摘要：針對電廠高爐的溫度調(diào)節(jié)需求，結(jié)合現(xiàn)場總線技術(shù)，對電廠高爐溫度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行的設(shè)計研究，首先概述了高爐溫度自動調(diào)節(jié)的功能需求，以及現(xiàn)場總線技術(shù)的優(yōu)點，在此基礎(chǔ)上上重點開發(fā)設(shè)計了高爐溫度自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)的功能設(shè)計方案和層次架構(gòu)方案，并對軟件設(shè)計進(jìn)行了論述，對于進(jìn)一步提高電廠高爐溫度的自動控制水平具有較好的指導(dǎo)借鑒意義。

關(guān)鍵詞：電廠高爐 溫度調(diào)節(jié) 自動控制

中圖分類號：TM31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（b）-0063-01

電廠作為電力供應(yīng)的生產(chǎn)者，其電力制造的質(zhì)量和生產(chǎn)過程的安全直接關(guān)系到千家萬戶的切身利益，因此對于電廠現(xiàn)場機電裝備的自動化控制的要求十分嚴(yán)格。隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，以現(xiàn)場總線技術(shù)為典型應(yīng)用的自動化控制系統(tǒng)已經(jīng)逐漸深入到工礦自動化的多個領(lǐng)域，在一些自動化控制水平較高的電廠，已經(jīng)初步實現(xiàn)了電廠機電裝備的自動化控制。高爐是火力電廠生產(chǎn)過程中不可缺少的機電裝備，其溫度控制要求十分嚴(yán)格，如何實現(xiàn)高爐溫度自動調(diào)節(jié)與控制，一直是很多火力電廠技術(shù)工程師都著力重點解決的技術(shù)難題之一。本論文主要結(jié)合現(xiàn)場總線技術(shù)，結(jié)合電廠高爐溫度的控制要求，對其溫度自動控制系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)的研究與探討，以期能夠找到面向火力電廠高爐的溫度自動控制技術(shù)，并以此和廣大同行分享。

1.高爐溫度自動控制概述

（1）高爐溫度調(diào)節(jié)控制功能需求。火力電廠采用高爐主要是實現(xiàn)燃煤產(chǎn)電，為了實現(xiàn)能源的復(fù)合利用，提高經(jīng)濟(jì)效益，往往還通過高爐生產(chǎn)一些副產(chǎn)品，這就要求對于高爐內(nèi)的溫度和壓力都有著嚴(yán)格的控制要求。在實際生產(chǎn)過程中，高爐溫度的調(diào)節(jié)往往是采用人工調(diào)節(jié)的方式實現(xiàn)，這種調(diào)節(jié)方式效率低，精度差，可靠性差，因此逐漸提出了高爐溫度自動調(diào)節(jié)的控制要求。要達(dá)到高爐溫度無人值守控制的效果，就必須要能夠?qū)崟r自動監(jiān)測高爐內(nèi)的溫度參數(shù)，并通過計算實時控制氣閥或者進(jìn)料閥，以實現(xiàn)對高爐內(nèi)溫度的自動控制與調(diào)節(jié)。

（2）現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用特點。由于技術(shù)的發(fā)展和設(shè)備的日益復(fù)雜，過去集中式自動化控制模式在實際應(yīng)用中已經(jīng)逐漸暴露出了諸多問題與不足，如控制中心負(fù)載過大，信息傳輸效率較低，系統(tǒng)兼容性較差等等；而現(xiàn)場總線技術(shù)的出現(xiàn)則很好的克服了上述問題，現(xiàn)場總線能夠結(jié)合具體的被控對象合理設(shè)計自動化控制系統(tǒng)，對現(xiàn)場的智能儀表、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理和終端均有著可靠的集成性和兼容性，因此將現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用于火力發(fā)電廠高爐溫度的自動調(diào)節(jié)控制，是完全可行的。

2.基于現(xiàn)場總線的高爐溫度自動調(diào)節(jié)控制技術(shù)應(yīng)用探討

2.1系統(tǒng)功能設(shè)計

基于現(xiàn)場總線技術(shù)的高爐溫度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，具體來說，其功能主要包含以下幾個方面：（1）在線監(jiān)測。（2）數(shù)據(jù)查詢。（3）生成報表與統(tǒng)計分析。（4）超限報警與聯(lián)動控制。

2.2系統(tǒng)層次架構(gòu)

高爐溫度的自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)主要由以下四個系統(tǒng)層構(gòu)成。

（1）傳感儀表層。為了實現(xiàn)高爐溫度的自動監(jiān)測與控制，必須選用合適的傳感器對高爐內(nèi)的溫度進(jìn)行實時監(jiān)測，溫度傳感器采用4-20 mA電流信號作為傳輸介質(zhì)，將模擬量信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集模塊中。

