西门子6ES7231-7PF22-0XA0供应现货
1、引言
燃烧控制系统是电厂锅炉的主控系统，主要包括燃料控制系统、风量控制系统、炉膛压力控制系统。目前大部分电厂的锅炉燃烧控制系统仍然采用PID控制。燃烧控制系统由主蒸汽压力控制和燃烧率控制组成串级控制系统，其中燃烧率控制由燃料量控制、送风量控制、引风量控制构成，各个子控制系统分别通过不同的测量、控制手段来保证经济燃烧和安全燃烧。如图1所示。
图1 燃烧控制系统结构图
2、控制方案
锅炉燃烧自动控制系统的基本任务是使燃料燃烧所提供的热量适应外界对锅炉输出的蒸汽负荷的要求，还要保证锅炉安全经济运行。一台锅炉的燃料量、送风量和引风量三者的控制任务是不可分开的，可以用三个控制器控制这三个控制变量，但彼此之间应互相协调，才能可靠工作。对给定出水温度的情况，则需要调节鼓风量与给煤量的比例，使锅炉运行在佳燃烧状态。应使炉膛内存在一定的负压，以维持锅炉热效率、避免炉膛过热向外喷火，保证了人员的安全和环境卫生。
2.1 控制系统总体框架设计
燃烧过程自动控制系统的方案，与锅炉设备的类型、运行方式及控制要求有关，对不同的情况与要求，控制系统的设计方案不一样。将单元机组燃烧过程被控对象看作是一个多变量系统，设计控制系统时，充分考虑工程实际问题，既保证符合运行人员的操作习惯，又要大限度的实施燃烧优化控制。控制系统的总体框架如图2所示。
图2 单元机组燃烧过程控制原理图
P为机组负荷热量信号为D+dPbdt。控制系统包括：滑压运行主汽压力设定值计算模块（由热力系统实验获得数据，再拟合成可用DCS折线功能块实现的曲线）、负荷—送风量模糊计算模块、主蒸汽压力控制系统和送、引风控制系统等。主蒸汽压力控制系统采用常规串级PID控制结构。
2.2 燃料量控制系统
当外界对锅炉蒸汽负荷的要求变化时，必须相应的改变锅炉燃烧的燃料量。燃料量控制是锅炉控制中基本也是主要的一个系统。因为给煤量的多少既影响主汽压力，也影响送、引风量的控制，还影响到汽包中蒸汽蒸发量及汽温等参数，燃料量控制对锅炉运行有重大影响。燃料控制可用图3简单表示。
图3 燃料量控制策略
其中：NB为锅炉负荷要求；B为燃料量；F(x)为执行机构。
设置燃料量控制子系统的目的之一就是利用它来消除燃料侧内部的自发扰动，改善系统的调节品质。由于大型机组容量大，各部分之间联系密切，相互影响不可忽略。特别是燃料品种的变化、投入的燃料供给装置的台数不同等因素都会给控制系统带来影响。燃料量控制子系统的设置也为解决这些问题提供了手段。
2.3 送风量控制系统
为了实现经济燃烧，当燃料量改变时，必须相应的改变送风量，使送风量与燃料量相适应。燃料量与送风量的关系见图4。
图4 燃料量与送风量关系
燃烧过程的经济与否可以通过剩余空气系数是否合适来衡量，过剩空气系数通常用烟气的含氧量来间接表示。实现经济燃烧基本的方法是使风量与燃料量成一定的比例。
送风量控制子系统的任务就是使锅炉的送风量与燃料量相协调，可以达到锅炉的高热效率，保证机组的经济性，但由于锅炉的热效率不能直接测量，故通常通过一些间接的方法来达到目的。如图5所示，以实测的燃料量B作为送风量调节器的给定值，使送风量V和燃料量B成一定的比例。
图5 燃料量空气调节系统
在稳态时，系统可保证燃料量和送风量间满足
选择 使送风量略大于B完全燃烧所需要的理论空气量。这个系统的优点是实现简单，可以消除来自负荷侧和燃料侧的各种扰动。
2.4 引风量控制系统
为了保持炉膛压力在要求的范围内，引风量必须与送风量相适应。炉膛压力的高低也关系着锅炉的安全和经济运行。炉膛压力过低会使大量的冷风漏入炉膛，将会增大引风机的负荷和排烟损失，炉膛压力太低甚至会引起内爆；炉膛压力高且高出大气压力的时候，会使火焰和烟气冒出，不仅影响环境卫生，甚至可能影响设备和人生安全。引风量控制子系统的任务是保证一定的炉膛负压力，且炉膛负压必须控制在允许范围内，一般在-20Pa左右。
