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1、概述
    萊鋼銀山型鋼熱電廠130T/H鍋爐為大H型鋼生產(chǎn)線的主要配套項(xiàng)目之一，鍋爐主體計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主要完成數(shù)據(jù)采集，汽包水位控制調(diào)節(jié)、爐膛負(fù)壓控制調(diào)節(jié)、鍋爐送風(fēng)自動(dòng)控制調(diào)節(jié)、減溫水自動(dòng)調(diào)節(jié)控制、減溫減壓器出口蒸汽壓力調(diào)節(jié)控制、減溫減壓器出口蒸汽溫度調(diào)節(jié)控制熱風(fēng)燒嘴和煤氣燒嘴調(diào)節(jié)控制以及報(bào)警，畫(huà)面顯示操作、實(shí)時(shí)趨勢(shì)、歷史趨勢(shì)、報(bào)警記錄和報(bào)表打印等功能。
    系統(tǒng)采用Sclmeider TSX Qu:uuum系列PLC硬件組成基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)，監(jiān)控軟件為Mp7.0，編程軟件為Concept 2.6，Windows 2000作為系統(tǒng)平臺(tái)界面，組成計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)通訊。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用了“透明工廠”設(shè)計(jì)思想，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備維護(hù)及生產(chǎn)操作人員的遠(yuǎn)距離訪問(wèn)和監(jiān)視。‘透明工廠”是建立在信息技術(shù)和通訊技術(shù)的基礎(chǔ)上，這些技術(shù)包括OPC開(kāi)放軟件標(biāo)準(zhǔn)和WEB技術(shù)等，主要包含三方面的內(nèi)容：基于TCP/IP的通訊、WEB模式的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和面向?qū)ο蟮木幊獭Ｆ浜诵氖荅THERNET和TCP/iP。
2、系統(tǒng)介紹
2.1工藝描述
    萊鋼銀山型鋼熱電廠130T/H鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)由煤氣（高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣）系統(tǒng)、爐體部分、對(duì)流受熱面（汽包及冷卻壁，I、II省煤氣，I、Ⅱ空氣預(yù)熱器），點(diǎn)火器，送／引風(fēng)機(jī)等設(shè)備，按照各部風(fēng)的功能可大致分為汽水系統(tǒng)，風(fēng)煙系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、減溫減壓及公用系統(tǒng)幾個(gè)子系統(tǒng)。為提高蒸汽品質(zhì)，鍋爐采用了自制冷凝水，對(duì)蒸汽進(jìn)行減溫，冷凝水主要來(lái)自汽包，來(lái)自汽包的汽水混合液與給水換熱后，作為冷凝水進(jìn)入減溫器，對(duì)蒸汽進(jìn)行減溫。利用攝像裝置、監(jiān)視器、火焰探頭實(shí)現(xiàn)爐頂紅外成像，監(jiān)視爐頂汽包液位、爐內(nèi)火焰狀況，富通新能源專業(yè)銷售生物質(zhì)鍋爐，同時(shí)我們還大量銷售木屑顆粒機(jī)壓制的木屑生物質(zhì)顆粒燃料。
2.2硬件使用
2.2.1硬件性能
    Quamum系統(tǒng)是具有數(shù)字量處理能力的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，具有強(qiáng)大的信號(hào)處理和邏輯運(yùn)算能力，具有模板化、可擴(kuò)充的體系結(jié)構(gòu)，適用于工業(yè)實(shí)時(shí)控制和制造過(guò)程控制。它包括Quamum系列CPU. I/O模板（以及采用遠(yuǎn)程的800系列），I，0接口、通訊模板、電源和底板。典型的Quantum系統(tǒng)組成框圖如圖I所示．
