【正文】 氣泡水位 FIC 101 I=Ic+C*IF10 LIC 101 省煤器 氣關(guān)閥 氣泡 給水 If IO 蒸汽 第四章 鏈條爐控制系統(tǒng) 19 負(fù)壓過小，會(huì)使冷空氣漏進(jìn)爐膛內(nèi)，從而是熱量損失增加，降低燃燒效率。所以必須對(duì)爐膛的壓力進(jìn)行控制。 影響爐膛壓力的主要變量有給煤量、給風(fēng)量以及抽風(fēng)量等，而其中給煤量和給風(fēng)量是由蒸汽溫度、壓力以及蒸發(fā)量等因素決定的，所以要想保持爐膛壓力在一定范圍內(nèi)保持不變就只有改變抽風(fēng)量，亦即通過調(diào)節(jié)抽風(fēng)量以達(dá)到控制爐膛壓力 的目的。另外，又因?yàn)榭紤]到系統(tǒng)相應(yīng)的快速性，同時(shí)，又因?yàn)榻o風(fēng)量和給煤量成一定的比例關(guān)系，為了提高控制品質(zhì)以及簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，采用單回路控制。如圖 圖 燃料壓力控制 過熱蒸汽壓力及溫度的控制。這是工業(yè)鍋爐生產(chǎn)蒸汽產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)，達(dá)到蒸汽用戶的要求。這兩個(gè)控制參數(shù)一般都是單回路控制，控制質(zhì)量要求高的，實(shí)現(xiàn)了串級(jí)控制。因?yàn)殄仩t的運(yùn)行環(huán)境不可能是理想的狀態(tài)，蒸汽的溫度總是會(huì)受 到某些干擾的影響，所以必須對(duì)蒸汽的溫度加以控制，以在一定范圍內(nèi)得到溫度相對(duì)恒定的蒸汽。影響蒸汽溫度的主要因素是給煤量以及空煤比，所以我們采用了串級(jí)比值控制系統(tǒng)分別控制給煤量以及給風(fēng)量。另外，影響蒸汽溫度的因素還有給水量、蒸發(fā)量以及引風(fēng)量等，又考慮到了控制系統(tǒng)相應(yīng)的快速性，我們又將給水量和蒸發(fā)量作為蒸汽溫度控制的前饋量構(gòu)成前饋控制系統(tǒng)。即采用前饋比值串級(jí)控制系統(tǒng)對(duì)蒸汽溫度進(jìn)行控制，其控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖見圖 引風(fēng)控制器 交流電機(jī) 爐膛 爐膛負(fù)壓控制器 速度檢測(cè)變送器 引風(fēng)機(jī) 差壓變送器 輸出值 設(shè)定值 廣東石油化工學(xué)院 本科畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文： 鏈條爐集散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 圖 蒸汽溫度系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 鏈條爐控制系統(tǒng)解決的主要問題 鏈條爐運(yùn)行過程，尤其是燃燒過程是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)物理過程，采用集散控制完成鏈條爐整個(gè)過程控制任務(wù)，從控制工藝的角度保證調(diào)節(jié)的有效實(shí)施。通過設(shè)計(jì)合理有效的燃燒控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鏈條爐安全可靠的地自動(dòng)運(yùn)行，是設(shè)計(jì)系統(tǒng)的重點(diǎn)任務(wù)。 鏈條爐根據(jù)實(shí)際使用需要調(diào)節(jié)的量不盡相同，但一般需要調(diào)節(jié)的量大約是 8個(gè)，分別是除氧器水位：除氧器壓力；主汽減壓，爐恒負(fù)壓：上氣溫度：氣泡水位：爐排轉(zhuǎn)速：鼓風(fēng)轉(zhuǎn)速等。其中燃燒系統(tǒng)是一個(gè)大滯后，耦合嚴(yán)重、具有嚴(yán)重 非線性，時(shí)變性，控制變化大的多變量系統(tǒng)，送風(fēng)量，引風(fēng)量等參數(shù)的變化都將對(duì)燃燒系統(tǒng)產(chǎn)生直接影響因此燃燒控制是整個(gè)鍋爐控制的關(guān)鍵，也是重要和難點(diǎn)所在。 蒸汽溫度 速度控制器 步進(jìn)電機(jī) 爐排速度對(duì)象 速度變送器 比值器 鼓風(fēng)機(jī) 交流電機(jī) 給風(fēng)量控制 蒸汽出口 速度變送器 溫度檢測(cè)變送器 輸出值 輸出值 給水量 第五章 鏈條爐監(jiān)控軟件設(shè)計(jì) 21 第五章 鏈條爐監(jiān)控軟件設(shè)計(jì) 組態(tài)軟件介紹 JX300X 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 Jx一 300x系統(tǒng) 111 是浙大中控研制開發(fā)的全數(shù)字化、結(jié)構(gòu)靈活、功能完善的新 型開放式集散控制系統(tǒng)。