劉素娟

（東北石油大學(xué) 秦皇島分校，秦皇島 066004）

0 引言

隨著工業(yè)自動化水平的迅速提高，組態(tài)控制技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[1,2]，原有的一些手動控制系統(tǒng)正在逐步被計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)取代。例如，秦皇島某高校的燃煤鍋爐集中供熱系統(tǒng)主要解決冬季學(xué)生宿舍樓供暖的問題，但是由于該系統(tǒng)為十年前建造，所有的控制均為工人手動完成。雖然目前重要參數(shù)可以從自動控制系統(tǒng)的工作臺上監(jiān)控，但是有些控制，例如鍋爐煙氣處理后的污水排放需要工人每隔一兩個小時到現(xiàn)場手動打開蝶閥，等待排污一段時間后再關(guān)閉?？刂七^程勞動量大，費(fèi)時費(fèi)力。應(yīng)工人師傅要求，為其進(jìn)行了從手動控制到計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)的改造。

1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

考慮到若采用常見的單片機(jī)或PLC進(jìn)行控制，硬件成本比較高[3,4]，且本設(shè)計(jì)對控制的精度要求并不高，因此筆者設(shè)計(jì)了一套“上位機(jī)+開關(guān)量模塊+蝶閥”的系統(tǒng)[3]。上位機(jī)中采用的是目前應(yīng)用比較廣泛的力控6.0組態(tài)軟件。蝶閥的開關(guān)狀態(tài)通過開關(guān)量模塊的輸入端傳送到上位機(jī)并在力控的人機(jī)界面上顯示；開關(guān)命令控制程序在上位機(jī)的力控軟件中編寫，通過開關(guān)量的輸出端連接到蝶閥。系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)如下。

1.1 工藝要求

燃煤鍋爐排放的氣體中含有煙塵、二氧化硫等，直接排放到空氣中會造成環(huán)境污染，因此采用了濕式除塵、濕法脫硫進(jìn)行處理。但是，處理后會有含泥污水聚集在煙囪底部，需要打開煙囪底部管道上的的蝶閥定時排放，污水排空后，需要關(guān)閉蝶閥，使新的污水在底部重新聚集。污水排放原來采用人工，費(fèi)時費(fèi)力。要求把它改造成基于組態(tài)軟件的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，能夠在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)手動和自動排污。

1.2 控制要求

手動模式下要求點(diǎn)擊“開閥”按鈕，閥門開度逐漸變大直至全開；點(diǎn)擊“關(guān)閥”按鈕，閥門開度逐漸變小直至全關(guān)。自動模式下要求實(shí)現(xiàn)整點(diǎn)（10：00、11：00等）時自動打開蝶閥排污，半點(diǎn)（10：30、11：30等）時自動關(guān)閉蝶閥。需要采集的開關(guān)量有蝶閥的開狀態(tài)反饋和關(guān)狀態(tài)反饋，需要控制的開關(guān)量有蝶閥的開命令和關(guān)命令。并且注意蝶閥實(shí)際運(yùn)行中開命令和關(guān)命令不能同時存在，否則會對蝶閥造成損壞。

1.3 解決問題

了解了工藝流程和控制要求后，基于控制的靈活性和經(jīng)濟(jì)性，本系統(tǒng)采用了當(dāng)前應(yīng)用廣泛的力控6.0組態(tài)軟件以及成本低廉的自制開關(guān)量模塊，如圖1所示。

1）開關(guān)量接口模塊

采用自制的開關(guān)量采集模塊，有8路數(shù)字量輸入通道、8路數(shù)字量輸出通道，實(shí)現(xiàn)了價值千元的莫迪康系列PLC的采集和控制的功能。采用MODBUS通訊協(xié)議和力控進(jìn)行通訊，但是成本僅200元左右，并且易于維護(hù)。

圖1 自動排污控制系統(tǒng)

2）蝶閥的內(nèi)部端子圖如圖2所示。

圖2 蝶閥內(nèi)部端子圖

3）人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)

基于力控的鍋爐煙氣排污控制系統(tǒng)運(yùn)行時的人機(jī)界面如圖3所示。

圖3 基于力控的鍋爐煙氣排污控制系統(tǒng)

4）程序調(diào)試

在力控軟件“工程項(xiàng)目——IO設(shè)備組態(tài)”中填入對應(yīng)參數(shù)建立力控軟件和開關(guān)量模塊的數(shù)據(jù)連接。在“數(shù)據(jù)庫組態(tài)”中建立的點(diǎn)名稱、含義及與開關(guān)量模塊的連接如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)庫點(diǎn)及含義

在“中間變量”中建立的變量名稱及類型如圖5所示。

圖5 中間變量名稱及類型

主要程序如下：

1）“特殊功能-動作-應(yīng)用程序-進(jìn)入程序”路徑下

flag.PV=1;

2）“特殊功能-動作-應(yīng)用程序-程序運(yùn)行周期執(zhí)行”路徑下

3）“開閥”按鈕-左鍵動作-按下鼠標(biāo)

“關(guān)閥”按鈕-左鍵動作-按下鼠標(biāo)

此外，程序還包含需要提供用戶名和對應(yīng)密碼進(jìn)入的用戶級別管理、故障檢測、報警[5]、開機(jī)自動運(yùn)行等功能。

2 結(jié)束語

本文介紹了基于力控的鍋爐煙氣排污控制系統(tǒng)的需求分析和系統(tǒng)軟件硬件的設(shè)計(jì)過程，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的自動監(jiān)視和控制[6,7]，并可根據(jù)實(shí)際要求隨時增加新的功能。實(shí)際運(yùn)行情況證明，本系統(tǒng)運(yùn)行可靠，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的自動化，大大降低了工人師傅的勞動強(qiáng)度，提高了工作效率，并且成本低廉，易于維護(hù)，便于升級[8]，在實(shí)際應(yīng)用中有一定的推廣價值。

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