某冶煉廠余熱鍋爐汽包與除氧器控制系統(tǒng)

4.控制方案的設(shè)計(jì)
4.1下位機(jī)程序控制設(shè)計(jì)
將控制系統(tǒng)分為四個(gè)大的功能塊:汽包液位控制、主蒸汽壓力控制、除氧氣液位和壓力控制。
（1）汽包液位控制采用串級(jí)三沖量給水控制的工作原理，主調(diào)節(jié)器為1HAD10DL101,副調(diào)節(jié)器為1LAB10DF101,主調(diào)節(jié)器接受水位信號(hào)去控制副調(diào)節(jié)器，副調(diào)節(jié)器接受主調(diào)節(jié)器信號(hào)外，還接受主蒸汽流量溫壓補(bǔ)償信號(hào)和給水流量的溫度補(bǔ)償信號(hào)，組成一個(gè)三沖量的串級(jí)控制系統(tǒng)。以達(dá)到汽包水位在動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)自動(dòng)調(diào)節(jié)。
（2）蒸汽包的壓力控制在６Mpa范圍內(nèi)，采用單回路PI調(diào)節(jié)器，如果汽包壓力突然超過(guò)一定范圍時(shí)，可用調(diào)節(jié)器1HAD10DP102打開啟動(dòng)蒸汽控制閥，通過(guò)消音裝置將一部分蒸汽排放，以保證蒸汽包的蒸汽壓力穩(wěn)定。
4.2上位機(jī)監(jiān)控程序設(shè)計(jì)
上位機(jī)對(duì)所有采集到的模擬量實(shí)時(shí)顯示并存儲(chǔ),開關(guān)量進(jìn)行狀態(tài)追憶。對(duì)重要參數(shù)指標(biāo)如給水導(dǎo)電率、飽和蒸汽的電導(dǎo)率、鍋爐水的電導(dǎo)率等進(jìn)行在線分析、監(jiān)測(cè)和報(bào)警。監(jiān)控畫面上設(shè)有“自動(dòng)”、“半自動(dòng)”及“軟手操”三個(gè)按鈕并可進(jìn)行相互切換。“自動(dòng)”狀態(tài)時(shí)，只能監(jiān)測(cè)不能對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作；“手動(dòng)”時(shí)，可任意調(diào)節(jié)閥門的開度。在由自動(dòng)到手動(dòng)時(shí)，閥門之間的轉(zhuǎn)換是無(wú)擾動(dòng)進(jìn)行切換的。在操作員站上可根據(jù)工藝的改動(dòng)，修改各個(gè)PID回路的設(shè)定點(diǎn)，但是某些參數(shù)只有具有不同操作權(quán)限的級(jí)別才可相應(yīng)進(jìn)行修改?！败浭植佟睍r(shí)，可獨(dú)立對(duì)閥門進(jìn)行操作。同時(shí)PID調(diào)節(jié)回路可以選擇自動(dòng)手動(dòng)以及汽包液位的單回路和串級(jí)三沖量控制。設(shè)密碼保護(hù)（如設(shè)置和修改某一調(diào)節(jié)回路的比例、積微分時(shí)時(shí)間等）。為便于生產(chǎn)維護(hù)和安全，用不同的顏色區(qū)分設(shè)備不同的開關(guān)狀態(tài)，重要設(shè)備的集中監(jiān)視畫面

5.軟件實(shí)現(xiàn)
SIEMENS公司的WinCC工控組態(tài)軟件，功能齊全，具有很強(qiáng)的過(guò)程監(jiān)視、控制和信息管理功能。本系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)控程序采用WinCC編制，開發(fā)了豐富的、漢化的工藝流程畫面及操作圖表，有下列特點(diǎn)：1）兼有監(jiān)視系統(tǒng)總貌、分部流程等操作畫面，參數(shù)設(shè)定與調(diào)整靈活、人機(jī)界面友好。2）設(shè)備的自動(dòng)、手動(dòng)、軟手操可切換，操作簡(jiǎn)單，減輕操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度。3）重要參數(shù)的歷史趨勢(shì)和實(shí)時(shí)曲線顯示，實(shí)時(shí)報(bào)表打印及報(bào)警處理功能。如下圖6汽包調(diào)節(jié)畫面所示：

下位機(jī)程序用西門子公司提供的STEP5V5.1.02。STEP5編程軟件具有下列優(yōu)點(diǎn)：1）具有三種不同的基本編程語(yǔ)言：LAD梯形圖，STL語(yǔ)句表，F(xiàn)BD功能塊，對(duì)不同專業(yè)工程設(shè)計(jì)人員提供很方便的編程工具。如梯形圖編程方式對(duì)電氣自動(dòng)化專業(yè)人員；語(yǔ)句表針對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)人員；功能塊對(duì)工藝專業(yè)人員等。2）硬件和網(wǎng)絡(luò)組態(tài)簡(jiǎn)單靈活，所有西門子公司的模塊都可以通過(guò)STEP7再加上相應(yīng)的軟件包即可組態(tài)。3）STEP7編程軟件具有硬件診斷功能，系統(tǒng)中任何一處出現(xiàn)故障，都可以通過(guò)它進(jìn)行診斷出來(lái)，以便維護(hù)工程師對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行快速發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，急時(shí)處理。4）STEP7標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中提供了大量的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)功能和功能塊，如標(biāo)準(zhǔn)的軟PID控制功能塊，同時(shí)提供在線英文幫助。使編程設(shè)計(jì)人員方便靈活。

6.結(jié)束語(yǔ)
余熱鍋爐控制系統(tǒng)投入使用后，完全達(dá)到預(yù)期的控制目標(biāo)，目前系統(tǒng)運(yùn)行十分穩(wěn)定。是同類鍋爐控制系統(tǒng)中最具代表性的一個(gè)過(guò)程控制典型系統(tǒng)。該系統(tǒng)是將集散控制系統(tǒng)（DCS）與可編程控制器（PLC）融合為一體的、控制系統(tǒng)不論是放案設(shè)計(jì)還是控制方式都比較先進(jìn)，為以后該廠蒸汽的利用打下了良好的基礎(chǔ)。投運(yùn)后大大提高了生產(chǎn)效率，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，屬國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。在同類控制系統(tǒng)中推廣應(yīng)用前景很好。