45Th3.5MPa燃油锅炉控制方案改.doc

一、整体设计说明21.1总体架构21.2网络结构原理配置21.3冗余程序的设计51.4专为本套锅炉制定的特殊功能介绍5二、SOE系统组成52.1体系结构52.2硬件组成723软件组态82.4CFC连续功能控制功能9三、控制系统构成93.1控制网络结构93.2现场总线103.3实时显示工艺流程及参数103.4实时报警数据显示103.5自诊断功能113.6实时及历史曲线显示113.7询及打印功能113.8命令、参数及操作权限123.9操作记录功能123.10其它功能12四、控制系统技术说明系统测点配置12五、锅炉监控报警联锁保护135.1应检测点的报警、联锁保护135.2锅炉燃烧器过程数据表（接入PLC的数据信号表）135.3 锅炉的自动保护系统145.4锅炉保护联锁停炉145.5报警联锁：145.6显示及控制模式155.7主要功能155.8手动控制15六、监控系统组成156.1系统组成156.2调度室计算机监控系统166.3现场工作站系统166.4远程传输系统16七、控制回路介绍177.1汽水系统177.2除氧器水位控制177.3烟风系统控制187.4系统测点配置197.5锅炉报警联锁保护207.6各部分功能及方案详述20燃油锅炉的控制技术方案一、 整体设计说明1.1总体架构锅炉控制系统采用S7-414H PLC+计算机的控制方式；PLC具有冗余功能，外加两台工业计算计，确保控制系统的可靠性。该锅炉控制系统还配有RS-485通讯接口，能够将锅炉的一些相应的工艺参数和设备运行状态上传到装置控制系统（DCS）的操作站上进行监视和报警。 图1 系统网络图 冗余系统由A和B两套PLC控制系统组成。开始时,A系统为主,B系统为备用,当主系统A中的任何一个组件出错,控制任务会自动切换到备用系统B当中执行,这时,B系统为主,A系统为备用,这种切换过程是包括电源、CPU、通讯电缆和IM153接口模块的整体切换。系统运行过程中,即使没有任何组件出错,操作人员也可以通过设定控制字,实现手动的主备系统切换,这种手动切换过程,对于控制系统的软硬件调整、更换、扩容非常有用,即Altering Configuration and Application Program in RUN Mode。 根据保护系统所需的输入输出点数、节点容量、系统功能等要求,使用两个西门子CPU7414H做软冗余CPU,使用CP5611连接上位机与PLC,上位机使用WINCC做HMI人机界面。 两块CPU之间使用CP342-5进行实时的数据交换,通过ET200M扩展从站。特别应当注意的是冗余系统应当使用有源总线模板的导轨及有源总线模板。1.2 网络结构原理配置 网络组态图如图1所示。网络结构中包括了4条链路:(1) 用于上位机编程和监控的MPI链路;(2) A站与ET200从站Master Line PROFIBUS链路;(3) B站与ET200从站Reserve Line PROFIBUS链路;(4) A站和B站之间进行数据同步的Synchronization Line PROFIBUS链路。附件 7414H完整参数表电源电压 额定值 DC 24 V 耗用电流 来自背板总线 DC 24 V，最大值来自背板总线 DC 5 V，最大值来自 DC 5 V 接口最大值缓冲器电池 缓冲电流，典型值 缓冲电流，最大值否150 mA1.7 A 90 mA190 A 660 A 输入，可调整 输出，可调整 输入，预设 输出，预设 数据，最大值 在过程映像中持续存取数据 分量过程映像 分量过程映像数量，最大值8 KByte 8 KByte 256 Byte 256 Byte 244 Byte 是 15存储器 存储器类型 工作存储器 集成 集成（用于程序） 1 集成（用于数据） 可扩展 装载存储器 可扩展 FEPROM 可扩展 FEPROM，最大值 集成 RAM，最大值 可扩展 RAM 可扩展 