【Word文档+AB Optix组态工程+MATLAB仿真源码】锅炉蒸汽压力蒸汽压力监控系统设计

1. 主要内容：

A.连续工业控制场景：
3、锅炉蒸汽压力蒸汽压力监控系统设计
要求：
1、基于所学知识和文献数据佐证进行模型建立，并给出模型建立过程和简化依据。
2、考虑应用场景下对应参数控制的特殊性，选择控制方式。
3、利用matlab中的m文件或simulink仿真模块进行控制系统的建立和仿真，要求针对控制场景选择合适的复杂控制方案。
4、实现matlab与Micro850 48QBB PLC间的OPC通讯。针对所设计的控制系统设计合理的控制器，并进行参数的整定，达到预期的设计要求。注：PID算法可以用作对比但不能是唯一的控制算法。
5、利用AB Optix软件设计相应的监控系统界面，要求界面中具有工艺流程，实时动态数据显示曲线，控制参数设定窗口，历史数据记录功能，数值超限报警功能。
所需软件：matlab，Optix，CCW。

2.系统工艺流程

锅炉蒸汽压力是全厂重要的动力设备，其要求是供给合格的蒸汽，使锅炉蒸汽压力发热量适应负荷的需要。
为此，生产过程的各个主要工艺参数必须严格控制。锅炉蒸汽压力设备的主要控制要求如下。
(1）供给蒸汽量适应负荷变化需求或保持给定负荷。
(2）锅炉蒸汽压力供给用汽设备的蒸汽压力应保持在一定范围内。(3）过热蒸汽温度应保持在一定范围内。
(4）汽包水位保持在一定范围内。
(5）保持锅炉蒸汽压力燃烧的经济性和安全运行。(6）炉膛负压保持在一定范围内。
锅炉蒸汽压力设备是一个复杂的控制对象，如图2.2所示，主要输入变量是锅炉蒸汽压力给水量、燃料量、减温水量、送风量和引风量等;主要输出变量是汽包水位、蒸汽压力、过热蒸汽温度、炉膛负压、过剩空气（氧气含量等)。
其结构示意如下：

2.1 监控系统整体功能设计

本文所设计的自动监控系统，主要由可编程控制器、变频器、各种传感器和电机水泵等组成 。根据设计要求，系统所具有的功能如下所示：
(1)过温超过报警
当系统中的温度、压力等信号超过上下限时，相应的报警装置，报警灯就会做出反应，产生报警信息，汇集在报表统计中。
(2)监控设计
根据用户需求，人机界面具有故障报警功能，能控制监视锅炉蒸汽压力的液位和温度， 温度控制精度0.5℃， 锅炉蒸汽压力温度从0-90℃可平滑调节。温度由键盘在窗口给定，可供随时查询和打印相应的各种参数报表由计算机自动生成，当然系统产生的历史数据能够自动生成的且形成相应报表，除此之外，还应能显示系统整个控制过程的实时数据和报警数 据，对运行产生的历史趋势图能自动保存等。[[]]
（3）控制系统正常工作时的功能
在供暖期间，锅炉蒸汽压力最终输出的水温是系统根据采集到的室外温度的变化而自动自动设定的。当室外温度较低时，系统能自动调高锅炉蒸汽压力水箱水温的设定值；当室外温度较高的时段内，系统会自动降低锅炉蒸汽压力水箱水温的设定值；当室外温度偏高时，系统会自动停止运行，进而调节锅炉蒸汽压力水温以控制输出的蒸汽压力。

3.系统数学建模

4.PID控制策略和前馈补偿控制策略

前馈补偿控制器

由图可知，PID控制器的输出曲线上升时间短，稳定时间短，但超调量大，震荡次数多，因此，当控制目标为快速性时，取PID控制器作为目标控制器；前馈补偿控制器的输出曲线上升时间长，稳定时间所需也响应较长，但超调量小，震荡次数仅为1，说明该控制器稳定性良好，因此当控制目标为稳定性时，取前馈补偿控制器作为目标控制器。本次设计以快速性作为目标设置特性，因此，取PID控制器作为目标控制器。

5、利用AB Optix软件设计相应的监控系统界面，

整体功能调试