毕业设计蒸汽锅炉燃烧监控系统的设计与实现PPT课件

1 蒸汽锅炉燃烧监控系统的设计与实现 指导老师 姚晓峰 2009年本科生毕业设计项目 学生姓名 陈仕平 自动化05 4 2 一 课题简介二 方案的选择三 系统设计任务概述四 监控系统的具体实现五 系统调试六 结论 答辩内容 3 对于监控系统的研究 已经是一个很老的话题了 但却有着深远的意义 因其与工厂 企业的生产是紧密相关的 所以应用新型的智能监控系统取代以往的人工的老化的监控方式是是监控系统发展的必然趋势 课题设计以辽宁恒泰热力有限公司的3台40T h的蒸汽锅炉监控系统为依托 系统通过下位机功能组态 实现了数据的采集 下位机与上位机 下位机与下位机之间的数据通信 报警管理以及其它一些辅助功能 1 课题简介 4 锅炉热工系统由给水系统 蒸汽系统 烟气系统 风系统等部分组成 工业锅炉热工燃烧控制系统实质是针对这几个系统的运行过程进行自动控制 其主要控制回路 锅炉汽包水位自动控制和锅炉燃烧自动调节系统两部分 锅炉燃烧系统自动调节的基本任务是 使燃料燃烧所产生的热量 适应蒸汽负荷的需要 同时还要保证经济燃烧和锅炉的安全运行 简介 5 蒸汽锅炉燃烧系统主要采集蒸汽压力和炉膛压力 通过对炉排 鼓风和引风进行控制 从而控制燃料的燃烧 使蒸汽压力和炉膛压力满足控制要求 简介 蒸汽锅炉燃烧控制系统 6 方案的选择 2 1 CAN总线特点 CAN 控制器局部网 是BOSCH公司为现代汽车应用领先推出的一种多主机局部网 由于其高性能 高可靠性 实时性等优点现已广泛应用于工业自动化 多种控制设备 交通工具 医疗仪器以及建筑 环境控制等众多部门 CAN总线协议已被国际标准化组织认证 技术比较成熟 控制的芯片已经商品化 性价比高 特别适用于分布式测控系统之间的数通讯 CAN以其卓越的特性 极高的可靠性和独特的设计 越来越受到工业界的重视 并被公认为最有前途的现场总线之一 7 2 2 工控组态软件的选择 InTouch 提供了丰富的图库 但早期的InTouch软件采用DDE方式与驱动程序通信 性能较差 Citech Citech具有简洁的操作方式 但其操作方式更多的是面向程序员 而不是工控用户 这无疑为用户进行二次开发增加了难度 WinCC 结构较复杂 用户最好经过Simens的培训以掌握WinCC的应用 Fix 提供给工控人员熟悉的概念和操作界面 并提供完备的驱动程序 8 无论是从整体的功能来说 还是从应用的范围 再到软件的投资方面来说 FIX工控组态软件都是最好的选择 FIX工控组态软件拥有良好的操作界面 强大的组态功能 完备的驱动程序而受到国内广大用户的青睐 因而 本系统组态软件采用Intellution公司的FIX7 0组态软件 来实现对蒸汽锅炉燃烧监控系统的控制 9 通过对FIX工控组态软件 CAN总线技术的了解 最终确定系统主要方案 应用下位机组态技术 使用智能测控组件完成现场的实时数据采集 并通过CAN总线上传到网桥 最后上传到上位机 实现下位机功能组态 上位机监控管理 完成数据的实时采集 处理与控制 系统能够有效提高生产操作的合理性和科学性 降低设备的损坏次数 保证了设备的安全经济运行 当生产出现故障时 监控系统会发出警报 并能迅速准确的定位问题的所在 为生产提供了更直接的安全保证 解除存在的各种安全隐患 保证了生产的顺利进行 2 3 选择方案 10 2 4 数据监控系统的总体结构 上位机系统智能测控组件 CAN总线 11 3 系统设计任务概述 如前所述 运用CAN总线和FIX工控组态软件来完成蒸汽锅炉的燃烧控制 从整个燃烧系统流程的分析开始 通过对上位机界面和下位机组态的设计 实现对燃烧系统的监控功能 通过系统调试验证了系统的可靠性 其中 下位机组态设计中包括相关硬件设备的介绍 智能组件选择和双线回路图绘制 通信变量表的生成和组态序列的编辑及相关解释 上位机界面设计中包括SCU文件配置 I O驱动配置 界面绘制 过程数据库的建立 以及数据链接 实时曲线和历史曲线 报警及安全权限等 12 根据系统总体结构图我们可以看出 对整个系统的具体设计主要是要完成以下几部分 下位机的实现 仪表选型双线回路图通信变量表下位机功能组态上位机的实现 FIX系统配置及I O驱动配置上位机界面设计数据库的建立实时曲线与历史曲线报警和安全管理 4 监控系统的具体实现 13 4 1 数据监控系统下位机的实现 SHCAN6102是SHCAN61XX系列测控组件中的一种 兼有模拟量 开关量和频率量控制功能 提供6路AI 4路AO 5路DI 5路DO及1路FI 频率量输入 通道 可实现4个PID控制回路 包括串级PID 