RAM，最大值2.8 MByte 1.4 MByte 1.4 MByte 否 是 64 MByte 256 KByte 是 64 MByte数字通道 输入 输出 输入，其中的集中式输入 输出，其中的集中式输出 模拟通道 输入 输出 输入，其中的集中式输入 65536 65536 65536 65536 4096 4096 4096 存在 带电池 不带电池是 是 否 输出，其中的集中式输出4096CPU/组件 DB 数量，最大值 尺寸，最大值4095 64 KByte硬件扩展 中央设备最大值 扩展设备最大值 多值计算1 21 否 数量，最大值 尺寸，最大值 FC 数量，最大值 尺寸，最大值2048 64 KByte 2048 64 KByteIM 插拔式最大值 IM 460最大值 插拔式 IM 463 数量，最大值6 6 4 4OB 尺寸，最大值 时间报警 OB 数量 延迟报警 OB 数量 闹铃数量 过程报警 OB 数量64 KByte 4 4 4 4DP 主站数量 集成 关于 CP 允许的 IM + CP 混合模式2 10 否每优先级等级 错误 OB 中的附加等级 CPU/处理时间 对于位运算，最小值 对于词语运算，最小值 对于整数运算，最小值 对于浮点运算，最小值 时间/计数器及其剩磁 IEC 计数器 存在 类型 S7 计数器 数量 剩磁 可调整 下限 上限 计数范围 下限 上限241 0.045 s 0.045 s 0.045 s 0.135 s 是 SFB 2048是 20470 999运行的 FM 和 CP 数量（建议） PROFIBUS 和 Ethernet CP 1 时间 时钟 硬件时钟（实时时钟） 分辨率运行时间计数器 数量 14 是 1 ms 8S7 时间 数量 剩磁 可调整 下限 上限 时间范围 下限 上限 IEC 计时器 存在 类型 数据范围及其可保留性可保留数据范围，全部 标记 数量，最大值 当前保留 时间标记数量 地址范围 外设地址范围 输入 输出2048 0 2047 10 ms 9990 s 是 SFB 整个工作和装载存储器（附带缓冲电池） 8 KByte 是 8 8 Kbyte 8 KByte时间同步 支持 在 MPI 上，主站 在 MPI 上，从站 在 DP 上，主站 在 DP 上，从站 在 AS 中，主站 在 AS 中站 S7 消息功能 消息功能的可注册站点数量最大值 与符号相关的消息 与组件相关的消息 报警 8 组件 传导技术消息是 是 是 是 是 是 是 8 否 是 是 是S5 兼容通讯 支持 每个作业的用户数据，最大值 标准通讯 (FMS) 支持 连接数量 全 为 PG 通讯预留 可调整用于 PG 通讯，最大值 为 OP 通讯预留 可调整OP 通讯最大值 为 S7 基本通讯预留 可调整S7 基本通讯，最大值 通讯 可调整的S7-通讯，最大值 预留用于路由可调整路由，最大值是 8 KByte 是；通过CP和可装载 32 1 0 1 0 0 0试运行功能测试 状态/控制 变量状态/控制 强制 强制 组件状态 各个步骤 控制点数量 诊断缓冲器 存在 条目数量，最大值 是 是 是 是 4 是 3200 可调整 预设 通讯功能 PG/OP 通讯 路由 全局数据通讯 支持 S7 基本通讯 支持 S7 通讯 支持 作为服务器 作为客户机 每个作业的用户数据，最大值是 120 是 是 否 否 是 是 是 64 KByte LAD STL FBD SCL CFC GRAPH HiGraph 箝位层 应用程序保护/密码保护 尺寸 宽度 高度 深度所需插槽 重量约是 是 是 是 是 是 是 8 是 50 mm 290 mm 219 mm 2 995 g 电势分离 功能 MPI DP 主站 DP 从站 MPI 连接数量 服务 PG/OP 通讯 路由 全局数据通讯 S7 基本通讯 S7 通讯 传输速率，最大值 DP 主站连接数量，最大值是 是 是 否 32 是 是 否 否 是 12 Mbit/s 162. 