1、金昌冶煉廠余熱鍋爐汽包除氧器計算機監控系統   1 前言    在我國冶金行業中，有很多冶煉過程中產生大量的熱量白白的浪費掉，這樣既浪費了能源又破壞了環境。安徽今昌冶煉廠去年引進了澳大利亞的奧斯麥特冶煉爐的同時，引進了芬蘭的余熱鍋爐，它利用該爐在冶煉銅精礦的中產生煙氣的熱量給余熱鍋爐進行加熱，從而產生大量的蒸汽。所產生的蒸汽一方面用于廠內其它車間熱量的供應外，還將用于本廠發電。我們公司承當了余熱鍋爐控制系統制定安裝和調試，為了保證系統長期穩定，我們選用了西門子公司的s7-400 plc,采納現場分布式i/o,即主站和從站之間利用profibus總線結構。

2、于今年9月份完成調試并運行效果很好，有一定的推廣應用價值。     2工藝要求     由于余熱鍋爐是利用冶煉爐在冶煉中產生的煙氣給鍋爐加熱，煙氣的溫度范圍一般在10001300之間波動，所以對汽包液位的控制較困難，為了實現很好的控制，具體要求是：    1、汽包的水位以差壓變送氣器1had10cl101和1had10cl102兩個儀表來測量，測量的結果由汽包壓力變送氣1had10cp101來補償，如果壓力變送器出故障，液位控制器1had10dl101測量信號可以由操作人員手動選擇，也可由控制系統自動篩選

3、。如果輸入信號低于3ma或高于25ma的時候，則有一個變送器出故障，測量信號可以是兩個變送器的平均值，但是變送器壞了，則此時的檢測值結果必須屏蔽掉。如果在有液位控制的狀況下，控制器1had10dl101輸出信號直接傳送到給水控制閥1lab10aa001。如果在串級三沖量控制狀況下，液位控制器的輸出端作為給水流量控制器的遠程設定點，依據給水流量1lab10cf101控制給水閥    1lab10aa001,在流量控制器前，液位控制器輸出信號是由主蒸汽流量1lba10cf101和兩臺渦輪泵循環泵和給水泵的蒸汽消耗狀況進行矯正。有一個旁通電動閥可以代替氣動控制閥來控制汽

4、包中的水位。電動控制閥1lab15aa001是由控制器1lab10df102以三沖量控制模式或水位控制器1had10dl101以液位控制模式或水位控制器來控制。閥門1lab10aa001和1lab15aa001在流量控制器1lab10df101和1lab10df102中有手/自動交叉聯鎖，這兩個閥門不能同時處于自動模式中。控制器1had10dl101遠程設定點來源于鍋爐汽化率相關的曲線。汽包中的水位設定點依據鍋爐汽化率在nwll(正常低水位)和nwhl(正常高水位)之間變動。    、蒸汽包壓力控制是，鍋爐正常運行時，鍋爐壓力控制器had10dp101依據理想的設

5、定點來控制汽包壓力。如果壓力變送器had10cp101測量的壓力信號增大，控制器had10dp101輸出信號增加，控制閥lba10aa001開啟。如果壓力下降，控制器會驅動控制閥向關閉方向運行，因此，如蒸汽流量增加，汽壓下降，控制器將通過關閉控制閥來堅持汽包壓力。    給水箱水位控制，給水箱水壓是由控制閥ghc10aa001控制補充水流量來實現控制的，控制閥的運動是依據變送器laa10cl101的測量信號進行控制。給水箱低水位用來作給水泵的聯鎖信號，以保護水泵。水箱高水位開關控制開啟水箱排水閥。排水閥是氣動非開既關的閥門，fw水箱水位測量儀表會給出高或低的報警信

6、號。給    、給水箱壓力是由控制閥控制的低壓蒸汽來控制的，控制閥1lbs10aa001的運動是依據變送器1laa10cp101的fw水箱壓力測量信號來進行的。     3 控制系統的硬件組成     控制系統由上位機os操作員站監控系統和下位機plc可編程邏輯控制系統組成。上位機和下位機通過西門子profibus    fms協議網絡，構成兩級不同的層次，分別完成整個系統的監視和控制功能。控制系統硬件結構圖如以下圖所示      &#

7、160; 從工藝要求、i/o點數、掃描速度、自診斷功能等方面合計，下位機選用性能及可靠性都很高的siemens公司的ti565型plc，并采i/o分布從站控制方式，這樣主站采納高性能的控制系統，提升系統的運行速度，從站可以采納s-300系列的信號模塊，降低系統的整體造價，從而提升系統的性能價格比，以減少用戶對工程的資金投入。主站系統機架采納6es7    400-1ja00、電源采納6es7 407-0da01、cpu采納6es7    414-2dp、os站和plc之間的通訊采納6es7 443-5dx02。  

