牟岳泰： 硕士 北京市科技计划项目，课题编号： Ｈ０２０５２００３０１２０ 电话： ０１０－６２１３２４３６， ６２１９２６１６（ Ｔ／Ｆ） 《现场总线技术应用 ２００ 例》
图 ２ 现场工作站系统图
中国自控网： ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａ ｕｔｏｃｏｎｔｒｏｌ．ｃｎ
邮局订阅号： ８２－９４６ ３６０ 元 ／ 年 － １７ －
技 途有： 显示信息； 设定和修改参数； 提供 ８ 个自定义功 能键； 提供密码保护等。
术
３．２ 燃气锅炉控制系统程序设计 ＰＬＣ 程序用梯形图语言编制， 这个程序按照模块
创 化设计， 包括初始化、点火、数据采集、数据处理、故障 报 警 与 故 障 处 理 、停 机 等 程 序 模 块 ， 它 们 各 自 的 功 能
但是由于 ＡＲ 模型仅仅用时延的历史信息预测未 来值， 提供了相对简单的方法预测互联网时延， 它并 没有考虑到诸如路由选择、网络业务量等 其他变量对 预测时延值的影响。这样， 在异常网络时延的条件下 （ 如图 ２ 中时延剧烈波动处） ， 纯粹利用 ＡＲ 模型预测 网络传输时延还不能达到令人满意的效果。
变 频 器 频 率 。压 力 传 感 器 、煤 气 报 警 器 、火 焰 监 视 器 以
及水位传感器是 泵 、变 频 器 和 电 磁 阀 等 组 成 。
人机界面采用西门子的 ＴＤ２００， 使用十分方便， 只
要把它通过连接电缆， 连接到 Ｓ７－ ２００ 上即可。它的用
１ 前言
目前， 人们对环境保护的意识越来越高， 改变供 暖的燃料品种， 燃烧清洁燃料， 是降低空气污染的有 效措施。近几年来， 我国城市燃气结构发生很大变化， 陕北天然气已经进入京津， 渤海天然气已经上岸， 尤 其西气东输工程的实施， 更为燃气锅炉的应用起到了 推动作用。
现在， 一般燃气锅炉的设计效率均能达 到 ９０％左 右， 但在实际运行中， 由于外界环境温度不断变化， 需 要的供热量也因而变化， 如果不调整燃气量， 往往会 造成供热量不足或过量， 造成能源浪费。在这样一种 背景下， 有必要对燃气锅炉的燃气供应进行实时调 节， 提高能源利用率。目前， 世界各国都存在能源短缺 的问题， 我国能源问题更为突出， 因此， 如何使锅炉高 效 、安 全 运 行 是 锅 炉 控 制 系 统 的 重 点 。
摘要： 本 文 简 单 介 绍 了 燃 气 锅 炉 ＰＬＣ 自 动 控 制 系 统 。 本 系 统
根据实际供暖中负荷多变的特点， 采用先进的变频技术和
模糊控制技术， 改变锅炉的燃气量， 使锅炉节能运行。该系
统对提高燃料利用率有明显效果。
关键词： ＰＬＣ； 变频技术； 模糊控制
中图分类号： ＴＰ２７３．５
２ 燃气量控制原理
当需要的热量发生变化时， 我们通过改变进入燃 烧系统的燃气量来改变进入整个系统的能量。图 １ 是 燃气量控制系统图。
其中的关键部件包括稳压 阀、比例调节 阀和变频 器， 它们的作用分别是： 稳压阀的作用是使燃气进入 比例调节阀之前保证压力温定， 使其不受燃气供应管
道压力变化的影响； 比例调节阀采集燃气和空气的压 力信号， 当空气压力变化时， 比例调节阀中的膜片位 置将发生变化， 从而带动阀门关小或开大， 直到达到 一定的比例， 它的作用是保持空气量和燃气量的比例 不受两者压力变化的影响， 从而调整空气燃气比， 即 过剩空气系数， 使锅炉一直运行在最适燃烧区； 变频 器是调节燃气量的主要设备， 由它带动风机， 进入锅 炉系统的空气量与风机的转速成正比， 而风机的转速 与变频器的输出频率成正比， 因此只要改变变频器的
您的论文得到两院院士关注
中 文 核 心 期 刊 《 微 计 算 机 信 息 》（ 测 控 自 动 化 ）２００５ 年 第 ２１ 卷 第 １０－１ 期
ＰＬＣ负 责 接 收 现 场 数 据 采 集 单 元 传 来 的 数 据 ， 控