接口电势分离 功 DP 主站 DP 从站 DP 主站 数服务 PG/OP 通讯 路由 全局数据讯 S7 基本通讯 S7 通讯 等距离支持 SYNC/FREEZE 激活/关闭 DP 从站是 是 否 16 是 是 否 否 是 否 否 否 服务 PG/OP 通讯 路由 全局数据通讯 S7 基本通讯 S7 通讯 等距离支持 SYNC/FREEZE 激活/关闭 DP 从站 直接数据交换（横向连接） 传输速率，最大值 DP 从站数量，最大值 每个 DP 从站的用户数据 每个 DP 从站的用户数据，最大值是 是 否 否 是 否 否 否 否 12 Mbit/s 32 244 Byte 直接数据交换（横向连接） 传输最大值 DP 从站最大值 每个 DP 从站的用户数据 每个 DP 从用户数据，最大值 RUN 模式下的CiR 配置 CiR 同步时间，基本负载 CiR 同步时间，每个 E/A 从站的时间 CPU/编程项目工程软件 STEP 7否 12 Mbit/s 96 244 Byte 100 ms 25 s 是1.3 冗余程序的设计 冗余程序需要西门子提供的冗余软件包及STEP7。在A站的Block中插入OB1(主循环程序块)、OB35(定时中断组织块)、OB100(暖启动调用程序块)、OB80(在主系统与备用系统切换时间超时时,调用该块)、OB82，(DP-Slave ET200站上的IM153-2模块出错报警,调用该功能块)、OB83(DP从站的接口模块与主站链接断开或链接重新建立时调用该块)、OB85(程序运行出错或DP从站连接失败调用该块)、OB86(主从站通讯出错调用该块)、OB87(通讯失败调用该块)、OB122(外围设备访问出错调用该块)、OB121等组织块,并对其中的OB100、OB35、OB86进行编程。 首先,用户需要在初始化程序中(OB100)定义冗余部分的数据区,该数据区可以包括:一个过程映象区(process image area),一个定时器区(IEC timer area),一个计数器区(IEC counter area),位地址区(memory address area)和一个数据块区(data block area),S7-400同步的最大数据量为64kBytes。1.4专为本套锅炉制定的特殊功能介绍 锅炉具有SOE介绍SOE为英文Sequence Of Event的缩写，即事件顺序记录。而一般的事件记录只能做到秒级的分辨率，当事件发生后往往同一秒内出现的信息很多，且不能分出先后顺序，这就给事故分析造成了很大的困扰而SOE就能更精确地反映事件情况，它能以毫秒级的分辨率获取事件信息，为事故分析提供有力的证据。SOE系统的输入信号全部为开关量信号，它以高分辨率分辨各个信号状态变化的先后次序，帮助在事故情况下分辨故障的原因找出首出故障因此SOE成为分析事故的主要记录手段。二、 SOE系统组成2.1体系结构PCS 7的SOE系统，基于S7-400系列AS站，其上有一时钟同步模块，使整个PCS 7系统的时间同步。当事件发生时，高时间分辨率的DI模块根据这个时间来记录，通过PCS 7的SOE驱动功能块，将事件打上时间标签，送到上位机操作员站，产生SOE报告记录，如图1为SOE系统体系结构图。2.2硬件组成SOE系统硬件一般包括：S7-400系列CPU，时间同步模块SICAMMCP，信号记录输入模块SICAMDI32和外部时钟。（1）S7-400系列CPUS7-400系列CPUI是西门子自动化站（AS）的核心，其根据自身的优化程序实现本工段内的设备调节和优化控制功能；采集本工段内的模拟量、数字量、脉冲量等信号，通过工业以太网将信号传输到操作员站，并接收操作员站的控制设定指令。S7-400的CPU集成了Profibus-DP接口和工业以太网接口，可以同自动化控制系统现场I/O单元或操作管理层连接，非常适合作为PCS 7的自动化站。