此仪表满足蒸汽锅炉燃烧控制系统的控制需求 用两个SHCAN6102对两个压力进行采集和控制 双线回路图形象的描述了监控系统数据采集及上传的整个过程 如下图 4 1 1 仪表选型 4 2 2 双线回路图 14 蒸汽压力双线回路图 15 炉膛压力双线回路图 16 4 1 3 通信变量表 通信变量表 包括对监控软件点名 点名描述 数据类型 工程量编号 网桥地址和数据库地址的分配 监控软件点名为对采集点的命名 方便管理和为以后数据库的建立做准备 点名描述为该数据采集点所现场采集数据的物理名称 数据类型AI为模拟量输入 每个采集点的数据上传到网桥需要占据两个网桥地址单元 数据库地址为建立数据库后数据在其中的位置标志 17 蒸汽压力通信变量表 18 炉膛压力通信变量表 19 4 1 4 下位机功能组态 为了实现下位机的数据采集工作 就要对下位机进行功能组态 以蒸汽压力控制为例 20 21 22 4 2 1FIX系统配置及I O驱动配置 1 FIX系统配置 首先启动FIX软件 选择打开 系统配置 文件 打开窗口以后 会有一系列关于FIX的配置文件 其中第一项是路径配置文件 主要用以确定安装系统软件与数据文件 报警组态是系统存在问题时发出报警的配置 网络组态用来管理远程操作时的一系列操作 SCADA组态用来管理系统I O驱动的路径及文件 任务组态用来管理系统启动时的加载项 自动报警组态用来管理报警信号的形式 以及报警持续时间等 FIX软件还提供了帐户管理功能 不同的帐户可以用密码保护 分配不同的操作权限 4 2数据监控系统上位机的实现 23 FIX系统配置界面 24 I O驱动程序是联结上位机FIX数据库与下位机及网卡数据库的桥梁 它将上位机FIX数据库地址与各下位机及网卡地址分别对应起来 并为各下位机及网卡地址定义数据类型 按照通信数据表中的数据类型和网卡地址或下位机地址设置I O模块 每个I O模块的数据长度最大为120 数据类型可以是浮点数 FLOAT 整形数 UNSINGED 和开关量 DIGITAL 等 2 I O驱动配置 25 I O驱动配置 26 4 2 2 上位机界面的设计 界面的设计是监控软件开发的内容之一 监控界面友好可以降低操作者的疲劳程度 界面的设计主要包括以下几方面的内容 登录界面的设计监控界面的设计流程界面的设计 27 登录界面的设计 28 流程界面 29 监控界面 30 4 2 3 数据库的建立 在此数据库设计中 每个数据采集点对应FIX数据库中的一个块 块分为模拟量类型和开关量类型 本系统由于均为模拟量采集点 所以建立的数据库也均为AI类型 在FIX运行条件下 就可以建立数据库了 编辑数据库时 按照通讯变量表和I O驱动的分配 严格分配地址 为了确保上位机输出数据 AO或DO类型 被正确无误地传送到现场设备 在数据库中 同时建立了输出点 AO或DO类型 和输入点 AI或DI类型 对应一个监控点即对应着同一个下位机实时数据库 打开数据库编辑 按照通讯地址表 逐点输入数据库 数据库的编辑就完成了 31 数据库 32 4 2 4 实时曲线与历史曲线 历史曲线所需的历史数据都从历史数据库读取 在长时历史趋势的画面中 定义好应显示那些变量 并定义该变量与历史数据文件相连接 根据需要设定察看的时间 这样就可以看到系统保存的一段时间以来各变量的变化趋势 实时曲线是通过监控系统实时的监控被监控对象的变化 达到实时监控的目的 并加以保存 以备被调用 33 实时曲线 34 历史曲线 35 4 2 5 报警和安全管理 报警的设定是在SCU文件中完成的 设置的项目有报警显示格式 报警区域限制 编辑许可判定等 完成这些限制后操作员可在报警历史模块下查看报警内容 当某数据超过其正常的数值范围时 在流程界面 监控界面等 会有相应的文字闪烁 提醒操作员马上注意 立即给予处理 系统的安全管理分两部分组成 首先是对用户的设置分类的设置 一般分为管理员用户 普通用户和用户组 分配给用户不同的权限 而登陆界面主要是为不同组别的人进入监控系统使用的 是系统安全管理的重要方面 使不同的用户登陆系统后有着不同的使用权限 以避免人为的对监控系统产生影响 36 5 系统调试 只有经过调试后的系统才能证明系统具有稳定 安全的性能 才能用于实际运行 所以在整个设计完成后要对系统进行调试工作 这里我们可以进行组件复位 组态编辑 参数设置 实时监控和系统调试 这些项目经过调试通过后即可进行实际运行了 下面是调试的大体过程 37 1 首先打开调试操作界面 进入该软件填写对应的仪表的设备号 设备说明 选择相应的设备型号 该系统中使用的设备型号都是SHT2 38 2 双击设备号 打开系统调试界面 在这里我们