榮獲“2003年度工控及自動化領域優秀典型應用”有獎評選活動　　三等獎
	專家點評：采用選擇性調節，使燃料與空氣的比例控制克服傳統控制模式不完全燃燒的缺點. 用PLC在加溫度時先加空氣后加燃料，在減溫度時先減燃料后減空氣。使燃料得到完全燃燒。 燃料和空氣比保持在1:5。本文介紹了燃氣加熱爐的燃燒計算機控制系統的實現。采用選擇性調節，通過燃料與空氣的比例控制克服傳統控制模式不完全燃燒的缺點，使燃氣在爐內能充分燃燒，既比常規控制節省能源，又減少了大氣的污染、保護了環境。
	寫作心得：談到寫這篇文章的心得體會，我感覺也沒有什么，在大學我學的是自動化儀表專業，參加工作后就一直做自動控制系統的實現或改造，同時還做過自動控制系統的維護維修工作，后來到我現在的公司，雖是做技術支持，但仍然和自動控制分不開。這套控制系統的實現自己參加作了，對控制和改進提高的整個實現過程很清楚，也很明了。至于開物組態軟件的應用，我現在仍然是開物技術支持小組的一員，對其基本功能的應用更是不用說。我覺得這套控制方案針對燃汽加熱爐的優化控制、節能增效、降低污染保護環境等都有一定的推廣意義，又為了工作推廣我們開物軟件起見，就寫了這篇文章和大家分享。也算是大對國家人民、小到自己的公司都進一些力。但愿對我們國家的環保事業有一定幫助，對我們公司產品的推廣和發展有一定促進。

摘要：本文介紹燃氣加熱爐的燃燒計算機智能控制系統實現。采用智能控制技術，合理優化控制，使燃氣在爐內能充分燃燒。事實證明：既比常規控制節省能源，又減少了大氣的污染、保護了環境。 關鍵字：加熱爐、煤氣、空氣、比例調節、串級調節、選擇調節、充分燃燒。 一、 前言 工業生產和人民生活中都要普遍用到加熱設備。工業生產中利用加熱爐對生產原料或換熱介質進行加熱，人民生活中的熱水鍋爐、暖氣鍋爐等都離不開加熱爐的應用。早期的加熱爐選用直接燃煤較多，由于燃煤對環境污染嚴重，因此燃煤加熱系統逐漸被取締，代之以燃氣。為了節約能源和進一步保護環境，controX2000通用監控系統支撐軟件采用智能優化控制、合理調節燃氣和空氣配比，為燃氣加熱爐控制提出了典型的控制方案。 二、 軟硬件設置 本系統在計算機上運行controX2000通用監控系統支撐軟件，具有強大的數據采集和處理能力、完善的事件和報警處理機制、友好的動畫界面制作、開放的數據接口和網絡等功能。硬件采用西門子PLC，實時性強、可靠性高、體積小且堅固耐用。計算機設定控制參數，處理復雜的數據運算、存儲及查詢等功能，PLC內運行設定的控制邏輯程序，完成控制功能。二者完好結合實現燃燒加熱控制的整個工藝過程。 三、 控制系統難點分析與設計 以燃燒煤氣對熱油加熱為例。 煤氣和空氣配比是控制系統的難點。煤氣燃燒需有足夠的空氣助燃。否則，煤氣燃燒不充分，就會積碳,有損爐子壽命;生成一氧化碳等有害氣體，放空會給大氣造成污染；煤氣燃燒利用效率低，則會造成煤氣浪費，造成經濟損失。但空氣進爐量也不是越大越好，因為空氣進爐是由鼓風機做動力的，空氣進爐量越大，鼓風機負荷就越大，損耗設備壽命;過剩的空氣形成的尾氣會帶走大量的熱,降低熱利用率;還可能吹滅小的燃燒火焰，煤氣燃燒也不穩定。這就要求有一個合理配比。 由于煤氣的組份基本穩定，以干氣計，其主要組份體積含量為：H2（55.60%）、CH4（34.56%）、CO2（2.14%）、CO（6.26%）、N2（8.74%）、O2（0.56%）、H2O（0.40%）、C2-C4烴類（2.34%），此外還有微量成分如C5以上烴類、H2S、萘、有機S、NH3、焦油、苯等，而空氣含氧量大約為30%，由煤氣主要組份算出單位體積煤氣完全燃燒需空氣(55.6%/2+34.56%*2+6.26%/2+2.34%*3-0.56%)/30%，約為3.3，考慮到其微量組份，所以單位體積煤氣完全燃燒需空氣至少為4倍。為使空氣稍有過剩，根據化驗室燃燒實驗，我們把此比例定為1：5。 根據以往傳統的控制方法，一般將溫度和煤氣做串級調節，再將煤氣和空氣做比例調節。我們最初分別試用了兩套方案，其控制原理框圖如下。這兩種控制方案雖然實現了控制油溫和煤氣空氣配比進爐燃燒的要求，但第一種方案當熱油溫度小于給定值時，空氣流量增加在煤氣之后，第二種方案當熱油溫度大于給定值時，空氣流量減小在煤氣之前。