（2）SICAMMCP模块 SICAMMCP模块，是SIMATICS7-400自动化站的时钟同步模块，接受外部时钟信号，作为SIMATICS7400系统的时钟主站，控制CPU和功能组的时钟同步。在MCP中，其内部时钟与外部参考时钟不偏离过1ms，保证其高度实时性。SICAMMCP作为时钟主站，周期的向CPU和所有K总线模块广播设定时钟，在下一分钟将设置时间。MCP在传输时钟的同时在系统总线上触发同步时钟中断。随后ICPU和所有其他K总线模块接受传输过来的时钟每隔一分钟，执行一次此同步程序。（3）SICAMD132模块 SICAMDI32模块，是用于SICAM系统的处理数字量输入信号的DI功能模块。它能够处理32个通道，高达1ms分辨率的隔离、无干扰和快速采集的数字量信号。 D131模块中有一事件缓存区，可以存储多达200事件。当探At到状态变化时D132按时间顺序将采集到的数据存放到其事件缓存中，分辨率为lmsoDI32输出一个过程报警（PRAL），使CPU获得存储在事件缓存中的数据。D132有多种不同的功能处理采集到的状态变化：1）单点信息Single-point information：每次输入信号进来和离开，都要存储到缓存中，并且更新过程映像区。2）瞬时信息Transient information：跟单点信息功能不同的是，只在信号进入时才存储到缓存更新过程映像区。3）双点信息Double-pointinformation：设备的两点状态（例如开启关闭）可以用两个输入来描述。每次双点信息改变，存储到缓存中，并且更新过程映像区。（4）外部时钟2.3软件组态（1）SOE软件描述SOE功能实现需要的软件主要有：SIMATIC PCS 7工具集、SICAMPLUS TOOLS和SOE Driver Blocks等。1）SIMATIC PCS 7工具集SIMATIC PCS 7工具集基于三统（统一的数据管理、统一的通信和统一的组态和编程软件），集成了强大的各种系统软件。其中包含有SIMATIC MANAGER，CFC和WINCC等。SIMATIC MANAGER采用了现代化的软件体系结构，对项目进行管理、处理、归档和建立文件。CFC是一种简洁的图形组态工具，采用了IEC-1131的标准用CFC有助于节省时间和费用，大大简化了系统的组态和维护。2）SICAMPLUS TOOLS为了在S7项目中集成MCP和DI32，我们需要在SIMATIC Step 7 Manager安装加软件SICAMPlus TOOLS SICAMPlus TOOLS中包含了MCP和DI（CO.AI）模块之间进行同步必需的运行组件。3）SOE Driver BlocksSOE Driver Blocks是一个程序库，其中包含PCS 7的SOE功能块，用这些功能块可以将SICAMD132和SICAMMCP连接到PCS 7过程控制系统中。4）CFC组态SOE功能块时，在其属性中设置每个SOE消息事件。5）操作员站通过WINCC的ALARMCONTROIL控件来记录通过设置丁EXTBLOCK的AREA属性为SOE来筛选SOE事件。该SOE系统成功地提供了高速顺序记录功能其时间分辨率小于1ms，精确地反映事件情况，为事故分析提供有力的证据。成为其在事故情况下分辨故障的原因和找出首出故障的主要记录手段。2.4CFC连续功能控制功能西门子PCS7过程控制系统是集DCS、总线I/O 以及PLC为一体的新型全集成控制系统。具有分散控制、 集中管理、 安装方便、成本低和维护管理智能化等特点。CFC软件包是一个集成化的标准软件，具有多个专门用于连续过程控制优化的功能块，具有简洁的显示方式，不需附加另外的专家系统就可完成组态和参数设置。该软件包集成于PCS7系统，在PCS7集成的功能上增加了针对水泥工程的工程操作、故障诊断及联锁等功能块，是具有独特的、开放式的接口及经济的解决方案。