摘要：本文結(jié)合35T/H鍋爐計(jì)算機(jī)改造項(xiàng)目，從軟硬件兩方面具體闡述了設(shè)計(jì)思路和控制方案。 關(guān)鍵詞：鍋爐 R150控制 改造 Application of R150 DCS in 35T/H boiler Abstract:The article describes in detail the design idea and control scheme from software and hardware in 35T/H boiler computer control system. Key Words: boiler R150 control alteration 本著方便快捷、經(jīng)濟(jì)適用、挖潛增效的原則，技術(shù)人員選用美國(guó)Honeywell公司R150系列產(chǎn)品對(duì)35T/H鍋爐控制系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)改造。 1 系統(tǒng)構(gòu)成 Honeywell R150控制系統(tǒng)是美國(guó)霍尼韋爾公司九十年代初期推出的產(chǎn)品，它是介于大型集散系統(tǒng)、單回路控制器和可編程序控制器之間的中、小規(guī)?？刂葡到y(tǒng)。 35T/H鍋爐R150計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由監(jiān)控管理站、Ethernet通訊網(wǎng)和控制器組成，其結(jié) 構(gòu)見(jiàn)圖1。 1.1 上位監(jiān)控站 監(jiān)控站采用臺(tái)灣研華工控機(jī)，其配置為P4 1.8GB CPU/80GB硬盤/128MB內(nèi)存/64MB顯存/50X CD-ROM/19”TRT。機(jī)內(nèi)安裝ISA插槽的以太網(wǎng)通訊卡：3C509B。 1.2 控制器 該控制系統(tǒng)采用了9000e控制器。9000e控制器能完成回路控制、邏輯控制和數(shù)據(jù)采集，并且具有通訊功能?？刂破鲀?nèi)有兩個(gè)并行的微處理器――回路處理器和邏輯處理器，分別處理模擬量和開(kāi)關(guān)量，其基本功能綜合了多個(gè)單回路控制器和可編程控制器的功能，可以實(shí)現(xiàn)快速而精確的控制響應(yīng)。 邏輯處理器的型號(hào)是：9010-012,它可以提供諸如觸點(diǎn)、鎖、順序發(fā)生器、計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器等邏輯功能，可以借助組態(tài)軟件工具方便地實(shí)現(xiàn)各種功能的綜合。 回路處理器的型號(hào)是：620-0073,它借助連續(xù)控制圖這一組態(tài)工具，方便地實(shí)現(xiàn)串級(jí)控制方案。 1.3 模件 621-0020RC 通用模擬量輸入（T/C, mV, V, mA）,16點(diǎn) 621-0025R 熱電阻輸入 8點(diǎn) 621-0010AR 模擬量輸出 4-20mA 4點(diǎn) 621-65500R 數(shù)字量輸出 24VDC源輸出 16點(diǎn) 621-0083C 控制器電源 155/230VAC 15A 1.4 MASnet通訊 監(jiān)控站與控制器之間采用MASnet通訊，其類型為IEEE802.3Ethernet，采用TCP/IP通訊協(xié)議。通訊介質(zhì)為細(xì)同軸電纜，終端電阻75Ω。 2 系統(tǒng)功能與工作原理 2.1鍋爐現(xiàn)場(chǎng)的水位、水量、水壓、水溫、汽量、汽溫、汽壓、爐溫、爐壓、含氧量、閥位等參數(shù)，經(jīng)由相應(yīng)的檢測(cè)傳感器或變送器轉(zhuǎn)換為4-20mA電流信號(hào)，送入相應(yīng)的輸入模板中，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。當(dāng)檢測(cè)參數(shù)超出工藝允許范圍時(shí)，程序輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)，發(fā)出聲光報(bào)警。 2.2鍋爐減溫水調(diào)節(jié)主要控制減溫水溫度在工藝允許范圍，此調(diào)節(jié)實(shí)行單回路PID控制。 2.3汽包水位的控制直接影響蒸汽的質(zhì)量和鍋爐的安全運(yùn)行，因此對(duì)水位采用三沖量 調(diào)節(jié)。水位為主控信號(hào)，蒸汽流量、給水流量為輔控信號(hào)。水位調(diào)節(jié)器根據(jù)給定與測(cè)量信號(hào)控制閥門閥位維持水位的恒定。