制 现 场 的 阀 门 、变 频 器 、风 机 和 水 泵 等 执 行 机 构 。 ＰＬＣ
一定的控制算法， 控制变频器频率。在其控制算法上，
我们选择模糊控制算法。
表 １ 控制查询表
由于偏差 ｅ、偏差变化率 ｅｃ 的论域 Ｅ 和 ＥＣ 只有 ９ 级， 覆盖域有限， 控制显得很粗糙， 升温速度较慢， 需 长时间才能进入稳态， 且稳态误差大， 虽然增加论域 中的元素可提高控制精度， 但使计算复杂， 且控制效 果没有明显增强。为了进一步提高控制质量， 减少稳 态误差， 采用了多级模糊控制器， 即参数因子自修正 的模糊控制。多级模糊控制器是将 ｅ 和 ｅｃ 的变动范围 分为嵌套的多个层次， 各层具有不同论域。当系统轨 迹进入某一层时， 控制器就采用所在层的范围作为新 的论域， 并修改偏差 ｅ、偏差变化率 ｅｃ 和控制变化量 ｕ 的量化因子 Ｋｅ、Ｋｅｃ 和比例因子 Ｋｕ。简要控制过程参 见图 ３。
电话： ０１０－６２１３２４３６， ６２１９２６１６（ Ｔ／Ｆ） 《变频器与软启动器应用 ２００ 例》
您的论文得到两院院士关注
中 文 核 心 期 刊 《 微 计 算 机 信 息 》（ 测 控 自 动 化 ）２００５ 年 第 ２１ 卷 第 １０－１ 期
出了 ＡＲ 模型预测互联网时延的预测误差曲线。从图 ４ 中可以看出， 除少量数据包之外（ 异常网络时延条件 下 发 生 ） ， ＡＲ 模 型 达 到 理 想 的 预 测 效 果 。 经 统 计 ， ７８．３％ 的 时 延 预 测 值 预 测 误 差 在 ５％ 以 内 ， 仅 仅 有 ６．７％的预测值预测误差超过 １０％。 因此， ＡＲ 模 型提 供了一种有前途的互联网时延预测方法。
新 是： 初始化模块用来设置初始状态参数。
点火模块用来执行锅炉点火这个特殊动作。
数据采集模块采集各个温度参数， 以便作出判
断。
故障报警与处理模块是比较重要的一部分， 它判
断系统是否正常工作， 并在出现故障时发出声光报警
信号并在人机界面 ＴＤ２００ 上显示。
数据处理程序模块是最主要的部分。它根据采集
到的室外温度、回水温度、炉水温度和出水温度， 依据
控制系统
您的论文得到相关企业家品评
燃气锅炉的 ＰＬＣ 自动控制系统
Ｔｈ ｅ Ｇａ ｓ Ｂｏ ｉｌｅ ｒ ｗ ｉｔｈ ＰＬＣ Ａｕ ｔｏ ｍ ａ ｔｉｃ Ｃｏ ｎ ｔｒｏ ｌ Ｓ ｙｓ ｔｅ ｍ
（北京工业大学）牟岳泰 许东来 赵永军 陈平
Ｍｏｕ ，ｙｕｅｔａｉ Ｘｕ ，ｄｏｎｇｌａｉ Ｚｈａｏ ，ｙｏｎｇｊｕｎ Ｃｈｅｎ ，ｐｉｎｇ
技 误差， 寻求更佳的非线性时延预测算法将是今后研究 的主要方向。
术
创
新
Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｆｏｒ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ － ｂａｓｅｄ ｐｅｒｓｏｎａｌ ｒｏｂｏｔ ［Ｊ］． Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｒｏｂｏｔｓ， ２００１，１０：１３５－ １４７． ［３］Ｂｒａｄｙ， Ｋ．， Ｔｚｙｈ Ｊ． Ｔ．： Ｉｎｔｅｒｎｅｔ － ｂａｓｅｄ ｒｅｍｏｔｅ ｔｅｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎ ［Ｃ］． Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｒｏｂｏｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ， １９９８： ６５ － ７０． ［４］王晓峰，吴平东，任长清．基于 ＴＣＰ／ＩＰ 的远程控制系统中动态补偿器的 仿真研究［Ｊ］． 