控制炉膛负压的手段是调节引风机的引风量，其主要的外部扰动是送风量。作为调节对象，炉膛烟道的惯性很小，无论在内扰和外扰下，都近似一个比例环节。一般采用单回路调节系统并加以前馈的方法进行控制，如图6所示。
图6 引风量控制子系统
图中 为炉膛负压给定值，S为实测的炉膛负压，Q为引风量，V为送风量。由于炉膛负压实际上决定于送风量和引风量的平衡，故利用送风量作为前馈信号，以改善系统的调节性能。由于调节对象相当于一个比例环节，被调量反应过于灵敏，为了防止小幅度偏差引起引风机挡板的频繁动作，可设置调节器的比例带自动修正环节，使得在小偏差时增大调节器的比例带。对于负压S的测量信号，也需进行低通滤波，以抑制测量值的剧烈波动。
3、系统硬件配置
在锅炉燃烧过程中，用常规仪表进行控制，存在滞后、间歇调节、烟气中氧含量超过给定值、低负荷和烟气温度过低等问题。采用PLC对锅炉进行控制时，由于它的运算速度快、精度高、准确可靠，可适应复杂的、难于处理的控制系统。可以解决以上由常规仪表控制难以解决的问题。所选择的PLC系统要求具有较强的兼容性，可用小的投资使系统建成及运转；当设计的自动化系统要有所改变时，不需要重新编程，对输入、输出系统不需要再重新接线，不须重新培训人员，就可使PLC系统升级；后，系统性能较高。硬件结构图如图7所示。
图7 硬件结构图
根据系统的要求，选取西门子PLCS7-200 CPU226作为控制核心，还扩展了2个EM231模拟量输入模块和1个CP243-1以太网模块。CPU226的IO点数是2416，这样完全可以满足系统的要求。选用了EM231模块，它是AD转换模块，具有4个模拟量输入，12位AD，其采样速度25μs，温度传感器、压力传感器、liuliang传感器以及含氧检测传感器的输出信号经过调理和放大处理后，成为0～5V的标准信号，EM231模块自动完成AD转换。
S7-200的PPI接口的物理特性为RS-485，可在PPI、MPI和自由通讯口方式下工作。为实现PLC与上位机的通讯提供了多种选择。
为实现人机对话功能，如系统状态以及变量图形显示、参数修改等，还扩展了一块Eview500系列的触摸显示屏，操作控制简单、方便，可用于设置系统参数，显示锅炉温度等。还有一个以太网模块CP243-1，其作用是可以让S7-200直接连入以太网，通过以太网进行远距离交换数据，与其他的S7-200进行数据传输，通信基于TCPIP，安装方便、简单。
4、系统软件设计
控制程序采用STEP7-MicroWin软件以梯形图方式编写，其软件框图如图8所示。
图8 软件主框图
S7-200PLC给出了一条PID指令，这样省去了复杂的PID算法编程过程，大大方便了用户的使用。使用PID指令有以下要点和经验：
（1）比例系数和积分时间常数的确定。应根据经验值和反复调试确定。
（2）调节量、给定量、输出量等参数的标准归一化转换。
（3）按正确顺序填写PID回路参数表（LOOP TABLE），分配好各参数地址。
5、结束语
单元机组燃烧过程控制系统在某火电厂发电机组锅炉协调控制系统中投入使用。实际运行情况表明：由于引入负荷模糊前馈，使得锅炉燃烧控制系统作为协调控制的子系统，跟随机组负荷变化的能力显著tigao，风煤比能够在静态和动态过程中保持一致；送、引风控制系统在逻辑控制系统的配合下运行的平稳性和安全性tigao，炉膛负压波动减小，满足了运行的要求；在机组负荷不变时，锅炉燃烧稳定，各被调参数动态偏差显著减少，实现了锅炉的优化燃烧；采用非线性PID调节方式，解决了引风挡板的晃动问题。
