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1、力控组态软件在工业锅炉控制系统中的应用fenghy导语：工业锅炉是消费经过中的重要动力设备工业锅炉是消费经过中的重要动力设备。在石油化工领域，它的主要作用是向各消费装置提供所需要的合格蒸汽，其控制质量的优劣不仅关系到锅炉自身运行的效果，而且还将直接影响到相关装置消费经过的稳定性。下面以林源炼油厂热电分厂锅炉控制系统改造工程为例，介绍力控组态软件在工业锅炉控制系统中的应用。一、现场条件与改造内容热电分厂3#、4#锅炉原控制系统的操纵站为两台INTEL工控机、WINDOWS3.1操纵系统，组态软件为INTOUCH5.1，下位机PLC是GEFANUC90-30PLC。针对原系统不同程度存在的一些问题
2、，提出了改造的要求，归纳起来主要有以下三个方面的内容：1、更新操纵站，实现双机冗余操纵，具有在线热备份功能，解决Y2K问题。2、更换组态软件，增加报表打印、班组核算、流量计算、报警参数查询等功能。在保持原操纵画面风格的情况下，重组监控画面，方便参数修改。3、增加一局部温度、压力等收集点和控制点。根据锅炉运行状况，可以随时进展手动、自动、串级三种控制方式的无扰动切换。4、解决Y2K问题。二、系统设计用KP工业控制机交换原系统操纵站，用力控组态软件交换原来的INTOUCH5.1软件，从根本上解决Y2K问题。硬件连接方法保存原有的GEFANUC90-30PLC可编程序控制器，利用其CMM311可配置
3、口和电源模块SWP321分别与两台KP机连接。如图1所示。图1双机冗余方案其中：电源模块SWP321经SNP接口与1#操纵站的RS232串口连接。SNP接口与RS232串口连接的方法见图2所示；而通讯模块CMM311那么直接与2#操纵站RS232串口连接，连接方法见图3所示。CMM311是专用通讯模块，它支持GEFanceCMM通讯协定、RTUModbus通讯协定，以及SNP协仪等。图2CMM311通讯模块接线图图3SNP321接线图双机冗余操纵策略两台操纵站中，一台作为主机，另一台作从机。当系统首次启动时，只有主机与PLC建立通讯，从机只有与PLC间的物理通讯链路，但不与PLC通讯，从机通过
4、主机读取PLC的数据，操纵人员在从机上发出的控制命令也经主机下达给PLC。正常情况下，操纵人员无论在哪个操纵站上都可以正常操纵，当从机发现主机出现故障时，便启动与PLC通讯的程序，由从机变成主机，同时发出系统报警，进而实现双机实时数据库的冗余热备用。三、软件设计讲明操纵站组态1报表打印利用力控组态软件中的历史报表工具，可以方便地实现报表打印功能。见图4所示。图4报表打印组态画面在数据表上可以设定报表打印的时间范围、时间间隔和时间输出的格式；点名是DB中的变量参数名，填写时必须和DB数据库中的变量相对应；格式是用来定义报表中数据长度和小数的位数，如5.2为5位字符长，小数点后有2位小数。2班组核
5、算班组核算制是目前国内各企业普遍采用的一种经济治理方式。它是把实际消费中的有关参数取出来，然后按企业确定的核算公式进展计算，进而得到本班组一定时间内的经济效益。随着计算机控制系统的普遍应用，管控一体化的要求也日益增加，用数采系统得到的消费数据直接介入核算，不仅消除了繁琐的人工计算经过和工作强度，而且极大地进步了治理程度。下面着重介绍在该系统中实现班组核算的一般方法。班组核算是根据送出的蒸汽数目、消耗的煤、油、水等数目，经过核算公式计算，得出一段时间内的经济效益及各岗位的费用支出，然后根据用户的要求定时打印班组核算表，并利用数据库DB把相关参数保存起来。极大地方便了企业对消费的监视。例如锅炉控制
6、系统局部的班组核算公式为：本班有上煤时：耗煤量=上煤量-交班存煤量+存粉量-接班存煤量+存粉量本班没有上煤时：耗煤量=接班存煤量+存粉量-交班存煤量+存粉量单位本钱值：单位本钱=煤耗量单价+耗电量单价+除盐水耗量单价+瓦斯消耗量单价+耗油量单价+耗天然气量单价+耗风量单价+耗气量单价+折旧+工资+低值易耗+耗液态烃量单价+材料消耗+工资附加费+财产保险+劳保/总发汽量；奉献毛利值：奉献毛利=总发汽量蒸汽单价-单位本钱；从以上几个公式可以看出，这样直接可以看到本月的奉献毛利，进而得到实际的经济效益。如图5所示。图5班组核算一览表四、PLC控制算法设计锅炉设备是一个复杂的控制对象，主要输入变量是负
7、荷、锅炉给水、燃料量、减温水、送风和引风等；主要输出变量是汽包水位、蒸汽压力、炉膛负压、过剩空气等。因输入变量与输出变量互相关联，假如蒸汽负荷发生变化，必将会引起汽包水位、蒸汽压力和过热蒸汽温度的变化。所以讲锅炉是一个多输入、多输出且互相关联的控制对象，本控制系统将其分为送风系统、炉膛负压系统、磨煤热风系统、汽包水位系统、汽包压力和主汽温度系统几局部见图6。图6锅炉对象简图以汽包水位系统为例，受控变量是汽包水位，操纵变量是给水流量。它主要考虑汽包内部的物料平衡，使给水量适应锅炉的蒸发量，维持汽包中水位在工艺允许范围之内，这是保证锅炉、汽轮机平安运行的必要条件之一，是锅炉正常运行的重要指标。1、
8、汽包水位的动态特性a.蒸汽负荷蒸汽流量对水位的影响，即干扰通道的动态特性。主要是在蒸汽量忽然增加时，产生假水位现象。b.给水流量对水位的影响，即控制通道的动态特性。当给水时，给水温度和汽包内的水温相差很大，所以给水量增加后，使汽包中汽泡含量减少，导致水位下降。c.锅炉排污、吹灰等对水位也有影响。2、控制方法基于汽包水位的特性，我们采用串级控制系统。因本系统受控对象有较大滞后，主控制器采用PID控制。a.减少干扰对主回路的影响，可由副回路控制器予以校正。b.由于副回路的存在减少了相位滞后，进而改善了主回路的响应速度。c.对控制阀特性的变化具有较好的鲁棒性。d.副回路可以按照主回路的需求对对象施行
9、准确控制。实际PLC的控制程序采用主副回路进展串级控制，即主回路的输出做为副回路的设定值，经副回路输出作用于被控对象。也可以不用副回路只用主回路形成单回路调解，或者手动操纵完成。a、主调节器b、串级控制回路算法c、副调节器d、PLC程序本系统共有6个PID回路，除了炉膛负压和磨煤热风外均为主、副串级控制，程序的控制算法也是一样的，只有每个程序中的变量不同，每局部程序主要由两个PID回路构成，第一个为主回路，第二个为副回路。五、系统运行情况该系统自动化程度较高，大大降低了操纵者劳动强度，降低了本钱，经过近2年的运行，用户给予了很高评价，以为利用力控开发的上位机监控程序功能完善，综合性强，人机界面友好，实用性好。