（2）數(shù)據(jù)采集層。數(shù)據(jù)采集模塊接收傳感器傳送過來的模擬量信號，通過現(xiàn)場總線實現(xiàn)模擬量數(shù)據(jù)信號的遠(yuǎn)程傳輸，直至傳輸?shù)街醒肟刂剖业腜C終端。

（3）PC終端。PC終端通過專用的組態(tài)軟件實現(xiàn)對高爐的溫度變量的實時顯示，并提供友好的人機交互界面，完成數(shù)據(jù)的查詢、存儲和報表統(tǒng)計等管理功能。

（4）驅(qū)動執(zhí)行層。當(dāng)被監(jiān)測的高爐溫度過低或過高或者異常超限時，由PC終端發(fā)出相應(yīng)的控制指令，經(jīng)過驅(qū)動機構(gòu)層實現(xiàn)控制指令的放大和執(zhí)行，輸出到動作執(zhí)行器，實現(xiàn)相關(guān)的報警動作或聯(lián)動控制動作。動作執(zhí)行器主要由氣閥和進(jìn)料閥構(gòu)成，氣閥的開度可以降低高爐內(nèi)的溫度，進(jìn)料閥的開度可以提高高爐內(nèi)的溫度，它們通過接收來自PC終端發(fā)出的控制指令，經(jīng)過驅(qū)動放大轉(zhuǎn)變?yōu)殚y門調(diào)節(jié)的開度大小，從而實現(xiàn)對高爐溫度的自動調(diào)節(jié)與控制。

2.3系統(tǒng)軟件設(shè)計

基于現(xiàn)場總線的高爐溫度自動調(diào)節(jié)與控制系統(tǒng)，采用組態(tài)軟件實現(xiàn)對高爐溫度參數(shù)的實時顯示，以提高人機交互系統(tǒng)的直觀性。該組態(tài)軟件可以采用當(dāng)前市場上主流的組態(tài)軟件，例如wINCC，組態(tài)王等專業(yè)工控自動化組態(tài)軟件，也可以采用VB、VC等高級語言進(jìn)行開發(fā)。由于該自動控制系統(tǒng)僅僅是對高爐的溫度參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測與顯示，因此軟件開發(fā)的工作量并不是很大，下面結(jié)合組態(tài)軟件的開發(fā)分析軟件系統(tǒng)的設(shè)計基本流程。

（1）系統(tǒng)界面設(shè)計。一個好的軟件系統(tǒng)必然有著良好的人機交互性，而這離不開系統(tǒng)的界面設(shè)計，因此要結(jié)合高爐的溫度控制選取合適的圖像圖形，提高軟件的可觀性。

（2）系統(tǒng)導(dǎo)航設(shè)計。由于軟件系統(tǒng)既要顯示溫度數(shù)據(jù)，還要提供數(shù)據(jù)報表、歷史曲線等其他數(shù)據(jù)管理功能，就需要提供良好的頁面之間的導(dǎo)航切換功能。

（3）系統(tǒng)數(shù)據(jù)設(shè)計。組態(tài)軟件或者說自動化控制系統(tǒng)軟件都離不開數(shù)據(jù)庫的開發(fā)，可以選用軟件自帶的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，也可以采用第三方數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，但是都必須要能夠為系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)源。

（4）系統(tǒng)管理設(shè)計。出于對系統(tǒng)管理的安全性考慮，必須要對系統(tǒng)進(jìn)行管理涉及，包括用戶認(rèn)證，數(shù)據(jù)權(quán)限管理等等，這些都需要進(jìn)行系統(tǒng)的管理功能的界定與設(shè)計。

3.結(jié)語

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是目前最新型的控制系統(tǒng)，代表了自動化的發(fā)展方向。從理論上講，雙向數(shù)字通信現(xiàn)場總線信號制技術(shù)必將會給火電廠安全經(jīng)濟(jì)運行及提高管理水平帶來實實在在的效益。這是過去在電廠中使用過的任何控制系統(tǒng)所無法與之相比擬的。高爐對于電廠電力生產(chǎn)以及尾氣排放具有重要的作用，本論文結(jié)合現(xiàn)場總線技術(shù)詳細(xì)探討了高爐溫度自動調(diào)節(jié)控制技術(shù)的應(yīng)用，對于現(xiàn)場總線技術(shù)在火力電廠領(lǐng)域的應(yīng)用，以及進(jìn)一步提高火力電廠自動化控制水平都具有較好的指導(dǎo)借鑒意義。當(dāng)然，在利用現(xiàn)場總線技術(shù)實現(xiàn)高爐溫度自動調(diào)節(jié)控制的過程中，還有一些具體的技術(shù)問題需要深入研究，這有待于廣大技術(shù)工程師的共同努力，才能夠最終實現(xiàn)火力電廠自動化控制水平的整體提高。