采用西门子的PLC控制，不仅简化了系统，tigao了设备的可靠性和稳定性，也大幅地tigao了燃烧能的热效率。通过操作面板修改系统参数可以满足不同的工况要求，机组的各种信息，如工作状态、故障情况等可以声光报警及文字形式表示出来，主要控制参数(温度值)的实时变化情况以趋势图的形式记录显示，方便了设备的操作和维护，该系统通用性好、扩展性强，直观易操作
由触摸检测部件和触摸屏控制器件组成(如图1所示)；触摸检测部件用于检测用户触摸位置，接收后送触摸屏控制器；而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息送给控制器，它能接收控制器发来的命令并加以执行。
触摸屏的主要3大种类是：电阻技术触摸屏、表面声波技术触摸屏、技术触摸屏。其中，电阻式触摸屏凭借低廉的价格以及对于手指及输入笔触摸的良好响应性，涵盖了100多家触摸屏元件制造商中的2／3，成为过去5年中销售量高的触摸屏产品。在这里根据要设计应用的触摸屏控制器，重点介绍一下四线电阻式触摸屏。
电阻触摸屏的屏体部分是一块与显示器表面相匹配的多层复合薄膜，由一层玻璃或有机玻璃作为基层，表面涂有一层透明的导电层，上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防刮的塑料层，它的内表面也涂有一层透明导电层，在两层导电层之间有许多细小(小于千分之一英寸)的透明隔离点把它们隔开绝缘。当手指触摸屏幕时，平常相互绝缘的两层导电层就在触摸点位置有了一个接触，因其中一面导电层接通y轴方向的5v均匀电压场，使得侦测层的电压由零变为非零，这种接通状态被控制器侦测到后，进行a／d转换，并将得到的电压值与5v相比即可得到触摸点的y轴坐标，同理得出x轴的坐标，这就是四线电阻式触摸屏基本原理，其原理如图2所示。
一、 概述
在（）的画面工程文件编制过程中离不开软件的修改和调试工作，一般情况下，带触摸功能的人机界面组态软件具有工程文件离线仿真功能，不需要连接用户，工程人员就可以比较方便的调试编制的hmi工程文件，直到工程文件满足设计要求。
但在编制小型文本人机界面时，由于小型文本hmi的画面组态软件一般都不支持工程文件的离线仿真功能，工程人员编制工程文件时，往往要多次连接相应的plc来完成hmi工程文件的编制工作，比较费时、烦琐。在此，我们就提供一种可以模拟具有modbusrtuslave协议的串口设备（如plc）仿真器，通过这一仿真软件的使用，工程技术人员可以方便的在pc机上调试和修改小型文本hmi的工程文件。
二、 modbus_simulator软件简介
modbus_simulator为modbus rtu slave协议设备的仿真软件，主要可用于modbus rtumaster设备的调试。本软件为公益软件，不用注册，可自由使用。使用中发现软件bug时请告知我们改正！软件发布在本公司网站,下载解压安装后，点击modbus_sim图标就可使用。
本软件运行于bbbbbbs平台下，modbus_sim.exe执行后，弹出如下画面
其中：寄存器地址项为要显示数据寄存器的初始地址。
[0，0]的前一个数据位是通信时所接收数据帧的次数值，后一个数据位是数据帧的长度值，方括号外的数据为接收数据帧值，本项参数仅用于串口正常通信状态的监测。串口正常通讯时，接收帧次数值递增变化；“帧值”按通讯实际值变化。如果这两项值不发生变化，表示通信口未连通！
弹出的初始窗口画面中默认显示的数据为：03：hold,数据格式为：16 bits dec。
1、 软件支持多窗口显示，点击图标 ，可增加一幅数据窗口，如下图：
2、本软件支持modbus rtu全部四种数据寄存器的显示，分别为：
寄存器类型的选择也可在“显示”项中选取。
3、软件提供8种数据格式，分别为：