北京理工大学学报，２００２，２２（６）：６９５－ ６９８． ［５］陈 虹，史 旺 旺．基 于 因 特 网 远 程 控 制 的 延 时 预 测 的 改 进 Ｓｍｉｔｈ 补 偿 算 法的研究［Ｊ］．计算机应用研究， ２００４， ２１（９）７５－ ７８． ［６］任长清，吴平东，王晓峰．基于互联网的液 压 远 程 控 制 系 统 延 时 预 测 算 法研究［Ｊ］．北京理工大学学报，２００１，２２（１）：８５－ ８９． ［７］姚 天 任，孙 洪．现 代 数 字 信 号 处 理［Ｍ］．武 汉：华 中 理 工 大 学 出 版 社，１９９９．
由 以 上 的 分 析，我 们 可 得 出 结 论：在 时 延 变 化 不 太 剧烈、稳定性比较好的情况下，可采用 ＡＲ 模型来进行 互联网传输时延预测并可取得很好的预测效果； 然而 在 时 延 随 机 性 非 常 大 、时 延 图 波 动 明 显 、具 有 强 烈 非 线性的情况下， 纯粹的 ＡＲ 模型将会带来较大的预测
４ 模糊控制算法
４．１ 模糊控制算法原理 模糊控制是基于模糊条件语句描述的语言控制 规则， 根据模糊推理和模糊判决， 查询模糊控制表， 解 模糊， 得到精确的控制量。模糊控制器设计为双输入 单输出二维模糊控制器。输入量分别是温度的偏差 ｅ 及偏差变化率 ｅｃ，输出是变频器频率变化信号 ｕ。根据 控制系统得输入输出特性， 制定控制查询表， 如表 １： 其简单过程为： 对采集来的数据进行计算， 求出 ｅ 和 ｅｃ， 分别利用量化因子 Ｋｅ 和 Ｋｅｃ 量化为模糊量 Ｅ 和 ＥＣ， 由模糊判决 得到模糊控制 变化量 Ｕ， 经比 例 因 子 Ｋｕ 反量化后输出精确输出变化量 ｕ。 ４．２ 多级模糊控制
据以及各种开关量。现场数据采集系统由温度传感
器 、压 力 传 感 器 、煤 气 报 警 器 、火 焰 监 视 器 、水 位 传 感
器等组成。其中， 模拟量输入／输出模块采用西门子的
ＥＭ２３５ 模块， 模拟量输入模块采集各种传感器送来的
４￣２０ｍＡ 信号， 模拟量输出模块输出 ０￣１０Ｖ 信号， 控制
文献标识码： Ｂ
文章编号：１００８－ ０５７０（２００５）１０－ １－ ００１７－ ０２
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｇａｓ ｂｏｉｌｅｒ ｗｉｔｈ ＰＬＣ ａｕｔｏ－ ｍａｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ， ｂｙ ｔｈｅ ｄｉｖｅｒｓｅ ｌｏａｄ， ｗｈｉｃｈ ａｄｏｐｔｓ ａｄ－ ｖａｎｃｅｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈ－ ｎｉｑｕｅ， ｃｈａｎｇｅｓ ｇａｓ ｆｌｕｘ， ｍａｋｅ ｂｏｉｌｅｒ ｒｕｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｌｅａｓｔ ｅｎｅｒｇｙ． Ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｐｒｏｐｉｔｉｏｕｓ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｆｕｅｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ． Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ： ＰＬＣ； Ｆｒ ｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｖｅｒ ｓｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ； Ｆｕｚｚｙ Ｃｏｎｔｒ ｏｌ