經(jīng)集散系統(tǒng)運(yùn)算后的輸出控制信號(hào)由I/O模板輸出，經(jīng)操作器、電氣轉(zhuǎn)換器控制氣動(dòng)給水閥，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)控制。控制系統(tǒng)按照設(shè)定的控制規(guī)律選擇較佳參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。大型鍋爐汽包水位控制常采用雙PID串級(jí)控制方案?？刂圃硪?jiàn)圖3。 3 軟件安裝 監(jiān)控站主機(jī)上首先安裝DOS6.22和Windows3.1操作系統(tǒng)，然后安裝中文之星2.5或其它Windows環(huán)境下的漢字系統(tǒng)，如果需要生產(chǎn)報(bào)表，還應(yīng)安裝Execl軟件，最后安裝R150組態(tài)監(jiān)控軟件。 所有軟件安裝完畢后，關(guān)閉監(jiān)控站電源，將KEY（俗稱看門狗）插在主機(jī)的并行口上，然后啟動(dòng)監(jiān)控站。 4 系統(tǒng)組態(tài) 4.1 簡(jiǎn)介 系統(tǒng)提供了方便直觀的圖形化組態(tài)軟件，可以快速地構(gòu)造用戶所需的控制方案。組態(tài)軟件采用Windows3.1環(huán)境下標(biāo)準(zhǔn)的窗口化、圖形化用戶界面，用鼠標(biāo)點(diǎn)拉菜單方式操作。 系統(tǒng)組態(tài)主要包括控制組態(tài)和監(jiān)控組態(tài)兩部分?？刂平M態(tài)中，連續(xù)控制圖用于PID調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)采集和連續(xù)計(jì)算的組態(tài)。監(jiān)控組態(tài)包括建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、繪制工藝流程圖、設(shè)定報(bào)警的顯示與打印、設(shè)定歷史趨勢(shì)的顯示與打印，以及設(shè)定報(bào)表的打印等。 4.2 組態(tài)步驟 4.2.1 根據(jù)過(guò)程或被對(duì)象本身的特性與用戶需求制定方案。 4.2.2 規(guī)劃并設(shè)定各輸入輸出模板和控制器的類型與地址。 4.2.3 用連續(xù)控制圖實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制部分的方案。 4.2.4 設(shè)定監(jiān)控站的預(yù)定義格式畫面，生產(chǎn)規(guī)范化的監(jiān)控界面。 4.2.5 完成用戶流程圖、報(bào)警、歷史趨勢(shì)和報(bào)表等監(jiān)控界面的組態(tài)。 4.2.6 連接并調(diào)試各個(gè)監(jiān)控界面。 4.2.7 現(xiàn)場(chǎng)安裝，整定調(diào)試，試運(yùn)行，運(yùn)行。 4.3 連續(xù)控制圖 連續(xù)控制圖提供回路調(diào)節(jié)、梯形邏輯、數(shù)學(xué)運(yùn)算、常用計(jì)算、報(bào)警信號(hào)、輔助功能等50多種功能。每種模塊完成一定的控制和計(jì)算功能，輸入輸出引腳供信號(hào)互連引用，同時(shí)提供模擬量、數(shù)字量的操作員點(diǎn)和信號(hào)點(diǎn)供監(jiān)控調(diào)用。根據(jù)控制方案，選擇所需模塊，設(shè)置內(nèi)部參數(shù)，按合理的執(zhí)行順序編號(hào)，并連接信號(hào)引腳。 連續(xù)控制圖組態(tài)步驟如下： ⑴ 進(jìn)入組態(tài)環(huán)境，選擇訪問(wèn)級(jí)別。 ⑵ 創(chuàng)建一個(gè)新的組態(tài)。 ⑶ 建立連續(xù)控制圖，實(shí)現(xiàn)軟件功能的軟線聯(lián)結(jié)。 ⑷ 組態(tài)各軟件功能塊的參數(shù)。 ⑸ 設(shè)定標(biāo)簽名，同時(shí)在連續(xù)控制圖上加注釋。 鍋爐水位三沖量調(diào)節(jié)的連控圖見(jiàn)圖4。 5 監(jiān)控組態(tài) 5.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)建立 用戶在完成連續(xù)控制圖的設(shè)計(jì)，并將組態(tài)軟件下裝到控制器后，連續(xù)控制圖中的回路點(diǎn)、信號(hào)點(diǎn)、操作員點(diǎn)、報(bào)警點(diǎn)、設(shè)備點(diǎn)等點(diǎn)名就存入用戶的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。 5.2 工藝流程圖 使用軟件提供的繪圖工具和豐富的圖形庫(kù)，可以繪制各種形象直觀、動(dòng)態(tài)的工藝流程圖，通過(guò)宏命令定義畫面切換關(guān)系。 