具有如下特点： 方便的软件联锁功能 灵活便利的操作方式 减少故障时间三、控制系统构成 本自动控制系统采用控制网、监控网、现场总线三级控制网络构成系统。系统硬件配置及网络结构见图1。 3.1控制网络结构控制网采用工业级交换机由光纤构成冗余环网，通信速率100Mbit/s。其中冗余服务器用于历史数据记录、性能计算、报表、SOE、事故追忆，可向操作员站、上位计算机提供数据库服务。两台服务器互为冗余配置了两个网卡：西门子的专用通讯网卡1613和通用网卡，分别用于与控制站及操作员站的通讯。3.2现场总线控制站采用AS414-H控制站和ET200M远程I/O构成现场控制网络，采用Profibus-DP通讯协议，通信速率设置: 1.5Mbit/s。由于原料破碎站距离生料磨电气室的电缆长度约500米，为保证通讯速度，破碎站与生料磨主站间采用了一对OLM（光纤琏路模件），采用光纤连接，实现Profibus-DP通讯。3.3实时显示工艺流程及参数通过创建对数据采集服务器的远程标记名引用，获取实时数据到本地。通过专用作图工具绘制工艺图，配以动画，如实的将现场工艺呈现。工艺流程界面根据情况可分为若干个组，分别为：主运行画面，除氧系统、锅炉系统、软化水系统等。系统启动后先进入主运行画面，在主运行画面上通过点击功能按钮可切换到各工艺流程画面的切换。如下图： 主流程（图一）3.4实时报警数据显示在监控画面的底部，特别设置了报警显示界面。该界面会一直显示在屏幕上，当有报警产生时，报警会自动显示到报警界面的顶部。若报警未得到确认，会进行闪烁提示。监控人员还可以根据需要对显示方式进行设置。同时，系统还添加了报警一览表，将所有发生的报警进行记录，并可查询历史报警记录。如下图： 报警画面（图二）3.5自诊断功能本系统具有完善的自诊功能，当PLC CPU、硬件模块、信号模块、通讯模块及自动控制回路等发生故障时，PLC监控软件的诊断功能将提供详细的故障信息。3.6实时及历史曲线显示监控画面中，特别设置了趋势曲线界面。打开此界面，默认为实时曲线，通过切换动作，即可查看历史曲线。无论实时曲线还是历史曲线均可被随时添加、替换或去除。历史曲线可以设置：起始时间、时间跨度、移动间距以及查看曲线数值等功能。如下图：历时曲线（图三）3.7询及打印功能监控画面中，特别设置了数据查询界面。提供了实时数据、历史分钟数据、历史整点数据、历史统计数据、历史报警数据、日报数据曲线、月报数据曲线、年报数据曲线的查询功能。每项功能中，均制作便于查询的选择项，便监控人员较快的查看到所需信息。3.8命令、参数及操作权限通过控制界面，监控人员可根据实际需要，对控制参数进行设定，对现场设备下达相关命令。同时，对控制操作设置密码保护，系统会判断操作权限（此权限判断具有记忆能力），符合要求后才会下发控制命令，若不符合，则会提示登录到权限用户。该系统对三个级别的操作人员进行登录，并设置为不同的密码。上一级的用户可实施下一级用户的操作，下一级的用户无权实施上一级用户的操作权限。系统操作员可以对授权和密码进行修改和更换。 参数设定（图四）3.9操作记录功能操作员在进行控制操作、参数组态时，系统具有密码保护功能，同时系统还会将操作信息存储到数据库OperatData数据表中。此数据表中还存储系统登陆和退出的信息。3.10其它功能控制系统同时具有登陆画面、退出画面以及用户管理画面。用户管理画面可在线添加用户、删除用户、重新配置用户的功能（具有相应的权限才可以进行操作）；四、控制系统技术说明系统测点配置可根据最终设计施工可增减相应的检测点：汽包水位；（两套平衡容器+壹套电极点）主蒸汽流量；给水流量；天然气流量汽包压力（变送器一台，压力开关二只）给水母管压力主蒸汽压力炉膛压力节能器前、后烟压进入界区燃油干管压力，燃烧器前燃油压力（即调压阀前、后压力）炉膛出口烟温；省煤器进口烟温省煤器进、出口水温排烟温度主蒸汽温度烟气含氧量五、锅炉监控报警联锁保护5.1应检测点的报警、联锁保护 