組態(tài)技術(shù)在鍋爐燃燒機(jī)控制中的應(yīng)用
組態(tài)（Configuration）的含義是模塊的任意組合，組態(tài)控制技術(shù)以其編程簡單、運(yùn)行安全可靠、故障率低、可維護(hù)性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，逐步在工業(yè)控制系統(tǒng)中得到廣泛采用。組態(tài)控制技術(shù)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在硬件設(shè)計(jì)上除采用工業(yè)PC機(jī)外，系統(tǒng)大量采用各種成熟通用的1/0接口設(shè)備和現(xiàn)場設(shè)備，基本上不再需要單獨(dú)進(jìn)行具體電路設(shè)計(jì)，不僅節(jié)約了硬件開發(fā)時(shí)間，更提高了工業(yè)控制系統(tǒng)的可靠性和安全性‘。
鑒于組態(tài)控制技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)及實(shí)際應(yīng)用的良好效果，本文主要介紹組態(tài)控制技術(shù)在鍋爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。本系統(tǒng)硬件采用研華扳卡PCL-818L作為信號的輸入輸出接口，上位機(jī)軟件采用北京亞控公司的“組態(tài)王”。軟硬件采用模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計(jì)合
理，操作簡單，智能化程度高，采用高性能的電源，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。可對鍋爐的當(dāng)前工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對故障進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別及處理，使系統(tǒng)安全、可靠地運(yùn)行。通過本文的實(shí)際應(yīng)用介紹，以期為優(yōu)化組態(tài)控制技術(shù)在鍋爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用提供參考。
1鍋爐控制系統(tǒng)的控制要求
根據(jù)蒸汽鍋爐的工作過程，要求蒸汽壓力、鍋爐水液位和鍋爐燃燒器達(dá)到以下控制要求。
鍋爐燃燒機(jī)
I.I鍋爐水液位控制
當(dāng)爐水液位到達(dá)上限時(shí)，關(guān)停補(bǔ)水泵；當(dāng)爐水液位到達(dá)上上限時(shí)，關(guān)停補(bǔ)水泵和鍋爐燃燒器并報(bào)警；當(dāng)爐水液位到達(dá)下限時(shí)，啟動(dòng)補(bǔ)水泵；當(dāng)爐水液位到達(dá)下下限時(shí)，關(guān)停補(bǔ)水泵和鍋爐燃燒機(jī)并報(bào)警；當(dāng)補(bǔ)水泵出現(xiàn)故障時(shí)，關(guān)停小火、大火和補(bǔ)油泵并報(bào)警。
1.2蒸汽壓力控制
爐內(nèi)壓力要求控制在O.OIMPa≤P≤O.IOMPa。當(dāng)蒸汽壓力P< O.OIMPa時(shí)，生物質(zhì)燃燒機(jī)先啟動(dòng)小火，延時(shí)0~lOOs(可調(diào))。當(dāng)延時(shí)時(shí)間到，啟動(dòng)大火；當(dāng)蒸汽壓力O.OIMPa<P< O.lOMPa時(shí)，先關(guān)停大火，小火繼續(xù)工作，維持壓力；當(dāng)P=O.lOMPa時(shí)，關(guān)停小火；當(dāng)蒸汽壓力O.lOMPa<P<0.15MPa時(shí)，報(bào)警并停爐；當(dāng)P≥0.15MPa時(shí)，關(guān)停補(bǔ)水泵、補(bǔ)油泵和生物質(zhì)燃燒機(jī)并報(bào)警，切斷生物質(zhì)燃燒機(jī)電源。
鍋爐燃燒器
1.3生物質(zhì)燃燒機(jī)控制
當(dāng)蒸汽壓力P≤O.OIMPa時(shí)，生物質(zhì)燃燒機(jī)處于大、小火自動(dòng)切換工作模式；當(dāng)P> O.lOMPa時(shí)，生物質(zhì)燃燒機(jī)處于停機(jī)工作模式；當(dāng)生物質(zhì)燃燒機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，關(guān)停小火、大火、補(bǔ)水泵和補(bǔ)油泵并報(bào)警。
2鍋爐控制系統(tǒng)方框圖
本系統(tǒng)有溫度、液位、壓力等7路模擬信號，經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換成4~ 20mA信號后，經(jīng)250歐姆電阻轉(zhuǎn)換成1～5V，再經(jīng)端子板送人研華板卡PCL-818L，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，進(jìn)入計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)中處理之后輸出控制信號給PCL-818L，再經(jīng)端子板送給74LS07驅(qū)動(dòng)中間繼電器，使其得電后來控制指示燈亮滅、生物質(zhì)燃燒機(jī)的工作方式和泵的通斷。