    Quantum系列硬件具有良好的使用性能：
    (1)高吞吐量，使得更多的程序運(yùn)行時(shí)間更短．
    (2)附加的數(shù)學(xué)協(xié)處理器能滿足更多的控制要求，提供更多的可能性及更高的產(chǎn)品質(zhì)量；
    (3)不使用DIP開(kāi)關(guān)，全部地址用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)設(shè)定，Quantum控制器提供了所有下裝模塊的配置特征；
    (4)十進(jìn)制地址方式排除了在編程，檢查系統(tǒng)時(shí)記憶轉(zhuǎn)換的繁瑣過(guò)程，
    (5)所有的I/O模板使用同樣的1/0接線端子，無(wú)需考慮板子與接線端子的對(duì)應(yīng)關(guān)系．
    (6)運(yùn)行時(shí)每塊模板都有正常信息顯示，使用戶維護(hù)更容易，
    (7)擴(kuò)展總線的LED組，能夠減少診斷故障時(shí)間。
    (8)所有模板均可插入底板的任一槽中，對(duì)于除了電源模板外的所有模板，沒(méi)有對(duì)所在槽位的配置限制-
    (9)所有模板均有LED顯示燈指示操作狀態(tài)I
    (10)允許模板帶電插拔．
    (11)用于現(xiàn)場(chǎng)接線的端子排插于模板前部。
2.2,2TCPflP網(wǎng)絡(luò)
    TCP/IP網(wǎng)絡(luò)是一種開(kāi)放式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使不同硬件環(huán)境，不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的網(wǎng)可以互連，真正達(dá)到資源共享，數(shù)據(jù)通信和分布處理的目標(biāo)。它具有高速、高可靠和高安全性，傳輸速度快，成本低，是連接HMI與PLC．PLC與PLC，PLC和I/O的通用和有效的傳輸媒介。TCP/IP協(xié)議適用于所有計(jì)算機(jī)需求的壘球化網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，適用于多種平臺(tái)，并能作為HTTP、MODBUS. vrP和許多其它協(xié)議的載體。
    Quamum以太網(wǎng)TCP/IP模板使得Quantum控制器與采用TCP/IP事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議以太網(wǎng)上的設(shè)備進(jìn)行通訊成為可能。以太網(wǎng)模板可以插入現(xiàn)有的Quanrum系統(tǒng)并通過(guò)光纖或雙絞線電纜與現(xiàn)有的以太網(wǎng)絡(luò)相連。
2.2.3硬件結(jié)構(gòu)
    型鋼熱電廠130T/H鍋爐即采用TCPfIP網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互連，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。具體就是在鍋爐的主控制機(jī)架上安裝一塊以太網(wǎng)模板140 NOE771 01，各上位機(jī)監(jiān)控站上插一塊IOOM以太網(wǎng)卡，通過(guò)專用的五類雙絞線分別連接到網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與PLC監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)互連。主機(jī)架和各從機(jī)架之間的連接，則是通過(guò)遠(yuǎn)程通訊模板CRP和本地通訊模板CRA之間用Tap分支器連接實(shí)現(xiàn)的。對(duì)各控制點(diǎn)的處理，Quantum模板將其分為模擬量輸入、模擬量輸出、數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出等幾類，每種信號(hào)接到專用的模板上進(jìn)行信號(hào)采集，通過(guò)程序進(jìn)行信號(hào)處理。
2.2.4軟件設(shè)計(jì)