序号名称数据类型备注1汽包水位低低DIBOOL报警停炉2汽包水位高高DIBOOL报警停炉3汽包压力高高DIBOOL报警停炉4燃油压力高BOOL报警停炉5燃油压力低BOOL报警停炉6燃油泄漏BOOL报警停炉7燃烧机故障BOOL报警停炉8给水母管压力低BOOL报警停炉9鼓风机故障BOOL报警停炉10蒸汽压力高DIBOOL报警11锅炉汽包压力HBOOL报警12锅炉汽包压力HHBOOL报警停炉13锅炉汽包水位LLBOOL报警停炉14锅炉汽包水位LBOOL报警15锅炉汽包水位HBOOL报警16锅炉汽包水位HHBOOL报警停炉17主蒸汽温度HBOOL报警5.2锅炉燃烧器过程数据表（接入PLC的数据信号表）序号数据内容信号类型数量信号来源1点火信号开关量输入1PLC2正常停炉信号开关量输入1PLC3紧急停炉信号开关量输入1PLC4燃烧负荷调节信号模拟量输入1PLC 4-20mA5氧化锆氧量信号模拟量输入1PLC 4-20mA6炉膛压力信号模拟量输入1PLC 4-20mA7停炉信号开关量输出1PLC8燃烧器报警信号开关量输出1PLC 9燃油压力高/低开关量输入1就地10空气压力高/低开关量输入1就地11风机运行信号开关量输入1就地12火焰检测信号模拟量输入1就地 4-20mA13燃烧器点火信号开关量输入1就地14燃烧器吹扫信号开关量输入1就地15燃烧器复位信号开关量输入1就地16风量信号模拟量输出1风门调节机构4-20mA17燃料气量信号模拟量输出1风门调节机构4-20mA18手/自动切换开关量输出1就地19负荷反馈信号模拟量输入1420mA20合计模拟量输入：6个模拟量输出：4个开关量输入：17个开关量输出：5个5.3 锅炉的自动保护系统锅炉的保护系统是锅炉控制系统的重要组成部分。其保护内容取决于锅炉设备本身的结构、容量、技术特性和运行方式。一般设有汽压保护、汽包水位保护、锅炉灭火保护、连锁保护和紧急停炉保护等。5.4、锅炉保护联锁停炉锅炉设紧急停炉按钮。停炉保护包括：汽包水位超高和超低；炉膛压力超高；汽包压力超高；煤气压力超低；炉膛熄火。当火焰检测器开关闭合时，紧急关闭煤气切断阀。锅炉安全联锁功能锅炉安全保护系统，以高精度的数据采集和逻辑判断，进行锅炉和辅机的联锁保护和紧急停机，确保锅炉运行的安全。具体保护程序：a)锅炉内水温过高、水压过高超过规定值，自动切断燃料。b)循环泵停止自动切断燃料。c)燃油压力过低自动切断燃料。d)点火过程中点火失败停机保护。e)运行过程中燃烧机熄火停机保护。f)燃烧过程中空气量不足、缺氧停机保护。g)燃烧过程中排烟温度超温停机保护。h)电机的过载、欠压、缺相等停机保护。i)风压保护。j)停电保护。5.5报警联锁：A、汽包水位极低报警联锁停炉（停燃烧机、送风机）B、汽包压力超高报警联锁停炉（停燃烧机、送风机）C、燃油压力高、低报警联锁停炉（停燃烧机、送风机）D、炉膛熄火报警联锁停炉（停燃烧机、送风机）E、燃油泄漏报警联锁停炉（停燃烧机、送风机）F、燃烧机故障报警联锁停炉（停燃烧机、送风机）G、给水母管压力低报警联锁停炉（停燃烧机、送风机）H、送风机、故障报警联锁停炉（停燃烧机、送风机）I、排烟温度过高报警联锁停炉（停燃烧机、送风机）J、汽包水位高报警K、汽包水位低报警5.6显示及控制模式温度控制：温度控制器及负荷比例调节仪控制；水位调节：平衡容器+智能差压变送器+变频器；控制方式：自动和手动；5.7主要功能控制系统具有自动、手动、信息及故障处理几大功能。自动控制：燃烧自控，根据要求，在系统调试时，首先要进行参数设置。通过工作压力及报警压力参数的设置。在满足燃烧的必要条件时，按开机键：A、当负荷低于设定的负荷下限时，控制系统开启燃烧器，燃烧器启动控制程序，点火成功后，进入燃烧负荷比例调节状态，此时由出口蒸汽压力直接调节燃烧负荷量。B、负荷高于或等于设定的负荷上限时，控制系统输出调节燃烧信号。燃烧器进入燃烧负荷比例调节状态。水位自动调节：当锅炉水位低于设定水位时，启动补水泵台数，加大给水流量，当锅炉水位高于设定水位时，减少水泵台数，降低锅炉水位。