数据格式的选择也可在“显示”项中选取。
4、支持寄存器数据地址两种寻址方式，分别为：
地址类型的选择也可在“显示”项中选取。
5、通信参数设定：点击“通信”选项中的“设置”，软件弹出“通信设置”画面，选择恰当的通信参数值后再“确定”退出。
三、用于pop-hmi文本显示器工程文件调试举例
1、 要求：
硬件：
①支持modbus rtu master协议的pop-hmi文本显示器一台。
②pop-hmi文本 pc下载线一根
软件：pop-hmi文本画面组态软件v5.32 ；modbus_sim 仿真软件v1.0。
其中：文本显示器为modbus rtu master主设备，modbus_sim软件为 modbus rtuslave仿真从设备。
2、使用步骤：
①用pop文本的画面组态软件jb-hmi完成文本的modbus rtumaster协议的组态编程（详见pop-hmi文本使用手册），下载组态好需修改、调试的画面工程文件到pop文本中。串口为pc机的com1端口，文本显示器作为modbusrtu master设备，用户设备的modbus rtuslave通信参数为：波特率19200，数据位8，停止位1，偶校验，设备站号为0，如下图：
②打开modbus_sim软件，选择“通信”中的“通信设置”项，设置与pop-hmi文本中一样的通信参数值，即
③点击图标 ，或选择“通信”中的“连接”项，pop-hmi文本将与modbus_sim软件模拟的modbusrtu slave从站设备正常通信。
④进入modbus_sim的工作画面，根据设计需求选择自己需要查看或设定的数据寄存器，进行pop-hmi文本的调试工作。
⑤如果jb-hmi组态软件产生的工程文件不能满足设计要求，则断开modbus_sim与文本显示器的通讯连接，并返回步骤①修改工程文件，直至满足设计需求为止。
作为用户输入设备的正在快速普及。从某些需求（如苹果公司的iphone）可以看出，一个出众的用户接口将带来极具竞争力的市场优势。对其他应用而言，还需要克服其他一些问题，如安全方面的问题、娱乐分心问题或者其他可用性问题。
来自工业、商业以及消费类等所有市场领域的用户都在不断追求更好的人机接口。目前，触摸激活接口方面的是触觉反馈，它可以向用户提供立即和正确无误的确认。该功能被用来改善用户性能和满意度。产品设计师通过提供直观的触觉提示可以将功能复杂度降到低。本文将讨论如何为产品的触摸激活接口添加触觉反馈（触觉技术）。
目前现状
能够提供触觉的触摸接口系统依赖于执行器产生触感。执行器和控制技术的发展使得目前的执行器能够支持各种从很小到很大的触摸面板和触摸屏上的触摸反馈，产品范围覆盖了从手机到宽屏触摸监视器等各种产品。支持触觉系统所需的处理器负荷相当小，触摸输入技术事实上已经非常普及，机电解决方案也都是现成的。
工作原理
对用于触摸激活控制的触觉技术的通常解释是，按键或开关的全程动作必须完全复制才有效。但实际上，人类手指的感知灵敏性并不这样低。大量的研究发现，如果结合适当的加速度，人类手指的神经元可以检测非常小的运动。在1.5g以上的加速度条件下，仅有0.1mm的运动就能被人类感知为确认响应。
1.5g这个低水平的加速度，还不足以产生佳的触觉效果。通过产生一个加速度和一个具有较强刺激的位移可以产生更有效的触觉效果。通过本文所示的“相图（phaseportraits）”可以看到这些加速度和位移。在成功地将触觉技术通过机械方式集成进触觉接口器件后可以产生相图。
解决方案
触觉反馈系统架构中通常包括：（1）执行器，可以是直流电磁型，或者是体积较大、必须正确安装到触摸屏中的定制器件，（2）触觉控制软件，可以安装在一个控制板上，或嵌入到产品的主处理器中，（3）一个触觉效果库，（4）一个从主程序调用触觉效果的可编程接口。上述几部分中任何一个的错误实现都会导致整个设计的失败。
