火電廠分散控制系統(tǒng)原理及應(yīng)用

前言

　　20世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明是計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，推動(dòng)了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，乃至改變了人們的生活方式和行為方式。在我們的現(xiàn)代生活中很難想象哪里不用計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)滲透到現(xiàn)代社會(huì)的每一個(gè)角落?！　】刂瓶茖W(xué)與工程是伴隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展而發(fā)展的。在20世紀(jì)40年代，麻省理工學(xué)院維納（N.wiener）教授發(fā)表了《控制論》著作，標(biāo)志著控制理論體系已經(jīng)形成，至今已經(jīng)有60余年。在這60余年里，可以把控制論的發(fā)展分為三個(gè)階段。第一階段為經(jīng)典控制理論階段：Lyapunov穩(wěn)定理論、PID控制律、反饋放大器、Nyquist與Bode圖是這階段的理論基礎(chǔ)，基于復(fù)頻域，研究單輸入單輸出控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)問題?？刂普撆c計(jì)算機(jī)的發(fā)明幾乎是在同一時(shí)間，那時(shí)計(jì)算機(jī)的性能還很低，也只有少數(shù)人才能接觸到計(jì)算機(jī)。因此，在此階段控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)主要依靠手工計(jì)算和一些圖表的幫助。第二階段為現(xiàn)代控制理論階段：20世紀(jì)60-70年代，由于計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展，推動(dòng)了空間技術(shù)的發(fā)展，控制系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜，單輸入一單輸出的傳遞函數(shù)已不能描述現(xiàn)在的復(fù)雜系統(tǒng)，這時(shí)出現(xiàn)了狀態(tài)空間法。這一階段的主要內(nèi)容是線性系統(tǒng)理論、建模和系統(tǒng)辨識(shí)、最優(yōu)濾波原理，以及最優(yōu)控制理論。在現(xiàn)代控制理論階段，計(jì)算機(jī)還沒有像現(xiàn)在這樣普及，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用還僅限于航空航天、軍事等，現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用也就局限于這些領(lǐng)域。在民用的工程實(shí)際中，人們還是應(yīng)用經(jīng)典控制理論進(jìn)行科學(xué)研究。因此，現(xiàn)代控制理論的發(fā)展速度是很緩慢的。第三階段為當(dāng)代控制理論階段：隨著計(jì)算機(jī)在工程上的普遍應(yīng)用，涌現(xiàn)出一批新型的控制策略，這些控制策略結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不借助于計(jì)算機(jī)根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)。這些控制策略有些已經(jīng)成為自動(dòng)控制理論的重要分支。例如自適應(yīng)控制、預(yù)測(cè)控制、智能控制、魯棒控制等。該階段的主要特征是控制算法變成以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，控制算法不依賴于被控對(duì)象模型、時(shí)域、直接目標(biāo)函數(shù)。之所以稱這階段為當(dāng)代控制理論階段，是為了與現(xiàn)代控制理論階段進(jìn)行區(qū)分。

內(nèi)容概要

分散控制系統(tǒng)已經(jīng)在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本書共八章，主要介紹了火電廠過程控制概述、分散控制系統(tǒng)概述、數(shù)據(jù)的采集與預(yù)處理、數(shù)據(jù)的運(yùn)算、數(shù)據(jù)的顯示和操作、數(shù)據(jù)的傳遞、數(shù)據(jù)的保障，以及分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用。    本書對(duì)于從事火電廠分散控制系統(tǒng)操作、調(diào)試、運(yùn)行等方面的工作人員具有指導(dǎo)作用，也可作為研究分散控制系統(tǒng)的科技工作者的參考用書。

