大型异重循环流化床垃圾焚烧电厂监控系统的开发与研究
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摘要
本课题从属于国家重点基础研究规划项目垃圾焚烧发电处理的集成课题，结合国家计委环保示范项目杭州乔司垃圾焚烧电厂的实际情况，借鉴国内外的先进技术和经验，对杭州乔司异重循环流化床垃圾焚烧电厂的计算机监控系统的开发进行了深入的研究。本文的研究工作正是围绕着监控系统的研制而展开的，重点是监控系统软、硬件的设计和自动控制功能的实现。
本项研究中采用可编程控制器(PLC)作下位机、工业控制计算机(PC)作上位机与热工参数测量传感器、变送器、操作控制器等组成集散型控制系统(DCS)，上位机和下位机自动监测垃圾焚烧锅炉的各运行参数，并对异重循环流化床垃圾焚烧锅炉实行自动控制与调节。监控系统包括自动监测与自动控制两大部分，PLC负责完成数据采集与主要自动控制，PC机负责系统热工参数的二次处理、分析、显示和存储。同时，在各独立的监控系统间搭建了监控系统内部局域网，实现不同系统间的远程数据传输和即时通讯。
本文的研究工作还包括PLC和PC机的软件开发。PC软件由Visual C++开发。PLC软件由STEP 7软件包开发。PC机与PC机间的远程通讯模块采用微软Winsock软件包开发。
本文还进行了乔司电厂自动控制系统的设计，结合乔司电厂的特点，运用三段式智能PID控制和模糊控制原理设计了乔司电厂的各控制回路，并进行了PID控制参数的整定工作。
This paper is subject to national emphasized groundwork research item about the disposal of the city waste using incineration , and it focuses on the research of the monitoring and controlling system of the multilayer Circulation Fluidized Bed boiler which is used in Hangzhou Qiaosi Power Plant, while considering an utilizing advanced technology and experience domestically and abroad. The key points of this paper include the design of software and hardware of the system, and the realization of automatic control function.
The monitoring and controlling system adopts a total distributed control system (DCS) constituted by a programmable logic controller (PLC), a computer (PC) and thermal power engineering signal sensors,sender, controller, etc . PLC is used to collect data and perform automatic control mostly, while PC is adopted to monitor the operation process,analyze,display and store data. We also upbuild intranet between the different DCS systems to transfer the real time data and communicate.
This paper contents software development of PLC and PC. The software for PC developed by Visual C++. The software for PLC programmed by STEP 7, The communication module programmed by Winsock Application Programming Interface.
The design of an automatic control system for the Hangzhou Qiaosi Power Plant is also included in this paper. The system uses intelligent PID controller and fuzzy controller to design automatic control loops, and performs the adjustment of PID parameters.
本项研究中采用可编程控制器(PLC)作下位机、工业控制计算机(PC)作上位机与热工参数测量传感器、变送器、操作控制器等组成集散型控制系统(DCS)，上位机和下位机自动监测垃圾焚烧锅炉的各运行参数，并对异重循环流化床垃圾焚烧锅炉实行自动控制与调节。监控系统包括自动监测与自动控制两大部分，PLC负责完成数据采集与主要自动控制，PC机负责系统热工参数的二次处理、分析、显示和存储。同时，在各独立的监控系统间搭建了监控系统内部局域网，实现不同系统间的远程数据传输和即时通讯。
本文的研究工作还包括PLC和PC机的软件开发。PC软件由Visual C++开发。PLC软件由STEP 7软件包开发。PC机与PC机间的远程通讯模块采用微软Winsock软件包开发。
本文还进行了乔司电厂自动控制系统的设计，结合乔司电厂的特点，运用三段式智能PID控制和模糊控制原理设计了乔司电厂的各控制回路，并进行了PID控制参数的整定工作。
This paper is subject to national emphasized groundwork research item about the disposal of the city waste using incineration , and it focuses on the research of the monitoring and controlling system of the multilayer Circulation Fluidized Bed boiler which is used in Hangzhou Qiaosi Power Plant, while considering an utilizing advanced technology and experience domestically and abroad. The key points of this paper include the design of software and hardware of the system, and the realization of automatic control function.
The monitoring and controlling system adopts a total distributed control system (DCS) constituted by a programmable logic controller (PLC), a computer (PC) and thermal power engineering signal sensors,sender, controller, etc . PLC is used to collect data and perform automatic control mostly, while PC is adopted to monitor the operation process,analyze,display and store data. We also upbuild intranet between the different DCS systems to transfer the real time data and communicate.