5.8手动控制 在就地控制设备上，燃烧器启停、水泵启停、燃烧器负荷调节及锅筒水位调节有手动控制功能。 信息显示：A、报警：温度高、锅筒水位高、锅筒水位低。以上故障均具有声光报警。B、保护：温度超高停炉、水位极低停炉、极高水位停炉、排烟温度超高停炉、燃油压力超低停炉、燃油阀泄漏不启动、风压低停炉、风机故障停炉、熄火停炉、燃烧器故障停炉等。以上故障均具有声光报警。六、监控系统组成6.1、系统组成上位机：工控机监控管理系统 下位机：PLC控制设备等系统组成框图如图1所示。整个系统由三部分组成：中央监控系统、现场工作站系统和远程传输系统。中央监控系统即调度室计算机监控系统，负责接收现场各站点传来的数据，存储并显示，以便操作人员查看和生成报表。在必要的情况下，可由操作人员向现场各站点发送控制命令或修改参数。远程传输部分负责完成调度室和各现场站点之间的数据传输，采用调制解调器构成的传输方式。现场工作站系统包括现场输入单元、执行单元即输出单元、现场控制单元。6.2、调度室计算机监控系统调度室计算机监控系统由服务器和监控PC机构成，根据监控对象的多少，也可以将服务器、工作站合并，由PC机完成。界面的设计与数据显示带有管理内容的现场监控系统的界面，既要满足过程控制的要求，如显示各类过程曲线、各类过程流程图；同时，又有管理系统的功能，如数据的录入、统计、报表等内容。本例上位机监控系统的监控软件以中文W indows XP作为开发平台，用VISUALBASIC语言程序采用模块化的编程方法编写，便于扩充新的功能。整个监控程序模块主要功能有：(1)数据通讯与处理模块。完成监控计算机与PLC之间数据和命令的双向传送，并将接收到的数据进行相应处理。(2)显示模块。将实时数据在屏幕上以图形或表格的形式循环显示（或指定监视显示），并采用不同的颜色或位置，表示运行状况的变化。(3)查询和打印模块。管理员可以察看历史数据或报表，并随机打印相应文件。(4)系统设定模块。可随时用来修改系统的各项参数。(5)故障报警模块。不论系统工作在何种状态下，一旦有故障报警发生，系统确认后，就会出现一个报警视窗，给出报警的类型、地点、时间，并发出声音报警。6.3、现场工作站系统 现场工作站系统由现场控制器、输入单元、输出单元组成。 现场控制单元负责接收现场数据采集单元传来的数据，把它们上传至调度室，并接收调度室下传的命令，控制现场的阀门、风机等执行机构。每个现场控制单元都有一套现场采集控制系统。现场控制单元是下位机部分的核心部件，采用西门子S7-300系列可编程逻辑控制器，它的运算能力以及通讯能力比其它PLC优越，可方便地进行数据处理和通讯。输入单元负责采集现场的压力、温度、流量、烟气氧含量等各项数据以及各种开关量。现场数据采集系统由温度传感器、压力传感器、火焰监视器、水位传感器、燃油流量计、循环水流量计等组成。其中，模拟量输入输出模块采用西门子的SM331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4-20mA信号，控制执行器。压力传感器、火焰监视器以及水位传感器是开关量。执行单元由风机、水泵和电磁阀等组成。6.4、远程传输系统 上位机与下位机之间采用西门子的以太网TCP/IP通讯方式。为保证传输可靠，本设计采用工业以太网交换机（自适应）进行远程传输，其特点是使用简单，可靠性高。 本公司提供满足规范要求所必须的硬件、软件和各项服务。按照导热锅炉运行要求、规范的规定和适用的工业标准，配置一套完整的导热锅炉自动控制系统。七、控制回路介绍7.1汽水系统7.1.1汽包水位三冲量控制锅炉的汽包水位高度是确保安全生产和提供优质蒸汽的重要参数。汽包水位的控制目标就是使汽包水位保持在某个合理的设定值上。在正常运行时调节给水调节阀。由变频器控制给水管道压力稳定到一设定值，可自动跟踪锅筒压力，自动设定比锅筒压力高一定的压力，以克服管道、管件及省煤器压力。