在國(guó)內(nèi) ,尤其是國(guó)內(nèi)化工行業(yè)占有相當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)份額。 JX一 30OX系統(tǒng)由工程師站 (ES)、操作站 (05)、 控制站 (CS)和通訊網(wǎng)絡(luò) SCn組成。在通訊網(wǎng)絡(luò)上掛接通信接口單元 (CIU)可實(shí)現(xiàn) JX一 300X與 PLC等數(shù)字設(shè)備的連接 。通過多功能計(jì)算站 (MFS)和相應(yīng)的應(yīng)用軟件 AdvanTrol一 PIMS可實(shí)現(xiàn)與企業(yè)管理計(jì)算機(jī)網(wǎng)的信息交換 ,實(shí)現(xiàn)企業(yè)網(wǎng)絡(luò) (工 ntra)環(huán)境下的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)流程查看、實(shí)時(shí)趨勢(shì)瀏覽、報(bào)警記錄與查看、開關(guān)量變位記錄與查看、報(bào)表數(shù)據(jù)存貯、歷史趨勢(shì)存貯與查看、生產(chǎn)過程報(bào)表生成與輸出等功能 ,從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)企業(yè)生產(chǎn)過程的管理、控制全集成綜合自動(dòng)化。 JX一 300X覆蓋了集散系統(tǒng)的安全性、冗 余功能、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展功能、集成的用戶界面及信息存取功能 ,除了具有模擬量信號(hào)輸入輸出、數(shù)字量信號(hào)輸入輸出、回路控制等常規(guī)DCS 的功能 ,還具有高速數(shù)字量處理、高速順序事件記錄 (SOE)、可編程邏輯控制等特殊功能 。它不僅提供了功能塊圖 (SCFBD)、梯形圖 (SCLD)等直觀的圖形組態(tài)工具 ,又為用戶提供開發(fā)復(fù)雜高級(jí)控制算法 (如模糊控制 )的類 C語(yǔ)言編程環(huán)境 SCX語(yǔ)言。系統(tǒng)規(guī)模變換靈活 ,可以實(shí)現(xiàn)從一個(gè)單元的過程控制 ,到全廠范圍的自動(dòng)化集成。 JX 一 300X 控制站以先進(jìn)的微控制器 (30MHZPhi1iPsP51XA)為核心 ,提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和控制品質(zhì) ,系統(tǒng)能完成各種先進(jìn)的控制算法 。過程管理級(jí)采用高性能 CPU 的主機(jī) w工入 DOwS95/NT 的多任務(wù)操作系統(tǒng) ,以適合集散控制系統(tǒng)良好的操作環(huán)境和管理任務(wù)的多樣化 。過程控制網(wǎng)絡(luò)采用雙重化的 Ether 網(wǎng)技術(shù) ,使過程控制級(jí)能高速安全的協(xié)調(diào)工作 ,做到真正的分散和集中。 組態(tài)界面介紹 AdvanTrolPro 軟件包可分成兩大部分，一部分為系統(tǒng)組態(tài)軟件，包括：用戶授權(quán)軟件（ SCSecurity）、系統(tǒng)組態(tài)軟件（ SCKey）、圖形化編程軟件（ SCControl）、語(yǔ)言編程軟件（ SCLang）、流程圖制作軟件（ SCDrawEx）、報(bào)表制作軟件（ SCFormEx）、二次計(jì)算組態(tài)軟件（ SCTask）、 ModBus 協(xié)議外部數(shù)據(jù)組態(tài)軟件（ AdvMBLink）等等；另一部分為系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控軟件，包括：實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件（ AdvanTrol）、數(shù)據(jù)服務(wù)軟件（ AdvRTDC）、數(shù)據(jù)通信軟件（ AdvLink）、報(bào)警記錄軟件（ AdvHisAlmSvr）、趨勢(shì)記錄軟件（ AdvHisTrdSvr）、廣東石油化工學(xué)院 本科畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文： 鏈條爐集散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 ModBus 數(shù)據(jù)連接軟件 (AdvMBLink)、 OPC 數(shù)據(jù)通信軟件（ AdvOPCLink）、 OPC 服務(wù)器軟件（ AdvOPCServer）、網(wǎng)絡(luò)管理和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸軟件（ AdvOPNet）、歷史數(shù)據(jù)傳輸軟件（ AdvOPNetHis）、網(wǎng)絡(luò)文件傳輸（ AdvFileTrans）等。 