顯示，并著重突出重要參數(shù)曲線，可以根據(jù)操作人員需求，打印生產(chǎn)指標(biāo)報(bào)表。

二、新型鍋爐智能PID控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

對(duì)于新型鍋爐智能PID控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分，主要是以模塊化結(jié)構(gòu)為主，這樣可以促使系統(tǒng)功能形成隨意組合，有利于實(shí)際使用。其中包含了初始化管理程序、定時(shí)中斷服務(wù)程序、時(shí)鐘管理程序等。

中斷服務(wù)程序，主要包含了報(bào)警模塊、控制算法模塊等。在新型鍋爐智能PID控制系統(tǒng)中，在常規(guī)PID控制基礎(chǔ)上，結(jié)合智能控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)參數(shù)的控制，形成智能PID控制，此種方式非常有利于控制平穩(wěn)性、準(zhǔn)確性的提升。

在智能控制中，模糊控制作為其中重要方式，可以在計(jì)算機(jī)融合專家經(jīng)驗(yàn)、推理，促使計(jì)算機(jī)形成人的思維，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)有效控制。對(duì)于工業(yè)鍋爐工作系統(tǒng)而言，其本身就屬于非線性的復(fù)雜系統(tǒng)，所以，在調(diào)節(jié)各變量時(shí)，可以充分使用模糊控制。PID控制以及模糊控制相互融合作用下，可以在很大程度上提升系統(tǒng)靈活性、促使其更好的適應(yīng)各種環(huán)境， 進(jìn)而有效提升PID控制精準(zhǔn)度。在新型鍋爐智能PID控制系統(tǒng)中，主要通過改變煙氣擋板位置、噴水減溫的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)再熱汽溫的控制。設(shè)再熱汽溫偏差為，的數(shù)值較大時(shí)，可以借助判斷器判斷，實(shí)施模糊控制；當(dāng)小時(shí)，運(yùn)用PID控制器。

（一）模糊控制

（二）智能PID控制

在該結(jié)構(gòu)中，具備性能評(píng)價(jià)功能，主要目的是可以及時(shí)掌握智能控制器性能情況，并實(shí)時(shí)修正參數(shù)。而對(duì)于逆對(duì)象增量模型，主要是上傳修正值△U，促使系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)結(jié)果得到控制。

三、新型鍋爐智能PID控制系統(tǒng)抗干擾措施

在新型鍋爐智能PID控制系統(tǒng)中，為保證該控制系統(tǒng)不受環(huán)境影響保證正常運(yùn)行，設(shè)計(jì)了一系列抗干擾措施。比如，可以選擇絕對(duì)跳轉(zhuǎn)指令運(yùn)用子程序和程序塊銜接處；將空操作指令插入到程序中。而在硬件方面：選擇開關(guān)電源作為主機(jī)電源；在輸入與輸出方式上運(yùn)用光電隔離措施；合理配置接地系統(tǒng)，以此來避免出現(xiàn)共態(tài)干擾。除此之外，可以充分運(yùn)用“看門狗”電路，促使單片機(jī)在實(shí)際運(yùn)作過程中，如果遭受強(qiáng)干擾，可以立即恢復(fù)工作，保證系統(tǒng)運(yùn)行安全性、可靠性。

四、結(jié)語

總而言之，通過新型鍋爐智能PID控制系統(tǒng)的運(yùn)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐生產(chǎn)過程的智能控制。能夠在很大程度上幫助鍋爐操作人員提升工作成效，結(jié)合實(shí)際需求，隨時(shí)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行在線干預(yù)。在實(shí)踐運(yùn)行、調(diào)試過程中，充分體現(xiàn)新型鍋爐智能PID控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，突顯出較高的可靠性，同時(shí)在維護(hù)維修方面也非常方便，具有較強(qiáng)適應(yīng)性，可以滿足不同環(huán)境下的使用，值得推廣使用。