王麗艷

（大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧　大連　116035）

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組態(tài)技術(shù)在鍋爐燃燒器控制中的應(yīng)用

王麗艷

（大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧大連116035）

摘要：本文論述了“組態(tài)王”軟件在蒸汽鍋爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，詳細(xì)地介紹了蒸汽鍋爐控制系統(tǒng)的組成和控制功能。通過數(shù)據(jù)詞典完成數(shù)據(jù)庫的建立；通過燃燒器主畫面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和遠(yuǎn)程控制功能；通過報(bào)警窗口可以檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)生的異常情況。

關(guān)鍵詞：組態(tài)王；控制；數(shù)據(jù)采集

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(jiǎn)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I/O接口設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)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［1］。

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)硬件采用研華板卡PCL-818L作為信號(hào)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(jiǎn)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?？蓪?duì)鍋爐的當(dāng)前工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對(duì)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、鍋爐水液位和燃燒器達(dá)到以下控制要求。

1.1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)水泵和燃燒器并報(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0.01MPa≤P≤0.10MPa。當(dāng)蒸汽壓力P＜0.01MPa時(shí)，燃燒器先啟動(dòng)小火，延時(shí)0～100s（可調(diào)）。當(dāng)延時(shí)時(shí)間到，啟動(dòng)大火；當(dāng)蒸汽壓力0.01MPa＜P＜0.10MPa時(shí)，先關(guān)停大火，小火繼續(xù)工作，維持壓力；當(dāng)P=0.10MPa時(shí)，關(guān)停小火；當(dāng)蒸汽壓力0.10MPa＜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)油泵和燃燒器并報(bào)警，切斷燃燒器電源。

1.3燃燒器控制

當(dāng)蒸汽壓力P≤0.01MPa時(shí)，燃燒器處于大、小火自動(dòng)切換工作模式；當(dāng)P＞0.10MPa時(shí)，燃燒器處于停機(jī)工作模式；當(dāng)燃燒器出現(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(hào)，經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換成4～20mA信號(hào)后，經(jīng)250歐姆電阻轉(zhuǎn)換成1～5V，再經(jīng)端子板送入研華板卡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(hào)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、燃燒器的工作方式和泵的通斷。

圖1　系統(tǒng)方框圖

本系統(tǒng)有8個(gè)開關(guān)量控制信號(hào)需要輸入到計(jì)算機(jī)，分別是啟動(dòng)按鈕SB1、停止按鈕SB2、手動(dòng)SB3、自動(dòng)SB4、檢漏復(fù)位、報(bào)警器復(fù)位、補(bǔ)水泵故障和燃燒器故障。計(jì)算機(jī)有9個(gè)開關(guān)量控制信號(hào)需要輸出到控制系統(tǒng)，分別是燃燒器故障報(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/O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。

表1　控制系統(tǒng)I/O配置

3　鍋爐控制系統(tǒng)I/O分配表

本控制系統(tǒng)I/O配置如表1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。

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，如圖2所示。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95℃，爐內(nèi)壓力高于0.15Mpa，爐內(nèi)液位低于5mm，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”。

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，如圖3所示。

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(cè)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┝俊?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)?！盃t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)警窗口情況如表2所示。

圖2　數(shù)據(jù)詞典

圖3　鍋爐燃燒器主畫面

圖4　燃燒器運(yùn)行狀態(tài)畫面圖

表2　系統(tǒng)報(bào)警窗口

5　結(jié)語

通過對(duì)本系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果的測(cè)試表明，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)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(cè)和自動(dòng)控制。

參考文獻(xiàn)：

［1］袁秀英.組態(tài)控制技術(shù)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2003.

中圖分類號(hào)：TM621.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-5168（2016）01-0034-05

收稿日期：2015-12-28

基金項(xiàng)目：大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院校級(jí)科研課題（DZ2015B-05）。

作者簡(jiǎn)介：王麗艷（1970-），女，副教授，研究方向：可編程控制技術(shù)應(yīng)用、組態(tài)控制技術(shù)與應(yīng)用。

Configuration Technology Application in Steam Boiler

Wang Liyan
（Dalian Vocational Technology College，Dalian Liaoning 116035）

Abstract:This paper discussed the software"Configuration King"in the steam boiler control system in the applica?tion,introduced the steam boiler control system and control functions in detail,completed the establishment of the data?base through the data dictionary,achieved data acquisition and remoted control function through the burner main screen,detected the abnormal situation of the system through the alarm window.

Keywords:configuration king；control；data collection