本系統(tǒng)有8個(gè)開關(guān)量控制信號需要輸入到計(jì)算機(jī)，分別是啟動(dòng)按鈕SBi、停止按鈕SB2、手動(dòng)SB3、自動(dòng)SB4、檢
信息技術(shù)II漏復(fù)位、報(bào)警器復(fù)位、補(bǔ)水泵故障和鍋爐燃燒器故障。計(jì)算機(jī)有9個(gè)開羔量控制信號需要輸出到控制系統(tǒng)，分別是鍋爐燃燒機(jī)故障報(bào)警、檢漏報(bào)警，液位低報(bào)警、電源指示、燃燒器、補(bǔ)水泵、補(bǔ)油泵、大火啟動(dòng)和小火啟動(dòng)。
本系統(tǒng)I／0接口設(shè)備選擇研華公司板卡PCL-818L、端子板選擇PCLD-9138、2個(gè)壓力變送器、4個(gè)溫度傳感器和1個(gè)流量計(jì)，系統(tǒng)方框圖如圖1所示。
3鍋爐控制系統(tǒng)I/O分配表
本控制系統(tǒng)1/0配置如表l所示。數(shù)字量和模擬量通過研華板卡PCL-818L輸入和輸出，模擬量可以實(shí)時(shí)顯示在操作畫面中，數(shù)值范圍滿足表1要求，若出現(xiàn)數(shù)值超限應(yīng)在主畫面中出現(xiàn)報(bào)警提示。
生物質(zhì)燃燒機(jī)
4蒸汽鍋爐控制系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)
4.1鍋爐控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫建立
根據(jù)I/O變量表進(jìn)行數(shù)據(jù)庫建立在組態(tài)王工程瀏覽器的“數(shù)據(jù)庫”大綱項(xiàng)下面的“數(shù)據(jù)詞典”成員名中進(jìn)行變量的定義，完成各個(gè)變量基本屬性的設(shè)置、漏量高于20%時(shí)，主畫面中將自動(dòng)跳出“報(bào)警窗口”，報(bào)警窗口中將顯示事件日期、事件事件、報(bào)警日期、報(bào)警時(shí)間、變量名和報(bào)警類型等信息；當(dāng)出口溫度高于950C，爐內(nèi)壓力高于0.15Mpa，爐內(nèi)液位低于Smm，燃?xì)庑孤┝扛哂?0%時(shí)，燃燒器將自動(dòng)停機(jī)，各變量以紅色顯示，待爐內(nèi)壓力恢復(fù)正常后，燃燒器會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)為：燃燒器運(yùn)行時(shí)，火苗閃爍且顯示綠色“燃燒器運(yùn)行”；當(dāng)燃燒器停止時(shí)，火苗停止閃爍且顯示紅色“燃燒器停止”。
燃燒器
4.2主畫面設(shè)計(jì)
在組態(tài)王工程瀏覽器“文件”大綱項(xiàng)下面的“畫面”中新建“鍋爐燃燒器控制系統(tǒng)”新畫面，進(jìn)入畫面開發(fā)系統(tǒng)，利用畫面開發(fā)系統(tǒng)提供的工具箱繪制燃燒器運(yùn)行主畫面
4.3運(yùn)行與調(diào)試
本系統(tǒng)可以通過運(yùn)行主畫面來實(shí)時(shí)顯示燃燒器的工作狀態(tài)，通過操作畫面，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測燃燒器工作參數(shù)并進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。圖4所示為燃燒器運(yùn)行狀態(tài)畫面圖。
4.4報(bào)警
在“變量定義”時(shí)將“油出口溫度”“爐內(nèi)壓力”和“燃?xì)庑孤┝?rdquo;3個(gè)變量定義高報(bào)和高高報(bào)警，當(dāng)高報(bào)時(shí)自動(dòng)跳出“報(bào)警窗口”；高高報(bào)警時(shí)燃燒器自動(dòng)停機(jī)。“爐內(nèi)液位”定義低報(bào)和低低報(bào)警，當(dāng)?shù)蛨?bào)時(shí)自動(dòng)跳出“報(bào)警窗口”；低低報(bào)警時(shí)燃燒器自動(dòng)停機(jī)。報(bào)警窗口情況。記錄鍋爐燃燒器的運(yùn)行情況，且系統(tǒng)操控界面友好、運(yùn)行穩(wěn)定、使用方便，實(shí)現(xiàn)了蒸汽鍋爐運(yùn)行系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測
和自動(dòng)控制。
生物質(zhì)燃燒機(jī)；木屑顆粒機(jī)；模板破碎機(jī)；撕碎機(jī)；生物質(zhì)氣化站；鍘草機(jī)；烘干機(jī)
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