在調節過程中，這顯然都會造成煤氣的不完全燃燒。因此，這兩種傳統的控制方案都不能滿足實際要求。 如何才能確保進爐煤氣在任何情況下均能充分燃燒呢？我們在綜合原有兩套方案的基礎上引入了選擇性調節。如下所示原理框圖： 穩定情況下，熱油溫度被控制在給定值。當出現擾動，溫度測量值低于給定值時，溫度調節器的輸出開始增大，通過最大值選擇模塊選擇最大值Ｘ２輸出，乘上比例常數Ｋ，使空氣流量調節器的給定值增大，在調節器的作用下，空氣流量就先開始增大，同時，在最小值選擇模塊的作用下選擇Ｘ１輸出，除以比例常數Ｋ，空氣流量信號就變為相對煤氣流量的給定值，隨著空氣流量的增大，也即增大了煤氣給定值，在煤氣調節器的作用下，使煤氣流量隨著空氣流量增大之后增大，直到三量均衡，測量值回到給定值。而當溫度測量值高于給定值時，溫度調節器的輸出開始減小，通過最小值選擇模塊選擇最小值Ｘ２輸出，作為煤氣流量調節器的給定值，在調節器的作用下，煤氣流量就先開始減小，同時，在最大值選擇模塊的作用下選擇最大值Ｘ１輸出，煤氣流量信號就變為相對空氣流量的給定值，隨著煤氣流量的減小，也即減小了空氣給定值，在空氣調節器的作用下，使空氣流量隨著煤氣流量減小之后減小，直到三量均衡，測量值回到給定值。 四、 控制系統的軟件功能 1、 數據采集和操作控制 加熱爐的各項數據輸入PLC，參與PLC程序的運算處理和控制，實現PID閉環回路調節控制和運算、聯鎖邏輯。計算機上應用controX2000通用監控系統支撐軟件，設置形象逼真的動態畫面，以數值和曲線等方式顯示PLC的采集數據和控制效果、工藝流程，并通過設定界面調整PID設置參數和控制給定值。在實際控制中，必須調整好空氣及煤氣調節的ＰＩＤ參數，以便對被控量能夠及時穩定的進行調節，避免超調停爐。 2、 遠程監控 PLC可以安裝到現場，計算機可以放置到現場或中控室或調度室的任意廠區。PLC與計算機間通過Modem撥號通訊，完成加熱爐數據的采集傳輸與控制通訊。這種通訊方式不受距離和布線的約束，通過電話線撥號和交換機就很方便的實現了遠程的數據通訊監控。為滿足更遠距離的監控，另設一臺服務器，利用controX2000通用監控系統支撐軟件的網絡功能和Web組件，將工程圖頁和數據發布到服務器網站，作為Web服務器站點，供遠程的客戶端進行基于internet的網絡瀏覽，無論走到哪里，只要通過ie瀏覽器，輸入Web服務器的ip地址，就可以不限客戶端的登陸到Web服務器，實現現場數據的瀏覽訪問。 3、 聯鎖控制 當不利情況引起空氣不足時，應使爐子自動滅火，我們在設計中增加了兩個運算模塊，將測量的空氣流量和煤氣流量做除法得出比例常數，與預定的最小比例常數（我們定為4）相比較，當該得出的比例常數小于4值時，由控制站輸出相應的聯鎖信號，控制煤氣電磁閥關閉，從而使燃燒爐滅火。 當停著爐時，由于煤氣流量為零，我們設計中空氣流量除以煤氣流量就會引起計算機的除零錯誤。我們通過組態把煤氣測量值的量程下限設置為一個非零小數，以避免因機器的除零錯誤而引起系統的報警聯鎖。 4、數據記錄與報表 將生產的重要數據如溫度、煤氣流量、用量累積、報警聯鎖信息等重要數據按照一定的周期保存到歷史數據庫。用戶在計算機操作界面可以實現對任意時段歷史數據的查詢和手自動報表打印。通過對歷史數據的查詢，可分析生產的運行控制效果，實時調整控制參數，可以分析系統聯鎖原因和生產重大故障。 5、系統安全 為保證開發的工程，用戶可以自定義密碼、加密鎖序列號、指紋三種方式加密，避免工程組態的任意修改和泄密；為保證安全生產和操作系統運行的連續性，可通過不同權限的操作用戶登陸，鎖定操作運行環境不被隨意退出，重要生產設定參數不被隨意改動；為保證Web瀏覽的安全和數據保密，可通過基于windows操作系統的用戶管理機制限定登陸Web服務器的客戶。 6、雙機熱備冗余 為進一步保證生產監控的連續性和數據的完整，并處于故障維護的考慮，controX2000監控系統提供雙機熱備的功能。controX2000的雙機熱備包括兩部分功能：數據采集的冗余與數據記錄的冗余。兩臺計算機同時連接設備，正常時只有一臺作為主站負責數據采集和數據記錄，另一臺作為從站通過網絡獲得采集數據并備份記錄，兩臺機器都能監控操作。當主站故障時，系統可以將數據采集和記錄