5.3 報(bào)警 系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)格式的報(bào)警顯示畫面，可按照起始時(shí)間、報(bào)警類型、報(bào)警點(diǎn)名、報(bào)警區(qū)域和報(bào)警優(yōu)先級(jí)等進(jìn)行快速檢索，對(duì)報(bào)警確認(rèn)和打印。 5.4 歷史趨勢(shì) 可定義、采集、顯示并打印歷史趨勢(shì)畫面，每幅歷史趨勢(shì)可以同時(shí)顯示8條數(shù)據(jù)曲線，歷史趨勢(shì)數(shù)據(jù)可定時(shí)存成硬盤文件。 歷史趨勢(shì)組態(tài)步驟如下： （1） 歷史分配：建立一個(gè)收集組 （2） 歷史收集 （3） 歷史顯示 ①定義趨勢(shì)組 ②定義筆組 ③定義時(shí)間組 6 聯(lián)機(jī)調(diào)試 控制組態(tài)和監(jiān)控組態(tài)完成后，進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。步驟如下： 6.1 進(jìn)入控制器組態(tài)窗口，獲得組態(tài)存取級(jí)別。 6.2 組態(tài)一個(gè)新的控制器，生成控制器名、控制器IP地址和控制器類型。 6.3 選擇35T鍋爐項(xiàng)目組態(tài)，下裝到控制器。 6.4 將邏輯控制器的開(kāi)關(guān)打到RUN/PRGM位置，下裝LPM碼。 6.5 設(shè)置組態(tài)節(jié)點(diǎn)。 6.6 將邏輯控制器的開(kāi)關(guān)打到PRGM位置，然后組態(tài)邏輯控制器工作特性和主控制器機(jī)架上每個(gè)槽的I/O點(diǎn)。 6.7 設(shè)置控制器時(shí)鐘。 6.8 設(shè)置缺省的控制器組態(tài)。 6.9 設(shè)置UAIM/RTD電源頻率，為50HZ。 7 監(jiān)控站畫面 35T/H鍋爐監(jiān)控站共有6幅主畫面，操作人員可以方便地完成對(duì)鍋爐的監(jiān)視、調(diào)節(jié)以及查詢等。 7.1 鍋爐工藝流程圖 該畫面從給水到汽包、從煤氣管道到爐膛等描繪了鍋爐生產(chǎn)的全過(guò)程，在工藝流程圖的相應(yīng)位置直觀地標(biāo)明了對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)參數(shù)。 7.2 實(shí)時(shí)趨勢(shì) 本畫面共有8條主要工藝參數(shù)的實(shí)時(shí)趨勢(shì)，便于觀察重要參數(shù)的穩(wěn)定性和變化情況。 7.3 數(shù)據(jù)報(bào)表 本畫面以圖表形式顯示了35T/H鍋爐的全部動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)參數(shù)，包括對(duì)給水流量等流體量的累計(jì)，累計(jì)流量達(dá)到設(shè)定值可以自動(dòng)清除，維護(hù)人員也可隨時(shí)清零，以便消除對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整或檢修時(shí)造成的非真值。 7.4 報(bào)警畫面 該系統(tǒng)可以方便地對(duì)任一參數(shù)設(shè)定高報(bào)、高高報(bào)、低報(bào)、低低報(bào)的報(bào)警限，當(dāng)出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，可發(fā)出聲響，且屏幕上顯示的該報(bào)警參數(shù)閃爍，其背景變顏色。 7.5 調(diào)節(jié)畫面 本畫面以棒狀圖的形式顯示了鍋爐水位的調(diào)節(jié)過(guò)程。維護(hù)人員根據(jù)工況可以方便地修改PID參數(shù)以及實(shí)現(xiàn)手動(dòng)/自動(dòng)切換。 7.6 歷史趨勢(shì) 所有現(xiàn)場(chǎng)的模擬及累加量每隔2min存盤一次，可連續(xù)存放999天的數(shù)據(jù)，便于對(duì)生產(chǎn)事故進(jìn)行追憶、分析和查詢。 8 結(jié)束語(yǔ) 鍋爐計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一周的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，一次投運(yùn)成功，系統(tǒng)運(yùn)行狀況良好。它的投運(yùn)對(duì)降低維護(hù)費(fèi)用、減少自動(dòng)化設(shè)備故障、減少維護(hù)工作強(qiáng)度有著明顯的效果。