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鍋爐計算機(jī)自動化控制系統(tǒng)系統(tǒng)方案

時間:2009-04-20 13:58:11來源:hesp

導(dǎo)語:?本系統(tǒng)為是一套比較完善的雙機(jī)熱備鍋爐計算機(jī)控制系統(tǒng),以提高鍋爐控制系統(tǒng)的安全性能和控制水平。
[b]一.計算機(jī)自控系統(tǒng)方案介紹 [/b] 1. 系統(tǒng)概述 本系統(tǒng)為是一套比較完善的雙機(jī)熱備鍋爐計算機(jī)控制系統(tǒng),以提高鍋爐控制系統(tǒng)的安全性能和控制水平。
[b]2. 系統(tǒng)功能介紹 [/b] a. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)分為以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路和RS485數(shù)據(jù)鏈路兩大部分。I/O采集控制模塊和流量積算儀由RS485S數(shù)據(jù)鏈路通過一臺串口設(shè)備服務(wù)器進(jìn)如上位以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路并通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)送至各臺監(jiān)控計算機(jī)。兩套計控系統(tǒng)的監(jiān)控計算機(jī)和串口設(shè)備服務(wù)器共同構(gòu)成一個100M的以太網(wǎng)路數(shù)據(jù)鏈路。該方案的優(yōu)點是: ◇實現(xiàn)了信號采集、控制輸出通計算機(jī)監(jiān)控的分網(wǎng)結(jié)構(gòu),確保了上位監(jiān)控計算機(jī)互為熱備功能的完全實現(xiàn),大大提高了系統(tǒng)的安全性能。 ◇便于系統(tǒng)的擴(kuò)展并提供了通工廠管理層聯(lián)接的接口,方便了系統(tǒng)的擴(kuò)展和升級。 ★ 數(shù)據(jù)信號的采集和控制輸出: 系統(tǒng)采用了RM 4000系列遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)采集與控制模塊,通過RS485串口數(shù)據(jù)通訊模式與串口設(shè)備服務(wù)器相連,并通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)送至各臺監(jiān)控計算機(jī)。根據(jù)現(xiàn)場的實際工藝情況,由于兩套鍋爐系統(tǒng)總共需要大約四十多塊RM400系列采集控制模塊和流量積算儀表,且系統(tǒng)除了完成一般的數(shù)據(jù)采集任務(wù)還需實現(xiàn)鍋爐實時控制輸出。所以根據(jù)我公司工程經(jīng)驗,并鑒于RM采控模塊和流量積算儀本身需分網(wǎng)聯(lián)接,我們將這些模塊和儀表分成四部分,分別為#1鍋爐熱工信號、#2鍋爐熱工信號、#1、2鍋爐調(diào)節(jié)信號和#1、2鍋爐流量積算信號,以確保快速的信號采集和控制輸出速度。 ★ 上位監(jiān)控計算機(jī): 兩臺上位監(jiān)控計算機(jī)和串口設(shè)備服務(wù)器共同構(gòu)成了一個100M的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路。這兩臺上位監(jiān)控計算機(jī)通過以太網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定快速地采集到由串口設(shè)備服務(wù)器發(fā)來的兩套鍋爐熱控信號并相互之間交換數(shù)據(jù)。通時每臺監(jiān)控計算機(jī)分別是所轄鍋爐的主控制機(jī),同時也是另一臺鍋爐的從控制機(jī)。 b. 雙機(jī)冗余熱備 在單主機(jī)系統(tǒng)中,當(dāng)計算機(jī)出現(xiàn)檢修或故障時,整個系統(tǒng)都將停止運行,這將給生產(chǎn)造成損失和麻煩。為了克服這種局限,我們利用鹽化廠將新建的和已有的兩套鍋爐計算機(jī)控制系統(tǒng)實現(xiàn)兩機(jī)的相互冗余熱備,構(gòu)造一種比較可靠的控制系統(tǒng)。 ★ 雙機(jī)冗余構(gòu)造思想: 主機(jī)和從機(jī)通過HUB集線器實現(xiàn)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接,正常情況下主機(jī)處于工作狀態(tài),從機(jī)處于監(jiān)視狀態(tài),一旦從機(jī)發(fā)現(xiàn)主機(jī)異常,從機(jī)將會在很短的時間之內(nèi)代替主機(jī),完全實現(xiàn)主機(jī)的控制功能,當(dāng)主機(jī)修復(fù), 重新啟動后,從機(jī)檢測到了主機(jī)的恢復(fù),會自動將主機(jī)丟失的數(shù)據(jù)拷貝給主機(jī),同時從機(jī)將重新處于監(jiān)視狀態(tài)。這樣即使是發(fā)生了事故,系統(tǒng)也能保存一個相對完整的數(shù)據(jù)庫、報警信息和歷史數(shù)據(jù)等。 ★ 實時數(shù)據(jù)的冗余實現(xiàn): 正常工作時,主機(jī)和從機(jī)分別由以太網(wǎng)絡(luò),通過串口設(shè)備服務(wù)器采集的各模塊和流量計算儀的數(shù)據(jù)信號。兩臺監(jiān)控計算機(jī)有相同的實時數(shù)據(jù)庫但從機(jī)不參與控制。從機(jī)與主機(jī)之間的監(jiān)聽采取請求與應(yīng)答的方式,從機(jī)以一定的時間間隔向主機(jī)發(fā)出請求,主機(jī)應(yīng)答表示工作正常,主機(jī)如果沒有作出應(yīng)答,從機(jī)將切斷主機(jī)的控制數(shù)據(jù)傳輸,改由從機(jī)完成。通過這種方式實現(xiàn)了實時數(shù)據(jù)的熱備。 ★ 歷史數(shù)據(jù)的冗余實現(xiàn):
[align=center]圖二、歷史數(shù)據(jù)的冗余實現(xiàn) [/align] 雙機(jī)冗余時主機(jī)從機(jī)分別保存歷史數(shù)據(jù),當(dāng)主機(jī)失效時,從機(jī)代替主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,同時繼續(xù)保存從下位機(jī)上傳的數(shù)據(jù)。當(dāng)主機(jī)重新恢復(fù),從機(jī)監(jiān)測到主機(jī)的存在,首先從機(jī)停止下位機(jī)采集數(shù)據(jù),并通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流從主機(jī)獲取數(shù)據(jù);然后從機(jī)通過比較主機(jī)與從機(jī)的歷史數(shù)據(jù)庫,向主機(jī)的數(shù)據(jù)庫拷貝其丟失的數(shù)據(jù),從而實現(xiàn)了歷史數(shù)據(jù)庫之間的熱備。結(jié)構(gòu)示意見圖二。 c. 計算機(jī)控制系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能 1, 實現(xiàn)整個鍋爐系統(tǒng)信號采集; 2, 采用先進(jìn)的計算機(jī)控制理論,實現(xiàn)鍋爐系統(tǒng)自動化控制; 3, 自動監(jiān)測報警事件; 4, 手自動雙向無擾動切換; 5, 在線修改控制參數(shù); 6, 全漢化人性的操作員畫面; 7, 系統(tǒng)聲光報警; 8, 雙機(jī)冗余熱備; [b]3. 實現(xiàn)的主要技術(shù)指標(biāo) [/b] 1) 水位控制誤差 < ±10mm ; 2) 汽包壓力誤差 < ±0.05Mpa; 3) 蒸汽流量 < 20%; 4) 主蒸汽溫度控制< ±10 ℃; 5) 給水壓力控制<±0.1Mpa 4. 主要控制和采集過程參數(shù): ★ 除氧器蒸汽調(diào)節(jié)閥前壓力指示;補(bǔ)給水管壓力指示;生產(chǎn)返回水管壓力指示;減溫水流量指示;煙氣含氧量指示。 ★ 主蒸汽管流量積算;給水流量積算;蒸汽管流量記錄、積算。 ★ 除氧器壓力指示、調(diào)節(jié)、報警(高限);汽包水位記錄、調(diào)節(jié)、報警;鼓風(fēng)機(jī)引風(fēng)機(jī)風(fēng)門控制;除氧器水箱液位指示調(diào)節(jié);煤量計量控制。 [b]5. 控制回路的方案介紹: [/b] a.汽包水位調(diào)節(jié): 采用針對鍋爐的先進(jìn)控制方案,建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,使控制達(dá)到最優(yōu)化。系統(tǒng)由計算機(jī)實現(xiàn)了三沖量控制,這是一個前饋-反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)。它對蒸汽流量和給水流量進(jìn)行了前饋調(diào)節(jié),從而更加穩(wěn)定了汽包水位。 b.