8、  系統的開關量輸入點有150點,開關量輸出點有60點,模擬量輸入點有20個,模擬量輸出點有16個，共計246點。主站和從站之間通過prfibus現場總線，采納pribus    dp協議通過通訊接口模塊進行連接。通訊模塊采納6es7 153-1aa03,模擬量輸入模塊采納6es7    331-7kf02,它既可以采集420ma電流信號也可以采集電壓信號，以及熱電阻，熱電偶信號，并可以進行編程組態。模擬量輸出模塊采納6es7    332-5hd01可輸出420ma電流信號，也可以輸出110v

9、電壓信號。數字量輸入采集模塊選用6es7    321-1bh02,電壓信號為直流24v。數字量輸出模塊 6es7 332-1bh01,    電壓信號為直流24v。以上四種型號的信號采集模塊都帶光電隔離和故障診斷功能，大大提升系統的可靠性，也便于用戶對系統進行維護。         按集中管理、集中顯示、分散控制的思想，系統設有1個操作員終端監控站，選用dell pentium-    2.4ghz/512m工控機，硬盤60g,加philips

10、 21"彩色顯示器，并配以打印機。工控機內安裝西門子公司的cp    5611 profibus    fms通訊接口卡，通訊速率從9.6kb/s12mkb/s,實時監視現場數據，同時通過os站修改各個pid參數的設定點、比例、積分、微分和報警的設定值。   4 控制方案的制定         將控制系統分為四個大的功能塊: 汽包液位控制、主蒸汽壓力控制、除氧氣液位和壓力控制。    1    汽

11、包液位控制采納串級三沖量給水控制的工作原理，主調節器為1had10dl101,副調節器為1lab10df101,主調節器接受水位信號去控制副調節器，副調節器接受主調節器信號外，還接受主蒸汽流量溫壓補償信號和給水流量的溫度補償信號，組成一個三沖量的串級控制系統。以達到汽包水位在動態范圍內自動調節。    2    蒸汽包的壓力控制在mpa范圍內，采納單回路pi調節器，如果汽包壓力突然超過一定范圍時，可用調節器1had10dp102打開啟動蒸汽控制閥，通過消音裝置將一部分蒸汽排放，以保證蒸汽包的蒸汽壓力穩定。   &#

12、160;     上位機對所有采集到的模擬量實時顯示并存儲,    開關量進行狀態追憶。對重要參數指標如給水導電率、飽和蒸汽的電導率、鍋爐水的電導率等進行在線分析、監測和報警。監控畫面上設有“自動、“半自動及“軟手操三個按鈕并可進行互相切換。“自動狀態時，只能監測不能對設備進行操作；“手動時，可任意調節閥門的開度。在由自動到手動時，閥門之間的轉換是無擾動進行切換的。在操作員站上可依據工藝的改動，修改各個pid回路的設定點，但是某些參數只有具有不同操作權限的級別才可相應進行修改。“軟手操時，可獨立對閥門進行操作。同時pid調節回路可以選

13、擇自動手動以及汽包液位的單回路和串級三沖量控制。設密碼保護如設置和修改某一調節回路的比例、積微分時時間等。為便于生產維護和安全，用不同的顏色區分設備不同的開關狀態，重要設備的集中監視畫面     5 軟件實現     siemens公司的wincc工控組態軟件，功能齊全，具有很強的過程監視、控制和信息管理功能。本系統上位機監控程序采納wincc編制，開發了豐富的、漢化的工藝流程畫面及操作圖表，有以下特點：1兼有監視系統總貌、分部流程等操作畫面，參數設定與調整靈活、人機界面友好。2設備的自動、手動、軟手操可切換，操作簡單，減輕操作工的勞

14、作強度。3重要參數的歷史趨勢和實時曲線顯示，實時報表打印及報警處理功能。如以下圖6汽包調節畫面所示：     下位機程序用西門子公司提供的step 5 v5.1.02。step    5編程軟件具有以下優點：1具有三種不同的基本編程語言：lad梯形圖，stl語句表，fbd功能塊，對不同專業工程制定人員提供很方便的編程工具。如梯形圖編程方式對電氣自動化專業人員；語句表針對計算機專業人員；功能塊對工藝專業人員等。2硬件和網絡組態簡單靈活，所有西門子公司的模塊都可以通過step    7 再加上相應的軟件包即可組態。3step    7編程軟件具有硬件診斷功能，系統中任何一處出現故障，都可以通過它進行診斷出來，以便維護工程師對系統進行快速發現故障點，急時處理。4step    7標準庫中提供了大量的標準系統功能和功能塊，如標準的軟pid控制功能塊，同時提供在線英文幫助。使編程制定人員方便靈活。如該系統中主要應用如下標準pid調節回路系統功能塊。     6 結束語