城市供暖的锅炉在启停和运行的过程中都需要精确的实时控制,大多数锅炉系统的控制还采用继电器逻辑控制。这类系统自动化程序很低,大部分操作还是由手动来完成,只能处理一些开关量问题,无法处理系统的模拟量,即使控制一些开关量,其电气线路复杂,可靠性不高,不便维护,实际锅炉系统控制中每台炉就需要一套继电器控制系统,而采用西门子S7-400系列可编程控制器设计的控制系统实现了在大庆采油十厂油改煤工程中使三台20T水炉的系统自动控制,并且实现了整个系统的优化控制。
1 系统硬件构成
上位计算机系统硬件部分采用siemens触摸屏式工控机,上位监控组态软件采用siemens公司wincc进行组态。热源部分的控制系统采用siemens公司的大型双冗余PLC可编程控制器S7-400H通过双冗余光纤环网以100MBPS的速率与上位工控机相连利用TCP/IP网络通过组件实现数据共享和分布式数据库,锅炉房各模块及水处理间控制模块间通过ProfiBus现场总线相连,水处理间配以可操作的siemens的触摸屏。热力站的数据采集系统采用siemens公司的S7-300系列PLC,通过MODEM市话拨号的方式以9600BPS的速率与控制中心相连,热力站数据通过siemens触摸屏,可在热力站当前显示。
2 系统的功能
2.1监控功能
系统在运行过程中,上位机将下位机采集上来的锅炉运行数据和热力站传送上来的运行参数进行实时处理,通过上位机的分析,判断,实现对现场温度、压力、液位、流量、烟气含氧量等工艺过程参数的模拟动态显示,通过下位机的反馈至上位机的信号实现对现场仪表、风机、水泵及上煤系统运行状态的监控。用产地通过上位机手动和自动切换,实现风机,水泵的启、停控制。系统与现场仪表,电气设备配合可实现多变量闭环调节(如送风变频控制、引风机变频控制、给煤机变频控制)和联锁控制(如上煤联锁控制)。
2.2调节控制功能
供暖燃煤锅炉是一种多变量系统,被控量之间的关系耦合程度高,因此本套系统配以优化的控制软件,该套软件以供水温度、烟气氧量、炉膛负压等为控制指标,室外温度为补偿量,同时具有PID控制,通过配置风煤化,前馈系统,来加大或解除给煤调节,送风机调节和引风机调节输出间的前馈联锁,以求取给煤量,送风量和引风量的最佳控制参数,从而实现燃烧的最优控制。考虑到锅炉的此三环节的对象为电机,所以PID手/自动切换时,加有无扰动切换。
2.3报警功能
系统具有故障报警(风机、水泵、上煤系统等的启、停故障等)和超限报警(高、低液位、压力、流量、温度报警及用户指定的其它参数报警)。
2.4上煤联锁功能
本系统可实现手动操作,计算机联动和自动控制。
2.5数据报表记录功能
可根据用户的要求,对热网的供、回水流量、温度、压力、炉膛负压等工艺参数及电机负载情况,报警记录形成报表汇总。
2.6数据查询
计划,打印功能,用户对记录的报表数据,报警数据进行查询、打印。
2.7曲线功能
对用户关心的温度、流量等信号,系统以实时,历史趋势曲线的形式直观地表示出来。
2.8压力棒图功能
系统可根据采集到的数据显示整个热力管网的供水水压图,烟压力和风压图,用以监测网的不利点,便于供热调度。
2.9远程通讯功能
热力站和控制中心通过调制解调器可实现远程数据传输。
2.10冗余功能
为保障系统运行的可靠,计算机测控通讯网采用双冗余光纤环网,当一条网络线出现故障时不会影响系统正常工作。两台上位机同为服务器,测控数据存于S7-400控制器中,使两台上位机数据同步,两台位机为对等关系,当一台主机出现故障时,另一台照样运行,不受影响。下位机控制器也采用双冗余控制器,以保障系统不间断地进行数据的实时采集,对现场仪表和控制器外围供电电源也采用双冗余工业电源,从而实现系统持续,稳定可靠的运行。
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