系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控軟件安裝在操作員站和運(yùn)行的服務(wù)器、工程師站中。 系統(tǒng)組態(tài)軟件通常安裝在工程師站，各功能軟件之間通過對(duì)象鏈接與嵌入技術(shù)，動(dòng)態(tài)地實(shí)現(xiàn)模塊間各種數(shù)據(jù)、信息的通訊、控制和管理。這部分軟件以 SCKey 系統(tǒng)組態(tài)軟件為核心，各模塊彼此配合，相互協(xié)調(diào)，共同構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能組態(tài)的軟件平臺(tái)。 Jx 一 300x 系統(tǒng)的 scKey 組態(tài)軟件是一個(gè)全面支持該系統(tǒng) 各類控制方案的組態(tài)軟件平臺(tái)。硬件的軟件組態(tài)過程就是通過 SCKey組態(tài)軟件提供的組態(tài)界面 ,通過填表方式 ,確定控制站、操作員站、工程師站等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的 IP地址、遵循的通信協(xié)議 。完成控制站內(nèi)部主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、各 1/0卡件以及各 FO信號(hào)點(diǎn)的地址設(shè)置等的過程 ,從而使系統(tǒng)硬件有機(jī)組合在一起。 組態(tài)畫面 組態(tài)軟件主畫面 組態(tài)軟件主畫面所示 ,它直觀地展示了組態(tài)信息的樹型結(jié)構(gòu)。如圖 圖 控制站組態(tài)畫面 控制站組態(tài)畫面如圖 ,它完成主控制卡的注釋、 IP地址、運(yùn)算周 期、類型、型號(hào)、通訊、冗余以及網(wǎng)線使用組態(tài)。 第五章 鏈條爐監(jiān)控軟件設(shè)計(jì) 23 圖 操作站組態(tài)畫面 操作站組態(tài)畫面如圖 ,完成操作站的注釋、 IP地址以及類型組態(tài)。 圖 組態(tài)硬件設(shè)置 系統(tǒng) FO組態(tài)分別完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、 FO卡件、信號(hào)點(diǎn)、信號(hào)點(diǎn)參數(shù)設(shè)置等。 l)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡組態(tài)完成注釋、地址、型號(hào)以及是否冗余等設(shè)置 ,如圖 示 。 廣東石油化工學(xué)院 本科畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文： 鏈條爐集散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 2)1/0卡件組態(tài)完成注釋、地址、型號(hào)以及是否冗余等設(shè)置，如圖 3)信號(hào) 點(diǎn)類型組態(tài)完成位號(hào)、注釋、地址、類型、設(shè)置等內(nèi)容，如圖 4)信號(hào)點(diǎn)參數(shù)設(shè)置組態(tài)完成信號(hào)點(diǎn)測(cè)量范圍、補(bǔ)償、濾波、累積、報(bào)警等設(shè) 置，如圖 圖 2)1/0卡件組態(tài)完成注釋、地址、型號(hào)以及是否冗余等設(shè)置，如圖 圖 3)信號(hào)點(diǎn)類型組態(tài)完成位號(hào)、注釋、地址、 類型、設(shè)置等內(nèi)容，如圖 第五章 鏈條爐監(jiān)控軟件設(shè)計(jì) 25 圖 4)信號(hào)點(diǎn)參數(shù)設(shè)置組態(tài)完成信號(hào)點(diǎn)測(cè)量范圍、補(bǔ)償、濾波、累積、報(bào)警等設(shè) 置，如圖 圖 廣東石油化工學(xué)院 本科畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文： 鏈條爐集散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 操作站組態(tài)是對(duì)系統(tǒng)操作站上操作畫面的組態(tài) ,是直接面向操作人員的人機(jī)界面設(shè)置。