書籍目錄

自序前言第一章  火電廠過程控制概述  第一節(jié)  工業(yè)生產(chǎn)過程分類  第二節(jié)  控制系統(tǒng)概述  第三節(jié)  火電廠過程控制  第四節(jié)  控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史  第五節(jié)  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)第二章  分散控制系統(tǒng)概述  第一節(jié)  分散控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)  第二節(jié)  分散控制系統(tǒng)的硬件組成  第三節(jié)  分散控制系統(tǒng)的軟件組成  第四節(jié)  分散控制系統(tǒng)應(yīng)用的主要環(huán)節(jié)第三章  數(shù)據(jù)的采集與預(yù)處理——過程通道  第一節(jié)  模擬量信號(hào)的采集和轉(zhuǎn)換  第二節(jié)  開關(guān)量信號(hào)輸入輸出設(shè)備  第三節(jié)  LN2000系統(tǒng)過程通道  第四節(jié)  模擬量數(shù)據(jù)的預(yù)處理  第五節(jié)  LN2000系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)軟件第四章  數(shù)據(jù)的運(yùn)算——主控制單元  第一節(jié)  主控制單元的基本組成與功能  第二節(jié)  主控制單元的軟件  第三節(jié)  主控制單元中控制運(yùn)算功能的實(shí)現(xiàn)  第四節(jié)  PID算法在分散控制系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)  第五節(jié)  無(wú)擾切換的原理及在分散控制系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)  第六節(jié)  過程控制站的工作狀態(tài)與評(píng)價(jià)要素第五章  數(shù)據(jù)的顯示和操作——人機(jī)接口  第一節(jié)  操作員站概述  第二節(jié)  監(jiān)控畫面  第三節(jié)  監(jiān)控畫面組態(tài)軟件  第四節(jié)  趨勢(shì)曲線顯示  第五節(jié)  報(bào)警管理軟件  第六節(jié)  系統(tǒng)診斷  第七節(jié)  歷史數(shù)據(jù)記錄與報(bào)表第六章  數(shù)據(jù)的傳遞——通信網(wǎng)絡(luò)  第一節(jié)  通信網(wǎng)絡(luò)  第二節(jié)  LN2000系統(tǒng)中的通信網(wǎng)絡(luò)  第三節(jié)  網(wǎng)絡(luò)問的互連與通信第七章  數(shù)據(jù)的保障——可靠性技術(shù)  第一節(jié)  可靠性指標(biāo)  第二節(jié)  可靠性試驗(yàn)  第三節(jié)  可靠性分析與設(shè)計(jì)第八章  分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用  第一節(jié)  應(yīng)用階段  第二節(jié)  600MW火電機(jī)組主控分散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)  第三節(jié)  2×300MW火電機(jī)組輔助系統(tǒng)控制方案參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　?。?）單元式組合儀表分類。單元式組合儀表出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代后期，這類儀表將測(cè)量、控制計(jì)算、執(zhí)行、顯示、設(shè)定、記錄等功能分別由不同的單元實(shí)現(xiàn)，互相之間采用某種標(biāo)準(zhǔn)的物理信號(hào)實(shí)現(xiàn)連接，并可根據(jù)控制功能的需求進(jìn)行靈活的組合。這樣，儀表的功能大大加強(qiáng)了，同時(shí)能夠適應(yīng)各種不同的應(yīng)用需求，而且其功能的實(shí)現(xiàn)不再受安裝位置的限制，可以把檢測(cè)單元和執(zhí)行單元安裝在現(xiàn)場(chǎng)，而將控制、顯示、記錄、設(shè)定等單元集中起來(lái)放在中心控制室內(nèi)。這樣，生產(chǎn)設(shè)備的操作人員不用去現(xiàn)場(chǎng)就可以迅速掌握整個(gè)生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃或現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的實(shí)際情況采取調(diào)整措施，如改變?cè)O(shè)定值，甚至直接對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)施操作和調(diào)節(jié)等?！　卧浇M合儀表主要有兩大類。一類是氣動(dòng)單元組合儀表，這類儀表以經(jīng)過干燥凈化的壓縮空氣作為動(dòng)力并以氣壓傳遞現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，其規(guī)范為20～100kPa。氣動(dòng)單元組合儀表是本質(zhì)防爆的，可以用于易燃易爆的場(chǎng)合，而且由壓縮氣體提供的動(dòng)力可以直接驅(qū)動(dòng)如氣動(dòng)閥門等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，非常方便和可靠，并具有很強(qiáng)的抗干擾性。但由于氣動(dòng)單元儀表需要潔凈干燥的氣源，氣體的傳輸路徑要敷設(shè)氣路管道，為了防腐蝕和防泄漏，需要采用成本很高的銅制管線或不銹鋼管線，而且需要加工精度非常高的連接件，這樣，氣動(dòng)單元儀表控制系統(tǒng)的建設(shè)成本、運(yùn)行線擴(kuò)成本就相當(dāng)高了。

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