摘要：本文結(jié)合35T/H鍋爐計算機(jī)改造項目，從軟硬件兩方面具體闡述了設(shè)計思路和控制方案。 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Honeywell公司R150系列產(chǎn)品對35T/H鍋爐控制系統(tǒng)進(jìn)行了升級改造。 1 系統(tǒng)構(gòu)成 Honeywell R150控制系統(tǒng)是美國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)模控制系統(tǒng)。 35T/H鍋爐R150計算機(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)見圖1。 1.1 上位監(jiān)控站 監(jiān)控站采用臺灣研華工控機(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。控制器內(nèi)有兩個并行的微處理器――回路處理器和邏輯處理器，分別處理模擬量和開關(guān)量，其基本功能綜合了多個單回路控制器和可編程控制器的功能，可以實現(xiàn)快速而精確的控制響應(yīng)。 邏輯處理器的型號是：9010-012,它可以提供諸如觸點、鎖、順序發(fā)生器、計時器和計數(shù)器等邏輯功能，可以借助組態(tài)軟件工具方便地實現(xiàn)各種功能的綜合。 回路處理器的型號是：620-0073,它借助連續(xù)控制圖這一組態(tài)工具，方便地實現(xiàn)串級控制方案。 1.3 模件 621-0020RC 通用模擬量輸入（T/C, mV, V, mA）,16點 621-0025R 熱電阻輸入 8點 621-0010AR 模擬量輸出 4-20mA 4點 621-65500R 數(shù)字量輸出 24VDC源輸出 16點 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)的檢測傳感器或變送器轉(zhuǎn)換為4-20mA電流信號，送入相應(yīng)的輸入模板中，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。當(dāng)檢測參數(shù)超出工藝允許范圍時，程序輸出開關(guān)量信號，發(fā)出聲光報警。 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)量和鍋爐的安全運行，因此對水位采用三沖量 調(diào)節(jié)。水位為主控信號，蒸汽流量、給水流量為輔控信號。水位調(diào)節(jié)器根據(jù)給定與測量信號控制閥門閥位維持水位的恒定。經(jīng)集散系統(tǒng)運算后的輸出控制信號由I/O模板輸出，經(jīng)操作器、電氣轉(zhuǎn)換器控制氣動給水閥，實現(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串級控制方案。控制原理見圖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，然后啟動監(jiān)控站。 4 系統(tǒng)組態(tài) 4.1 簡介 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。控制組態(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)計算的組態(tài)。監(jiān)控組態(tài)包括建立實時數(shù)據(jù)庫、繪制工藝流程圖、設(shè)定報警的顯示與打印、設(shè)定歷史趨勢的顯示與打印，以及設(shè)定報表的打印等。 4.2 組態(tài)步驟 4.2.1 根據(jù)過程或被對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、報警、歷史趨勢和報表等監(jiān)控界面的組態(tài)。 4.2.6 連接并調(diào)試各個監(jiān)控界面。 4.2.7 現(xiàn)場安裝，整定調(diào)試，試運行，運行。 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)運算、常用計算、報警信號、輔助功能等50多種功能。每種模塊完成一定的控制和計算功能，輸入輸出引腳供信號互連引用，同時提供模擬量、數(shù)字量的操作員點和信號點供監(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，并連接信號引腳。 連續(xù)控制圖組態(tài)步驟如下： ⑴ 進(jìn)入組態(tài)環(huán)境，選擇訪問級別。 ⑵ 創(chuàng)建一個新的組態(tài)。 ⑶ 建立連續(xù)控制圖，實現(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)的連控圖見圖4。 5 監(jiān)控組態(tài) 5.1 實時數(shù)據(jù)庫建立 用戶在完成連續(xù)控制圖的設(shè)計，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、信號點、操作員點、報警點、設(shè)備點等點名就存入用戶的實時數(shù)據(jù)庫。 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，可以繪制各種形象直觀、動態(tài)的工藝流程圖，通過宏命令定義畫面切換關(guān)系。 5.3 報警 系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)格式的報警顯示畫面，可按照起始時間、報警類型、報警點名、報警區(qū)域和報警優(yōu)先級等進(jìn)行快速檢索，對報警確認(rèn)和打印。 5.4 歷史趨勢 可定義、采集、顯示并打印歷史趨勢畫面，每幅歷史趨勢可以同時顯示8條數(shù)據(jù)曲線，歷史趨勢數(shù)據(jù)可定時存成硬盤文件。 歷史趨勢組態(tài)步驟如下： （1） 歷史分配：建立一個收集組 （2） 歷史收集 （3） 歷史顯示 ①定義趨勢組 ②定義筆組 ③定義時間組 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)存取級別。 6.2 組態(tài)一個新的控制器，生成控制器名、控制器IP地址和控制器類型。 6.3 選擇35T鍋爐項目組態(tài)，下裝到控制器。 6.4 將邏輯控制器的開關(guān)打到RUN/PRGM位置，下裝LPM碼。 6.5 設(shè)置組態(tài)節(jié)點。 6.6 將邏輯控制器的開關(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)架上每個槽的I/O點。 6.7 設(shè)置控制器時鐘。 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)的全過程，在工藝流程圖的相應(yīng)位置直觀地標(biāo)明了對應(yīng)的監(jiān)測參數(shù)。 7.2 實時趨勢 本畫面共有8條主要工藝參數(shù)的實時趨勢，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)報表 本畫面以圖表形式顯示了35T/H鍋爐的全部動態(tài)監(jiān)測參數(shù)，包括對給水流量等流體量的累計，累計流量達(dá)到設(shè)定值可以自動清除，維護(hù)人員也可隨時清零，以便消除對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行調(diào)整或檢修時造成的非真值。 7.4 報警畫面 該系統(tǒng)可以方便地對任一參數(shù)設(shè)定高報、高高報、低報、低低報的報警限，當(dāng)出現(xiàn)報警時，可發(fā)出聲響，且屏幕上顯示的該報警參數(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)以及實現(xiàn)手動/自動切換。 7.6 歷史趨勢 所有現(xiàn)場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)，便于對生產(chǎn)事故進(jìn)行追憶、分析和查詢。 8 結(jié)束語 鍋爐計算機(jī)控制系統(tǒng)經(jīng)過一周的現(xiàn)場調(diào)試，一次投運成功，系統(tǒng)運行狀況良好。它的投運對降低維護(hù)費用、減少自動化設(shè)備故障、減少維護(hù)工作強度有著明顯的效果。