應用領域：工業自動化 使用的產品：軟件：LabVIEW 5.1, LabVIEW Application Builder for, LabVIEW PID Toolkit。 硬件：PCI 6024E, 5B32 等。 挑戰：使用參數自調節的PID 控制技術實現了對燃煤供熱鍋爐精確的溫度控制和燃燒環境的優化。 應用方案：使用目前測控領域的新技術—虛擬儀器技術及LabVIEW軟件開發平臺的功能和技術特點，結合鍋爐供熱系統自動控制的特點，開發了一個自適應室外溫度的鍋爐供熱自動測控系統。 介紹： 我國北方城市冬季供熱期較長，分散式鍋爐供熱所占比重較大，供熱質量的好壞將對減少城市環境污染、節約能源起到重要作用。從供熱的角度考慮，應在節省能源的條件下使用戶感到舒適為目標。為了滿足這一要求，可以通過控制鍋爐出口的一次高溫水的流量和溫度，使一次高溫水和熱交換站交換后的二次低溫水的溫度隨室外溫度而變化。同時，從控制燃燒的角度來看，應在滿足供熱量的前提下使燃料充分燃燒，達到節煤、節電和減少環境污染的效果。優化燃燒環境要求燃燒室的含氧量穩定并保持基本恒定的負壓值（過大的負壓值將造成能量的浪費）。溫度的調節最終是通過控制爐排電機的轉速來改變煤層厚度，以此來改變燃料的供給量，并輔之鼓引風量的變化來實現。利用LabVIEW 的CIN 模塊實現與C 語言的接口，將采樣數據和系統各電機的運行參數寫入數據庫，這樣可以用VC++的ADO 對象管理工程數據庫，便于對系統供熱的全部歷史數據進行統計分析。 鍋爐供熱自動測控系統的軟硬件結構 根據測量對象和控制目標確定系統的軟硬件結構，控制鍋爐運行系統的控制模塊和原理如圖1 和圖2 所示。本系統需要采集的信號有室外溫度、一次高溫水溫度、二次供水溫度、一次出水壓力、一次回水壓力、燃燒室溫度、燃燒室含氧量、燃燒室負壓值。控制對象為爐排電機轉速、鼓風電機、引風電機以及循環水泵電機。全部電機都通過變頻調速器控制。所有采集的模擬信號都經過信號調理后經A/D 轉換輸入計算機。由于變頻器可直接接收0～10V 電壓或4～20mA 電流，故A/D 板輸出的信號可直接改變變頻器的頻率值。系統的聲光報警信號則通過數字量輸出板（DIO）經過光電隔離和功率放大驅動聲光報警器工作。 [align=center] 圖2：鍋爐供熱自動控制系統程序框圖[/align] 鍋爐供熱自動控制系統程序框圖如圖2 所示，對于自動控制運行的鍋爐供熱系統，其安全性和可靠性是系統的兩個重要指標。系統對超出要求的溫度、壓力、流量信號必需進行報警，同時動態監視系統采集的信號是否正常，例如相鄰采樣的溫度信號如果跳變異常則認為是非正常信號。 用AutoPID實現控制目標： 本系統的核心是獨立并行的四個PID控制模塊，各PID 控制的不同之處是負壓值和含氧量的控制穩定在固定的數值上，而一次高溫水溫和二次供水溫度的控制目標是室外溫度的函數。PID 控制器的輸出值經D/A 變換后的電壓信號作為各個電機變頻器的控制信號。PID 控制中最主要的三個常數是增益系數KC，積分時間常數Ti，微分時間常數Td。這三個常數值的大小取決于控制對象的動態特性，過大和過小都將使輸出變量產生振蕩。但對于控制目標是動態變化的系統，這三個參數也應該根據控制目標在不同區間的變化而做適當的校正。一次供水溫度、二次供水溫度和燃燒環境的優化控制（恒定的含氧量和負壓值）是由四個PID 控制模塊實現的。對于溫度控制系統而言，由于系統響應時間較長，信號變化緩慢，合理的設置PID控制的比例系數、微積分時間常數和控制的循環時間常數是系統控制成敗的關鍵。考慮初冬與嚴寒期的室外溫差變化較大，不同范圍內的溫度調節其時間常數會有些差異，本系統對各PID 控制對象的變化范圍進行了細分，描述了一個適應各調節范圍的控制參數表，系統將根據控制對象的變化情況自動選擇控制參數，以達到最佳控制效果。 [align=center] 圖4 鍋爐供熱系統監控界面[/align] 結束語 虛擬儀器技術在測控領域中的應用，給系統的開發與集成帶來了極大的益處，大幅度的縮減了開發周期、提高開發質量。通過控制鍋爐一次出水溫度和流量以及爐膛的燃燒環境可有效地實現控制目標。利用AutoPID 控制算法具有良好的自適應控制能力，能夠保證實現鍋爐運行系統的自動控制。本系統采用NI 公司的數據采集卡并采用LabVIEW為開發工具，軟硬件開發調試周期為3 周，而類似的系統如果采用普通開發工具如C/C++等，至少要2 個月以上的時間。可見LabVIEW 在縮短開發周期和提高工程質量方面取得了卓越的成就。