金昌冶炼厂余热锅炉汽包除氧器计算机监控系统

1、金昌冶炼厂余热锅炉汽包除氧器计算机监控系统   1 前言    在我国冶金行业中，有很多冶炼过程中产生大量的热量白白的浪费掉，这样既浪费了能源又破坏了环境。安徽今昌冶炼厂去年引进了澳大利亚的奥斯麦特冶炼炉的同时，引进了芬兰的余热锅炉，它利用该炉在冶炼铜精矿的中产生烟气的热量给余热锅炉进行加热，从而产生大量的蒸汽。所产生的蒸汽一方面用于厂内其它车间热量的供应外，还将用于本厂发电。我们公司承当了余热锅炉控制系统制定安装和调试，为了保证系统长期稳定，我们选用了西门子公司的s7-400 plc,采纳现场分布式i/o,即主站和从站之间利用profibus总线结构。

2、于今年9月份完成调试并运行效果很好，有一定的推广应用价值。     2工艺要求     由于余热锅炉是利用冶炼炉在冶炼中产生的烟气给锅炉加热，烟气的温度范围一般在10001300之间波动，所以对汽包液位的控制较困难，为了实现很好的控制，具体要求是：    1、汽包的水位以差压变送气器1had10cl101和1had10cl102两个仪表来测量，测量的结果由汽包压力变送气1had10cp101来补偿，如果压力变送器出故障，液位控制器1had10dl101测量信号可以由操作人员手动选择，也可由控制系统自动筛选

3、。如果输入信号低于3ma或高于25ma的时候，则有一个变送器出故障，测量信号可以是两个变送器的平均值，但是变送器坏了，则此时的检测值结果必须屏蔽掉。如果在有液位控制的状况下，控制器1had10dl101输出信号直接传送到给水控制阀1lab10aa001。如果在串级三冲量控制状况下，液位控制器的输出端作为给水流量控制器的远程设定点，依据给水流量1lab10cf101控制给水阀    1lab10aa001,在流量控制器前，液位控制器输出信号是由主蒸汽流量1lba10cf101和两台涡轮泵循环泵和给水泵的蒸汽消耗状况进行矫正。有一个旁通电动阀可以代替气动控制阀来控制汽

4、包中的水位。电动控制阀1lab15aa001是由控制器1lab10df102以三冲量控制模式或水位控制器1had10dl101以液位控制模式或水位控制器来控制。阀门1lab10aa001和1lab15aa001在流量控制器1lab10df101和1lab10df102中有手/自动交叉联锁，这两个阀门不能同时处于自动模式中。控制器1had10dl101远程设定点来源于锅炉汽化率相关的曲线。汽包中的水位设定点依据锅炉汽化率在nwll(正常低水位)和nwhl(正常高水位)之间变动。    、蒸汽包压力控制是，锅炉正常运行时，锅炉压力控制器had10dp101依据理想的设

5、定点来控制汽包压力。如果压力变送器had10cp101测量的压力信号增大，控制器had10dp101输出信号增加，控制阀lba10aa001开启。如果压力下降，控制器会驱动控制阀向关闭方向运行，因此，如蒸汽流量增加，汽压下降，控制器将通过关闭控制阀来坚持汽包压力。    给水箱水位控制，给水箱水压是由控制阀ghc10aa001控制补充水流量来实现控制的，控制阀的运动是依据变送器laa10cl101的测量信号进行控制。给水箱低水位用来作给水泵的联锁信号，以保护水泵。水箱高水位开关控制开启水箱排水阀。排水阀是气动非开既关的阀门，fw水箱水位测量仪表会给出高或低的报警信

6、号。给    、给水箱压力是由控制阀控制的低压蒸汽来控制的，控制阀1lbs10aa001的运动是依据变送器1laa10cp101的fw水箱压力测量信号来进行的。     3 控制系统的硬件组成     控制系统由上位机os操作员站监控系统和下位机plc可编程逻辑控制系统组成。上位机和下位机通过西门子profibus    fms协议网络，构成两级不同的层次，分别完成整个系统的监视和控制功能。控制系统硬件结构图如以下图所示      &#

7、160; 从工艺要求、i/o点数、扫描速度、自诊断功能等方面合计，下位机选用性能及可靠性都很高的siemens公司的ti565型plc，并采i/o分布从站控制方式，这样主站采纳高性能的控制系统，提升系统的运行速度，从站可以采纳s-300系列的信号模块，降低系统的整体造价，从而提升系统的性能价格比，以减少用户对工程的资金投入。主站系统机架采纳6es7    400-1ja00、电源采纳6es7 407-0da01、cpu采纳6es7    414-2dp、os站和plc之间的通讯采纳6es7 443-5dx02。  

