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1 概述
我厂锅炉房有3台锅炉,系统采用PCC- 2005 控制装置,它既有逻辑控制、计时、计数、分支程序、子程序等顺序控制功能,又有数据处理,模拟量调节,操作显示,联网通信等功能的控制系统。本课题尝试把系统硬件高可靠性与软件功能的完善性相结合,使系统长期可靠运行成为可能。
2 系统结构及功能
系统采用IBMPCPAT 工业控制机和PCC- 2005 模块,整个系统由上位管理和下位控制机构成,系统构成如图1 所示。
用于锅炉本体数据采集及燃烧控制的PCC - 2005IPO 模块有:
模拟量输入模块3AI755.6
模拟量输出模块3AO775.6
热电阻输入模块3AT350
热电偶输入模块3AT652.6
接口模块3IF060.6
应用程序模块3ME963.90–1
电源模块3PS792.9
智能控制模块4C2200.01 - 110
LCD 显示模块4D1164.00 - 090。
上位机主要完成过程的监控,通过3IF接口模块与各个炉台进行通信。
系统的功能:
(1) 锅炉水位三冲量控制,高低水位报警,极限低水位、高水位报警。
(2) 炉堂负压自动调节。
(3) 燃烧自动调节,通过热效率自动寻优实现最佳风煤比。
(4) 手动、自动无扰切换。
(5) 蒸汽压力自动调节,超气压报警,并自动按顺序压火。
(6) CRT 画面显示。
a. 流程图 显示实时显示开关量,模拟量,报警器状态,根据状态改变颜色及动态显示；
b. 参数图 按报表方式在CRT上显示设定值,过程值,累计值热效率等技术参数；
c. 棒状图 根据过程参量在CRT上显示,同时显示过程量值；
d. 设定图 按回路的棒状图在CRT上显示回路设定值、过程值、输出值。在此状态下可对回路参数进行设定；
e. 定时或随机打印报表；
f . 完善的系统自诊断功能,可诊断浮球水位计、水位变送器、温度变送器、压力变送器的错误,并根据结果改变控制方式及报警。
3 控制原理
3. 1 锅炉汽包水位自动控制
给水调节系统的任务是与锅炉蒸发量相平衡,并维持汽包水位在工艺规定的范围,给水系统采用三冲量自动调节。水位控制流程如图2 所示。
冲量控制的主反馈信号为水位差压变送器的输出,辅助反馈信号为蒸汽流量,给水流量。水位调节采用自整定变型PID 控制算法,在大偏差时自动分离积分作用。并在水位越限前施行安全限控制。三冲量控制特点是:控制阀门阀位维持水位的恒定,水位平稳克服虚假水位的影响。
3. 2 燃烧控制系统
锅炉燃烧系统控制关键是风P煤配比的控制,系统自动修正风P煤比,使风煤配比始终是最佳的,也就保证了锅炉始终在最高的热效率下工作。
本系统中采用了自寻优技术,使得当环境工况条件发生变化时,系统自动修正风P煤配比,使风煤配比始终是最佳的,也就保证了锅炉始终在最高的热效率下工作。
4 控制软件结构
4. 1 控制软件
控制软件采用模块化程序结构,整个程序主要分为5个部分(见图3) 。
4. 1. 1 初始化模块 主要完成A/D ,D/A 模块,各数据区的初始化工作。
4. 1. 2 数据采集模块 主要完成模拟量采集、滤波及累积计算。
4. 1. 3 故障诊断模块 主要完成锅炉系统及变送器、执行器的故障诊断功能。
4. 1. 4 动态寻优模块 主要完成风煤比的动态寻优及存储数据的积累。
4. 1. 5 控制算法模块 主要完成水位控制、燃烧控制、负压控制,能根据系统诊断结果及寻优状态进行不同控制方式的切换。
4. 2 系统的监测软件
包括各种画面的显示、报表的打印、参数的设定等。程序结构如图4 所示。
图4 程序结构框图
软件系统分为主程序和中断服务程序,主程序完成系统的初始化和人机界面的管理。包括显示器管理,键盘管理,命令处理模块,时钟管理,改字处理模块等。中断服务程序完成与下位机的通信,工程量变换,自动报警处理,历史数据存储。
5 结论
由于采用了可编程控制器,因而实现了锅炉在多种工况下的全程控制。系统配置合理,性能可靠,操作方便,人机界面友好,显示、制表和绘图功能齐全,实用性强。该系统的投入使用,对提高工厂企业的产品质量和管理水平起到了促进作用。
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