This paper contents software development of PLC and PC. The software for PC developed by Visual C++. The software for PLC programmed by STEP 7, The communication module programmed by Winsock Application Programming Interface.
The design of an automatic control system for the Hangzhou Qiaosi Power Plant is also included in this paper. The system uses intelligent PID controller and fuzzy controller to design automatic control loops, and performs the adjustment of PID parameters.
引文
【1】P．巴苏等著，岑可法等译 循环流化床锅炉的运行与设计，科学出版社，1994
【2】岑可法等，循环流化床锅炉理论设计与运行，中国电力出版社，1998
【3】胡军著，300t/d异重流化床垃圾焚烧锅炉的设计，余热锅炉 2002．2
【4】李晓东等，150t/D城市生活垃圾流化床焚烧炉的设计及其运行，动力工程，2002．2
【5】李晓东等，异重流化床垃圾焚烧技术的试验研究，动力工程，1998．12
【6】蒋旭光等，用于处理污泥的异重流化床焚烧锅炉，余热锅炉，1997．2
【7】孙伟等，三冲量汽包水位自适应神经元控制算法，中国矿业大学学报，1996．3
【8】沈泓著，水位三冲量微机控制系统设计，信息技术，2002，7
【9】罗万紧主编，电厂热工过程自动调节，水利电力出版社，1994
【10】顾晓栋，电厂热工过程自动调节，水利电力出版社，1980
【11】陈斌等，DCS系统在循环流化床锅炉上的应用，循环流化床技术，2001
【14】吕泽华等，循环流化床燃烧控制系统设计，清华大学学报，2000
【15】翁思义编，自适应控制系统，水利电力出版社，1995
【16】金以慧编，过程控制，清华大学出版社，1998
【17】吴永生，热工测量与仪表，水利电力出版社，1995
【18】吕剑虹等，预测控制在热工控制中的应用前景，动力工程，1997．4
【19】柳松青，真空水冷铜柑蜗感应炉模糊控制专家系统的研究，铸造设备研究，2002．2
【20】胡春明，加热炉模糊控制系统，攀钢技术，2002．3
【21】王玲等，模糊神经网络控制技术在加热炉过程控制中的应用，节能技术，2002．7
【22】汪思源等，热工监控系统中多智能体协调控制的设计，大连海事大学学报，1999．5
【23】吕震中，计算机控制技术与系统，中国电力出版社，1996
【24】李德平，模糊控制新技术在炼铁厂冲渣系统中的推广与应用，莱钢科技
【25】何可忠 李伟编，计算机控制系统，清华大学出版社，1998
【26】李遵基编，热工自动控制系统，中国电力出版社，1997
【27】Astrom,K.J.,Hang C.C,Persson P.and Ho W.K.(1992).Towards interlligent PID control.Automatica,28(1),1-9.
【28】Barachini F.(1993).Production systems for process control: advances and experenxes.Applied Artificial Intelligence,7(4):299-316.
【29】Poirier P.J.and Meech J.a.(1993).Using fuzzy logic for on-line trend analysis.Proc.of IEEE Conf. On Control Applications, 1.83-86
【30】Prabir Basu and Scott A. Fraser(1991).Circulating Fouidiaed Bed Boilers-Design and Operation.Butterworth-Heinemann.
【31】Palmer T.(1992).Recent advances in process control.Chemical Engineer, 520:17-19.
【32】Nangia A.K.(1993).PC based expert system in process control environment.Proc.of Industrial Computong Conf.,605-628.