過熱蒸汽系統(tǒng)調(diào)節(jié): 通過控制減溫水流量來保證過熱器出口溫度在允許的范圍之內(nèi),并保證管壁溫度不超過允許的工作溫度。 c.運用計算機(jī)PID控制技術(shù),實現(xiàn)保證除氧器水位和壓力的穩(wěn)定。 [b]6. 系統(tǒng)主要設(shè)備介紹: [/b] a.上位監(jiān)控計算機(jī) 選用研華原裝IPC-610工業(yè)控制計算機(jī),具有如下特點。 ◇Socket370 架構(gòu)支持的PⅢ866主頻CPU。 ◇ISA驅(qū)動能力高大64mA,方便今后機(jī)箱內(nèi)板卡擴(kuò)展。 ◇板上帶充裕的I/O口,具體如下: 2個RS232口,16C650兼容UARTS,可達(dá)115.2Kbps; 1個SPP/EPP/ECP 并口; 2個FDD接口; 2個USB接口; 1個PS/2口; ◇ 帶看門狗定時器 可編程 63級,以防主機(jī)死機(jī)。 b.工業(yè)級串口設(shè)備服務(wù)器: 下位采集模塊和流量積算儀通過該設(shè)備服務(wù)器聯(lián)到上位以太網(wǎng)上,以實現(xiàn)上 位主從監(jiān)控計算機(jī)數(shù)據(jù)采集和控制輸出。本系統(tǒng)選用臺灣MOXA(摩莎)公司DE-332/230V產(chǎn)品,具有如下特點: ◇一塊卡帶四個RS-485接口和一個以太網(wǎng)接口,滿足本系統(tǒng)需要。 ◇帶光電隔離保護(hù)(高達(dá)2KV),保證系統(tǒng)安全; ◇具有根據(jù)數(shù)據(jù)流向自動控制功能,在硬件上就實現(xiàn)了控制RS-485數(shù)據(jù)半雙工流向; ◇ 內(nèi)置終端電阻,無阻抗匹配問題; c.遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)采集和控制模塊: 采用了RM4000系列模塊,特點如下: ◇內(nèi)置微處理器,進(jìn)行信號的處理和轉(zhuǎn)換; ◇提供各種AIO/DIO的選擇類型; ◇具備RS485通信功能,布線方便,傳輸距離遠(yuǎn),信號穩(wěn)定。 ◇ 寬溫工作(0-70℃),具有導(dǎo)軌、面板、堆疊多種安裝方式選擇,方便現(xiàn)場就地安裝。 [b]7.控制組態(tài)軟件介紹: [/b] 該項目我們選用的是力控® pLerine監(jiān)控組態(tài)軟件。力控®pLerine組態(tài)軟件在鍋爐計控系統(tǒng)中已獲成功運行。軟件特點如下: 力控® pLerine組態(tài)軟件是一個通用的工業(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件,具有高度應(yīng)變能力和可伸縮結(jié)構(gòu)的管控一體化數(shù)據(jù)平臺,力控®采用了分布式實時數(shù)據(jù)庫和分布式結(jié)構(gòu),保證了軟件的穩(wěn)定性和可靠性,使軟件在整體上達(dá)到了世界先進(jìn)水平。 ★ 系統(tǒng)安全性 力控®吸收了DCS控制軟件的思想精華,并經(jīng)歷了大量復(fù)雜工程應(yīng)用的嚴(yán)峻考驗,提供了完備的安全保護(hù)機(jī)制和報警、事件記錄功能。徹底解決了許多組態(tài)軟件存在的不穩(wěn)定或死機(jī)問題,為用戶解除了后顧之憂。 ★ 實時性 力控®實時數(shù)據(jù)庫引擎內(nèi)部處理周期為1ms,I/O通信最小周期為1ms,HMI內(nèi)部處理周期為1ms,完全達(dá)到工程的實際需要。 ★ 開放性 力控®為開發(fā)式體系結(jié)構(gòu),全面支持DDE、OPC、ODBC/SQL等標(biāo)準(zhǔn)。以O(shè)LE、COM/DCOM、動態(tài)鏈接庫等多種形式提供外部訪問接口,便于用戶利用各種工具進(jìn)行二次開發(fā)。 ★ 控制策略生成器 控制策略生成器是面向控制的新一代軟件邏輯自動化控制軟件,采用符合IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)的圖形化編程方式,提供包括:變量、數(shù)學(xué)運算、邏輯功能、程序控制、常規(guī)功能、控制回路、數(shù)字點處理等在內(nèi)的十幾類基本運算塊,內(nèi)置常規(guī)PID、比值控制、開關(guān)控制、斜坡控制等豐富的控制算法。同時提供開放的算法接口,可以嵌入用戶自己的控制程序??刂撇呗陨善髋c力控®的其它程序組件可以無縫連接。 編輯:何世平

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