基于LABVIEW的锅炉自动控制系统设计与实现

摘要

在人类社会的各个领域，自动控制系统已被广泛应用，锅炉控制系统也包含于其中。但是，我国锅炉的应用起步较晚，并且存在控制水平不高、算法粗糙简单、控制效果不佳、输出易产生振荡和超调量大等问题。因此，针对锅炉自动控制系统的研究具有十分重要的意义。
　　 本文课题来源于黄冈伊利燃煤蒸汽锅炉PLC控制系统。设计的是基于LabVIEW的锅炉自动控制系统，以燃煤蒸汽锅炉为研究对象，通过实验，寻找一种更佳的控制方案，以达到系统稳定调节时间短且超调量小的性能指标。锅炉系统从总体上来说包括燃烧系统控制和水位汽包控制两部分。
　　 锅炉燃烧系统，包括给煤系统、送风系统、引风系统三个重要环节。本文以LabVIEW为开发平台，工控机为上位机，PLC为下位机，通过传感器采集含氧量，压力和炉膛温度，调整锅炉引风量、送风量、给煤量，从而达到最佳的热效率。并且使用计算机控制的变频器来调速控制引风机，鼓风机和炉排电机的速度，使它们协调工作，以实现快速反应，精确调整的控制效果。
　　 水位汽包控制系统，本文采用模糊自整定PID控制，就是模糊控制和PID控制相结合。在模糊控制中，输入变量为汽包水位的偏差值e和偏差值的变化值ec，输出变量为PID参数的校正值。而在PID控制部分，水位设定值和PID参数设定值作为输入变量，输出则为给水量调节阀信号。
　　 本文还对水位汽包系统采取各种控制方法进行了仿真，对仿真结果进行了分析和对比。比较各种锅炉汽包水位控制系统的阶跃响应曲线可以得出，采用模糊PID控制系统要比传统的PID控制系统和纯模糊的控制系统更具有实用性和有效性。而且，基于LabVIEW开发的仿真程序，具有形象直观的控制界面，使仿真过程变得更加灵活、便捷和实用。
　　 LabVIEW具有强大的运算能力和分析能力，上位机使用LabVIEW软件作为开发平台可以实现实时监控平台的图形显示。基于LabVIEW的锅炉自动控制系统监控界面友好，操作方便，运行可靠。