8、  系统的开关量输入点有150点,开关量输出点有60点,模拟量输入点有20个,模拟量输出点有16个，共计246点。主站和从站之间通过prfibus现场总线，采纳pribus    dp协议通过通讯接口模块进行连接。通讯模块采纳6es7 153-1aa03,模拟量输入模块采纳6es7    331-7kf02,它既可以采集420ma电流信号也可以采集电压信号，以及热电阻，热电偶信号，并可以进行编程组态。模拟量输出模块采纳6es7    332-5hd01可输出420ma电流信号，也可以输出110v

9、电压信号。数字量输入采集模块选用6es7    321-1bh02,电压信号为直流24v。数字量输出模块 6es7 332-1bh01,    电压信号为直流24v。以上四种型号的信号采集模块都带光电隔离和故障诊断功能，大大提升系统的可靠性，也便于用户对系统进行维护。         按集中管理、集中显示、分散控制的思想，系统设有1个操作员终端监控站，选用dell pentium-    2.4ghz/512m工控机，硬盘60g,加philips

10、 21"彩色显示器，并配以打印机。工控机内安装西门子公司的cp    5611 profibus    fms通讯接口卡，通讯速率从9.6kb/s12mkb/s,实时监视现场数据，同时通过os站修改各个pid参数的设定点、比例、积分、微分和报警的设定值。   4 控制方案的制定         将控制系统分为四个大的功能块: 汽包液位控制、主蒸汽压力控制、除氧气液位和压力控制。    1    汽

11、包液位控制采纳串级三冲量给水控制的工作原理，主调节器为1had10dl101,副调节器为1lab10df101,主调节器接受水位信号去控制副调节器，副调节器接受主调节器信号外，还接受主蒸汽流量温压补偿信号和给水流量的温度补偿信号，组成一个三冲量的串级控制系统。以达到汽包水位在动态范围内自动调节。    2    蒸汽包的压力控制在mpa范围内，采纳单回路pi调节器，如果汽包压力突然超过一定范围时，可用调节器1had10dp102打开启动蒸汽控制阀，通过消音装置将一部分蒸汽排放，以保证蒸汽包的蒸汽压力稳定。   &#

12、160;     上位机对所有采集到的模拟量实时显示并存储,    开关量进行状态追忆。对重要参数指标如给水导电率、饱和蒸汽的电导率、锅炉水的电导率等进行在线分析、监测和报警。监控画面上设有“自动、“半自动及“软手操三个按钮并可进行互相切换。“自动状态时，只能监测不能对设备进行操作；“手动时，可任意调节阀门的开度。在由自动到手动时，阀门之间的转换是无扰动进行切换的。在操作员站上可依据工艺的改动，修改各个pid回路的设定点，但是某些参数只有具有不同操作权限的级别才可相应进行修改。“软手操时，可独立对阀门进行操作。同时pid调节回路可以选

13、择自动手动以及汽包液位的单回路和串级三冲量控制。设密码保护如设置和修改某一调节回路的比例、积微分时时间等。为便于生产维护和安全，用不同的颜色区分设备不同的开关状态，重要设备的集中监视画面     5 软件实现     siemens公司的wincc工控组态软件，功能齐全，具有很强的过程监视、控制和信息管理功能。本系统上位机监控程序采纳wincc编制，开发了丰富的、汉化的工艺流程画面及操作图表，有以下特点：1兼有监视系统总貌、分部流程等操作画面，参数设定与调整灵活、人机界面友好。2设备的自动、手动、软手操可切换，操作简单，减轻操作工的劳

14、作强度。3重要参数的历史趋势和实时曲线显示，实时报表打印及报警处理功能。如以下图6汽包调节画面所示：     下位机程序用西门子公司提供的step 5 v5.1.02。step    5编程软件具有以下优点：1具有三种不同的基本编程语言：lad梯形图，stl语句表，fbd功能块，对不同专业工程制定人员提供很方便的编程工具。如梯形图编程方式对电气自动化专业人员；语句表针对计算机专业人员；功能块对工艺专业人员等。2硬件和网络组态简单灵活，所有西门子公司的模块都可以通过step    7 再加上相应的软件包即可组态。3step    7编程软件具有硬件诊断功能，系统中任何一处出现故障，都可以通过它进行诊断出来，以便维护工程师对系统进行快速发现故障点，急时处理。4step    7标准库中提供了大量的标准系统功能和功能块，如标准的软pid控制功能块，同时提供在线英文帮助。使编程制定人员方便灵活。如该系统中主要应用如下标准pid调节回路系统功能块。     6 结束语