    系統(tǒng)編程采用Schneider公司Concept 2.6，運(yùn)用梯形邏輯(LD)和控制功能塊(FBD)相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐汽包水位、爐膛負(fù)壓、鍋爐送風(fēng)、減溫水、減溫減壓器出口蒸汽壓力、減溫減壓器出口蒸汽溫度、熱風(fēng)燒嘴和煤氣燒嘴等的自動(dòng)調(diào)節(jié)控制。
    硬件組態(tài)可以在程序創(chuàng)建之前，之中或之后進(jìn)行。配置任務(wù)可以以在線（連接到PLC上）和本地（只在PC上）兩種方式進(jìn)行。配置接受Concept檢測(cè)，并且只使用有效的組合，這樣就避免了配置錯(cuò)誤。在在線模式中，配置好的硬件會(huì)立即測(cè)試有效性，而輸入錯(cuò)誤將被排除。在將編程設(shè)備和PLC連接后，有效性測(cè)試將以實(shí)際使用的硬件資源的配置值為基礎(chǔ)進(jìn)行測(cè)試，如果有錯(cuò)誤將顯示錯(cuò)誤信息。
    上位機(jī)采用Schneider公司Monitor Pro V7上位監(jiān)控軟件的Server-CJient結(jié)構(gòu)，完成對(duì)數(shù)據(jù)的采集、處理和遠(yuǎn)程操作監(jiān)控。
3、主要控制回路設(shè)計(jì)
3.1電動(dòng)調(diào)節(jié)執(zhí)行器的無(wú)擾切換控制
    鍋爐燃燒的過(guò)程是一個(gè)將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿倪^(guò)程，燃燒自動(dòng)調(diào)節(jié)的任務(wù)是使燃料所提供的熱量適應(yīng)蒸汽負(fù)荷的需要，同時(shí)保證鍋爐經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行。為了保證鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行，就要保證鍋爐燃燒所需的高爐煤氣，焦?fàn)t煤氣和熱風(fēng)都有合適的供應(yīng)量。鍋爐采用電動(dòng)調(diào)節(jié)執(zhí)行器控制閥門開(kāi)度完成對(duì)各量的合適配比。對(duì)各調(diào)節(jié)閥的控制均分為層操和角操兩種控制方式。層操時(shí)，輸入層操閥門開(kāi)度，則在同一層上的高爐煤氣閥門、焦?fàn)t煤氣閥門或者熱風(fēng)閥門同時(shí)動(dòng)作，達(dá)到設(shè)定值，角操時(shí)，可以單獨(dú)對(duì)其中一個(gè)閥門進(jìn)行操作。層操和角操可以進(jìn)行無(wú)擾切換，保證在進(jìn)行操作切換時(shí)，燃燒的穩(wěn)定性。
3.2汽包水位PID自動(dòng)調(diào)節(jié)
    控制汽包水位的穩(wěn)定，是保證鍋爐安全運(yùn)行的重要條件之一。汽包水位大范圍的波動(dòng)會(huì)造成汽包內(nèi)空水或水滿造成危險(xiǎn)，影響生產(chǎn)。因此，維持汽包水位的穩(wěn)定是極關(guān)鍵的。影響汽包水位的主要因素有：蒸汽流量（即蒸汽負(fù)荷）和給水流量。蒸汽流量的增加、減少，汽包水位就要減少、增加，給水流量也要增加、減少，這樣才能保證鍋爐的正常運(yùn)行。因此，采用三沖量調(diào)節(jié)，前饋一反饋串級(jí)調(diào)節(jié)回路，即根據(jù)給水流量、汽包液位和蒸汽流量調(diào)節(jié)給水閥，保證鍋爐汽包水位的穩(wěn)定，如圖2所示。
3.3模擬量處理
    現(xiàn)場(chǎng)采集的模擬量信號(hào)采用了濾波和小信號(hào)切除，進(jìn)行工程量轉(zhuǎn)換如圖3所示。
4、結(jié)論
    型鋼熱電廠現(xiàn)有130T/H鍋爐3座，系統(tǒng)均采用SchneiderTSX Quantum系列PLC，很好的完成了各項(xiàng)控制功能，系統(tǒng)自運(yùn)行以來(lái)，運(yùn)行狀況穩(wěn)定，人機(jī)界面清晰簡(jiǎn)便，操作靈活，便于操作人員掌握。
    其他作者：王猛（1982 -），本科，工程師，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，現(xiàn)就職于萊鋼自動(dòng)化部銀山鐵區(qū)車間工作，從事自動(dòng)控制方向的研究與維護(hù)工作。