【33】Wang L- X.Stable adaptive fuzzy control of nonlinear systems [J].IEEE Trans. Fuzzy Systems, 1993,1 (2): 146-155
【34】Bennet S. Development of the PID controller [J].IEEE control System Magazine, 1993,13 (2):58-65
【35】何衍庆等编，可编程控制器原理及应用技巧，化学工业出版社，1998
【36】张法文编，热工过程控制系统分析、设计和调试，中国电力出版社，1997
【37】巩建平等编著，现代可编程控制器原理与应用，科学出版社，1999
【38】史洛民主编，软件工程原理、方法与应用，山东工业大学出版社，1997．9
【39】汤惟，软件工程基础，西安交通大学出版社，2000．3
【40】王春森主编，程序设计，清华大学出版社，1999．8
【41】古新生等主编，面向对象方法与C++新版本，西安交通大学出版社，1992
【42】William H．Murray，The Complete Reference For Visual C++，1998．6
【43】SIMATIC S7-300可编程控制器产品目录，西门子(中国)有限公司，1998
【44】SIEMENS STEP 7 V5.0编程手册，西门子(中国)有限公司，1998
【45】SIEMENS SIMATIC STEP 7程序设计，西门子(中国)有限公司，1996
【46】SIEMENS STEP 7用户手册，西门子(中国)有限公司，1996
【47】熊淑燕等，火力发电厂集散控制系统，科学出版社，2000
【48】杨庆柏，21世纪火电厂热工自动化展望，中国电力，1999．1
【49】秦斌等，可编程控制器在锅炉自动控制中的应用，自动化仪表，1998．6
【50】黄毅等，一个实时监测管理系统的歼发，合肥工业大学学报(自然科学版)，1997．6
【51】彭钢等，热工PID控制算法的适应性与局限性分析，河北电力技术，1997．6
【52】于凤明等，PLC实现过程控制的应用与研究，齐齐哈尔大学学报，1998．3
【53】沈郁等，一个计算机检测系统的设计及实现，自动控制与计算机，1998．5
【54】徐青等，一种新型可编程计算机控制器及其在电站控制中的应用，自动化仪表，1999．4
【55】林小峰，模糊控制中的模糊推理算法的研究，工业仪表与自动化装置，1999
【56】赵德永，基于虚拟仪器技术的锅炉供热自动控制系统，2000
【57】程启明，一种自校正模糊控制器的设计与仿真研究，工业仪表与自动化装置，1999．2
【58】曹晓红等，分布式实时监控系统的设计与实现，小型微型计算机系统，1999
【59】刘涤尘等，监控系统中的PLC与上位机通信的研究，电网技术，1998．6
【60】蔡云达等，SIMATIIC S5故障安全型可编程控制器的应用与研究，山西电力技术，1998．10
【61】陶永华，新型PID控制及其应用，工业仪表与自动化装置，1998
【62】张亮明等著，工业锅炉微机控制，中国建筑工业出版社，1990
【63】陈来九编著，热工过程自动调节原理和应用，1982
【64】朱麟章主编，过程控制系统及设计，机械工业出版社，1995
【65】陈萍，智能语音报警系统在工业监控系统中的应用，自动化仪表，1998．9
【66】雷双喜，热电厂微机监控系统的开发与闭环运行，自动化仪表，1998．8
【2】岑可法等，循环流化床锅炉理论设计与运行，中国电力出版社，1998
【3】胡军著，300t/d异重流化床垃圾焚烧锅炉的设计，余热锅炉 2002．2
【4】李晓东等，150t/D城市生活垃圾流化床焚烧炉的设计及其运行，动力工程，2002．2
【5】李晓东等，异重流化床垃圾焚烧技术的试验研究，动力工程，1998．12
【6】蒋旭光等，用于处理污泥的异重流化床焚烧锅炉，余热锅炉，1997．2
【7】孙伟等，三冲量汽包水位自适应神经元控制算法，中国矿业大学学报，1996．3
【8】沈泓著，水位三冲量微机控制系统设计，信息技术，2002，7
【9】罗万紧主编，电厂热工过程自动调节，水利电力出版社，1994
【10】顾晓栋，电厂热工过程自动调节，水利电力出版社，1980
【11】陈斌等，DCS系统在循环流化床锅炉上的应用，循环流化床技术，2001
【14】吕泽华等，循环流化床燃烧控制系统设计，清华大学学报，2000
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【16】金以慧编，过程控制，清华大学出版社，1998
【17】吴永生，热工测量与仪表，水利电力出版社，1995
【18】吕剑虹等，预测控制在热工控制中的应用前景，动力工程，1997．4
【19】柳松青，真空水冷铜柑蜗感应炉模糊控制专家系统的研究，铸造设备研究，2002．2
【20】胡春明，加热炉模糊控制系统，攀钢技术，2002．3
【21】王玲等，模糊神经网络控制技术在加热炉过程控制中的应用，节能技术，2002．7
【22】汪思源等，热工监控系统中多智能体协调控制的设计，大连海事大学学报，1999．5
【23】吕震中，计算机控制技术与系统，中国电力出版社，1996
【24】李德平，模糊控制新技术在炼铁厂冲渣系统中的推广与应用，莱钢科技
【25】何可忠 李伟编，计算机控制系统，清华大学出版社，1998
【26】李遵基编，热工自动控制系统，中国电力出版社，1997
【27】Astrom,K.J.,Hang C.C,Persson P.and Ho W.K.(1992).Towards interlligent PID control.Automatica,28(1),1-9.