由蒸汽流量、汽包水位和给水流量的三冲量控制系统，启动时只有汽包水位的单冲量控制。单冲量控制和三冲量控制相互切换无扰动。在启动和低负荷时，单冲量汽包水位控制调节给水管道上的给水调节阀开度和电动给水泵的转速。在蒸汽参数稳定、给水流量允许的情况，控制系统可自动或手动切换到三冲量控制。三冲量给水自动调节系统是目前普遍采用的锅炉汽包水位的调节手段。即引入三个测量信号，汽包水位H、蒸汽流量D和给水流量W，其中主信号是水位H，水位H与给水流量W构成一般的反馈调节系统，而蒸汽流量D作为一个前馈，但其变化时，使系统能提前动作。该三冲量称为前馈-反馈控制系统。为了进一步改善控制特性，再考虑给水流量的变化，则可构成串级三冲量水位控制系统。这两种控制方式在一般情况下都能达到控制要求。后一种精度要高于前一种，但在负荷变化大的情况下要保证精度有一定的困难。前一种精度不够，后一种的动态特性不够好。本公司根据多年锅炉控制经验，提出了利用蒸汽流量与给水流量水汽平衡的理论。利用模糊控制的方式，较好地解决了汽包水位的控制问题，很好地克服了“虚假”水位，各种干扰和信号测量不是很准确等多种因数的影响。在锅炉正常运行时可使水位保持在10mm之间，即使有很大的变化，包括执行机构有较大的泄漏等，仍可投入自动控制。7.2 除氧器水位控制除氧器水位控制的任务是维持除氧器中的水位在给定值上。由于该控制系统惯性小、反应快，因此可采用常规的PID控制，一般可控制在15mm之内。除氧器压力控制除氧器压力控制的任务是保持除氧器压力恒定。定压运行的除氧器在运行中必须保持恒定，以确保它具有良好的除氧效果和安全经济特性。它的压力调节系统均采用除氧器内蒸汽空间压力作被调量，以改变加热蒸汽量作调节手段。除氧器压力调节对象是一个具有较大自平衡量能力的对象，惯性很小，可近似地认为是比例环节。调节通道的延迟也比较小，因此，常采用单回路系统。7.3烟风系统控制7.3.1在满足燃烧的必要条件时，按开机键：A、当锅炉蒸汽压力低于设定的压力下限值时，控制系统开启燃烧器电源，燃烧器启动点火程序：检漏，前吹扫，点火，点火成功后，燃烧负荷比例调节仪根据当前压力和设定压力控制燃烧机的大、小火，此时由蒸汽压力直接调节燃烧负荷量。B、锅炉蒸汽压力高于或等于设定的压力上限值时，控制系统输出停止燃烧信号。燃烧器进入燃烧负荷比例调节关闭状态，直到停止燃烧。无故障存在按开机启动鼓风机1.5分钟后启动燃烧点火程序蒸汽压力变送器燃烧负荷比例调节停燃烧机按关机或有故障存在停止燃烧机程序 7.3.2燃烧系统A、比例调节运行： 比例调节燃烧器用于因锅炉负荷经常波动的特殊要求下热功率必须不断变化的场合，这种运行方式通过装配带自动 热功调节器）的（渐进两级）而实现，后者藉助传感器（温度或压力）和现场匹配器（调节器中）控制调节伺服电动机达到增加或减少热功率输出的目的。调节器是（比例 、积分、微分）型。热功率水平只能在 燃烧器的最大和最小限定值内变化。 比例调节是使用伺服电动机，允许在整个比例调节范围内随时教正空气燃料的比例而实现。B、燃烧器是电子比例调节燃烧器，调节比20100%。该燃烧器程控器、风门执行器、火焰检测器等均采用国际著名品牌，确保燃烧器性能优良，安全性能确保，运转可靠。C 、本燃烧器通过程序控制器的控制具有自动控制，炉膛自动吹扫，自动点火，负荷采用自动调节。7.4系统特点7.4.1 PLC控制站主要承担对现场工艺参数采集、控制输出、自动调节、设备的自动启停控制与网络通信传输等任务，所有的控制都在PLC控制站中完成。由于计算机不参与直接控制，因此即使计算机出现故障也不会影响工艺参数的正常采集、生产设备的正常运行和工艺流程的控制。7.4.2 锅炉控制系统由PLC控制柜及现场温度、压力、水位和流量等仪表组成。系统配合燃烧器对锅炉进行手动/全自动控制（程序：检漏、吹扫、点火、火焰监测、燃烧控制、燃烧负荷比例调节、锅炉水位控制）。系统具有报警、联锁停炉后人工复位等功