执行机制
好的方法是使用为产生触觉效果专门设计的执行器，因为重新改变一个通用电机和螺线管的用途极具挑战性。为触觉应用设计的执行器将来自控制器的触觉信号转换成特定相图所描述的机械运动。很明显，除了提供一个好的动态响应外，所选的执行器需要满足严格的功率、效率和可靠性指标。
在手机中常用的两种执行器也非常适用于小型触摸平面产品（对角线长度在7英寸以下）。它们分别是偏心旋转块电机（erm）（照片中所示）和线性谐振执行器（lra），其中有个块状物在两个磁极之间振动。屏幕较大的产品，如那些从7英寸到36英寸带触摸接口的产品，就需要较大的执行器。immersiona100 和a300就是这样两种产品。
图1：a300执行器的位移和时间关系
图2：a300执行器的加速度与时间关系
图3：a300中加速度与位移的关系（相图）
图4：erm电机利用一个偏心块来为小型设备提供触觉效果。照片中显示的是sanyo公司的微型直流电机
图5：a100触觉执行器
图6：a300触觉执行器
图7：执行器的正确定位和安装将使运动能够有效地传递到用户的指尖上
应该对所有执行器进行优化，以便在位移很小的能产生较大的力，还要仔细选择这些执行器来满足性能和寿命方面的要求。设计所要求的执行器的类型和数量取决于触摸屏或面板的体积、重量和实现方案。
为了产生触觉效果而误用简单的螺线管和电机常易导致不良的实现。由于使用了不合适的执行器性能，延迟或者很慢的执行器加速、位移过大或者缺少对位移的jingque控制都是常见的一些问题。
执行器安装不良也是触觉系统中的常见问题。如果实现得不好，不仅是触摸接口本身，连整个系统都会谐振。在手持设备中可能问题还不大，但在固定设备中则不然，过强的谐振所产生的效果不亚于地震，而不再是友好的确认指示。如果安装设置将接口压迫到其加速度和位移被抑制在检测点之外的程度，还会发生其他极端的结果。
执行器的正确安装会将位移有效地转移到用户的指尖上。触摸屏显示器被安装在一个底座上，进行柔性密封。触觉执行器可以提供显示器和底座之间的主要附属装置，从而允许触摸面“悬浮”，这样可将大的能量转移到指尖上。
控制系统
对执行器的正确控制是通过软件和电路实现的，软件和电路主要用来处理触摸输入，并向执行器提供正确的指令。
控制指令应该对相关的执行器技术和理想的相图进行优化，这种相图应能正确确认用户的输入，又不干扰用户的注意力。提供这样的响应要求选择一个具有合适驱动输出能力和0.25mips冗余处理能力的处理器，还要为目标执行器选用一个合适的放大器。整个通信路径（从用户输入到触觉响应启动） 的延时应该小于30ms。
触觉效果库
触觉效果库应该包括各种效果，从而能使用户清楚地分辨各种触摸屏控制的感觉，并且可以将众多的功能分开来。好的方法是，触觉开发系统能够为用户接口设计师提供一个方便体验效果的方法，以便他们能从触觉效果库中选用好的效果。
编程接口
通过简化的api从主程序中调用触觉效果有助于软件的集成。软件开发工具也很有用。immersion公司提供了这样的开发工具，它向设计师提供了几种编程选择，包括bbbbbbsactivex控制、源代码形式的交叉平台api以及对定制接口的通信支持。还包括样本代码以及一个如何将触觉反馈加到主程序中的完整过程描述。
的新型触觉接口能够在触摸激活控制方面向用户提供更加熟悉的、动人和满意的用户体验。所幸的是，如今触觉系统在技术上已经成熟，机电集成也得到了很好地普及。这一新兴技术的关键要素是执行器集成、安装、触觉控制和编程。在按照本文的指导方针进行设计时，我们会发现在触摸激活控制感觉以及直觉、满意度以及自然的用户交互方面，触觉系统具有明显的优势。