它主要包括操作小組設(shè)置、標(biāo)準(zhǔn)化面組態(tài) (總 貌畫面、趨勢(shì)曲線、控制分組、數(shù)據(jù)一覽 )、流程圖、報(bào)表、自定義鍵、語(yǔ)音報(bào)警等六部分。在進(jìn)行操作站組態(tài)前 ,必須先進(jìn)行系統(tǒng)的單元登錄及系統(tǒng)控制站組態(tài) ,只有當(dāng)這些組態(tài)信息已經(jīng)存在 ,系統(tǒng)的操作站組態(tài)才有意義。本設(shè)計(jì)依據(jù)鏈條爐集散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 ,進(jìn)行了操作站組態(tài) ,各組態(tài)畫面舉例如下 : 圖 鏈條爐主畫面監(jiān)控圖 第五章 鏈條爐監(jiān)控軟件設(shè)計(jì) 27 圖 報(bào)警系統(tǒng) 圖 趨勢(shì)曲線 廣東石油化工學(xué)院 本科畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文： 鏈條爐集散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 結(jié)論 目前 大多數(shù)工業(yè)鍋爐仍處于能耗高、浪費(fèi)大、環(huán)境污染嚴(yán)重的生產(chǎn)狀態(tài)。因此，提高熱效率，提高鍋爐控制水平及防止環(huán)境污染，降低耗煤量與耗電量，均是設(shè)計(jì)工業(yè)鍋爐需考慮的重要因素。而本設(shè)計(jì)是對(duì)工業(yè)鍋爐集散控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要包括硬件配置和組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)。通過本次設(shè)計(jì)得出了以下結(jié)論： 集散控制的原理及特點(diǎn) 集散控制系統(tǒng)在鏈條爐的應(yīng)用 鏈條爐的工藝流程 汽包液位三沖量控制消除了假液位現(xiàn)象。 實(shí)現(xiàn)了對(duì)汽包三沖量、爐膛 負(fù)壓和燃燒氣壓力等的控制。 集散控制代替以往常的規(guī)控制，提高了鍋爐的燃燒效率。 鏈條爐的監(jiān)控 致謝 29 致謝 本設(shè)計(jì)是在盧均治老師的悉心指導(dǎo)和大力支持下完成的。在課題的研究方向，盧均治老師傾注了大量的心血，他為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)，在基于 DCS技術(shù)的鏈條爐控制技術(shù)的研究與實(shí)踐的各個(gè)環(huán)節(jié)都給了我寶貴的意見和建議。盧老師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度、踏踏實(shí)實(shí)的精神將使我受益終生。在此謹(jǐn)向我的導(dǎo)師盧均治老師致以誠(chéng)摯的謝意。 在課題的完成過程中 ，同時(shí)得到了盧均治老師的無(wú)私幫助，使我不斷發(fā)現(xiàn)課題中存在的問題，在工業(yè)鍋爐控制系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)及實(shí)用等方面得到很大改進(jìn)，在此表示衷心的感謝。 廣東石油化工學(xué)院 本科畢業(yè) (設(shè)計(jì) )論文： 鏈條爐集散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 參考文獻(xiàn) [1]劉輝 .集散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) [2]楊家興 .現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與集散控制系統(tǒng)的分析 [3]張凱 ,舉邵誠(chéng) .鋼鐵工業(yè)加熱爐先進(jìn)控制技術(shù)及其發(fā)展 [4]王錦標(biāo) .計(jì)算機(jī)控制技術(shù) [M].北京 :清華大學(xué)出版社 [5]沈德耀 .集散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) [J].岳陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào) , [6]李文霞 .軋鋼廠蓄熱式加熱爐控制 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用 [7]楊樹興 .計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) [M]. 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