【28】Barachini F.(1993).Production systems for process control: advances and experenxes.Applied Artificial Intelligence,7(4):299-316.
【29】Poirier P.J.and Meech J.a.(1993).Using fuzzy logic for on-line trend analysis.Proc.of IEEE Conf. On Control Applications, 1.83-86
【30】Prabir Basu and Scott A. Fraser(1991).Circulating Fouidiaed Bed Boilers-Design and Operation.Butterworth-Heinemann.
【31】Palmer T.(1992).Recent advances in process control.Chemical Engineer, 520:17-19.
【32】Nangia A.K.(1993).PC based expert system in process control environment.Proc.of Industrial Computong Conf.,605-628.
【33】Wang L- X.Stable adaptive fuzzy control of nonlinear systems [J].IEEE Trans. Fuzzy Systems, 1993,1 (2): 146-155
【34】Bennet S. Development of the PID controller [J].IEEE control System Magazine, 1993,13 (2):58-65
【35】何衍庆等编，可编程控制器原理及应用技巧，化学工业出版社，1998
【36】张法文编，热工过程控制系统分析、设计和调试，中国电力出版社，1997
【37】巩建平等编著，现代可编程控制器原理与应用，科学出版社，1999
【38】史洛民主编，软件工程原理、方法与应用，山东工业大学出版社，1997．9
【39】汤惟，软件工程基础，西安交通大学出版社，2000．3
【40】王春森主编，程序设计，清华大学出版社，1999．8
【41】古新生等主编，面向对象方法与C++新版本，西安交通大学出版社，1992
【42】William H．Murray，The Complete Reference For Visual C++，1998．6
【43】SIMATIC S7-300可编程控制器产品目录，西门子(中国)有限公司，1998
【44】SIEMENS STEP 7 V5.0编程手册，西门子(中国)有限公司，1998
【45】SIEMENS SIMATIC STEP 7程序设计，西门子(中国)有限公司，1996
【46】SIEMENS STEP 7用户手册，西门子(中国)有限公司，1996
【47】熊淑燕等，火力发电厂集散控制系统，科学出版社，2000
【48】杨庆柏，21世纪火电厂热工自动化展望，中国电力，1999．1
【49】秦斌等，可编程控制器在锅炉自动控制中的应用，自动化仪表，1998．6
【50】黄毅等，一个实时监测管理系统的歼发，合肥工业大学学报(自然科学版)，1997．6
【51】彭钢等，热工PID控制算法的适应性与局限性分析，河北电力技术，1997．6
【52】于凤明等，PLC实现过程控制的应用与研究，齐齐哈尔大学学报，1998．3
【53】沈郁等，一个计算机检测系统的设计及实现，自动控制与计算机，1998．5
【54】徐青等，一种新型可编程计算机控制器及其在电站控制中的应用，自动化仪表，1999．4
【55】林小峰，模糊控制中的模糊推理算法的研究，工业仪表与自动化装置，1999
【56】赵德永，基于虚拟仪器技术的锅炉供热自动控制系统，2000
【57】程启明，一种自校正模糊控制器的设计与仿真研究，工业仪表与自动化装置，1999．2
【58】曹晓红等，分布式实时监控系统的设计与实现，小型微型计算机系统，1999
【59】刘涤尘等，监控系统中的PLC与上位机通信的研究，电网技术，1998．6
【60】蔡云达等，SIMATIIC S5故障安全型可编程控制器的应用与研究，山西电力技术，1998．10
【61】陶永华，新型PID控制及其应用，工业仪表与自动化装置，1998
【62】张亮明等著，工业锅炉微机控制，中国建筑工业出版社，1990
【63】陈来九编著，热工过程自动调节原理和应用，1982
【64】朱麟章主编，过程控制系统及设计，机械工业出版社，1995
【65】陈萍，智能语音报警系统在工业监控系统中的应用，自动化仪表，1998．9
【66】雷双喜，热电厂微机监控系统的开发与闭环运行，自动化仪表，1998．8