燃油蒸汽锅炉集中控制(xin).doc

燃油蒸汽锅炉集中控制方案
一、前言
根据用户热力站系统目前设计规模，以及锅炉系统技术要求，充分考虑以下因素：
1、方案设计代表目前国内锅炉控制系统设计的领先水平；
2、采用微机监控，PLC控制结构，以保证整个锅炉控制系统的绝对安全可靠；
3、采用高性能的工业控制计算机和德国西门子PLC以及具有世界领先水平的工业控制软件；
4、锅炉控制系统具有硬手动控制（外部手动控制），也可通过工业计算机进行控制，提高系统的可靠性。本系统采用两套控制系统，可分别控制各自的蒸汽锅炉，也可以进行互用，达到互为备用。
5、控制系统具有Modbus通讯接口，可以与远端可编程或计算机通讯。采用开放式的工业组态软件，系统具有Web浏览功能，可以显示锅炉系统的全部运行画面；
6、系统具有一键开机、恢复出厂值等方便功能。
7、根据用户需要，免费为用户提供软件升级，提供完整的技术支持。

二、概述
该控制系统是根据燃油蒸汽锅炉操作规程及控制要求设计的，具有对燃油蒸汽锅炉进行全自动控制及故障保护等功能。主要控制对象为燃烧器、风机、给水泵、给水调节阀等。系统以国际知名品牌研华工业控制计算机作为数据处理和控制核心，采用德国西门子PLC进行数据的采集处理以及逻辑控制，使用KINGVIEW全中文工控组态软件进行上位控制，运行情况在集中监控室中显示，记录，分析，以及实现故障排查等实际有效的功能。以19寸液晶显示器作为监视平台，同时预留了标准的通讯接口，可与中央机房连网实现楼宇自控及远程监控。系统通过采用先进的科技手段，具有可靠性高、易于维护、易于扩展的优点。
控制模块采用世界著名工业控制品牌模块，同时嵌入陕西炎龙热能有限责任公司精心设计的工业控制软件和控制外围的工艺结构。该系统软件不仅实现了蒸汽锅炉的手/自动控制、工况监控、历史数据记录、实时趋势等一般的图文显示及监控要求，还增加了陕西炎龙热能有限责任公司针对近几年锅炉事故进行仔细分析和研究的成果，具备了丰富的故障检测、故障报警、故障处理等功能，最大限度的保证了锅炉的安全可靠运行。同时，陕西炎龙热能有限责任公司对控制柜进行了专业的造型设计、数控制造使得控制柜内部结构和外部造型更符合工业现场要求和人体工学，使得锅炉控制更加完美。
三、方案说明
根据该监控系统实际情况，监控系统需要解决的问题主要有几个方面：
l 通过PLC进行数据采集和处理，保证信号能够安全，有效的采集和逻辑控制处理；
l 数据采集设备与集中控制器之间的通讯，要满足能够有较高的传输速度；
l 对通讯协议的要求：有良好的纠错能力，有普通适用的传输介质，有充足的条件；便于网络的扩展
l 对集中控制室中的上位机系统的要求：能够提供良好的图形界面；良好的组态操作使得操作人员感到舒适、方便、简洁；监控软件有强大的数据库功能，能够提供数据分析、统计等企业常用的功能；监控软件要有良好的报警提示、记录、分析、处理等功能；
1、控制系统特点
①、计算机采用目前流行的P4工业计算机，性能稳定可靠，产品通用，且备件多，购买容易。
②、系统软件运行目前的主流操作系统———Windows 2000平台上，稳定可靠，功能强大。
③、通过PLC，实现数据的处理：
④、系统开发采用先进的软件组态技术，利用通用的成熟的工业控制组态软件开发新的软件系统，开发周期短，系统稳定，可靠性高，软件功能灵活，可以根据用户的需求随时修改
组态软件是自动化监控领域流行一种软件开发包，由于它能够提供丰富而又形象的图形资源，简单易学的编程环境，强大的扩展能力，并且随着生产经营的不断需求，它在数据处理、网络通讯等方面的能力也日益增强。本方案采用KINGVIEW全中文工控组态软件，这个软件的特点和主要功能有：
l 全中文、可视化、面向窗口的组态开发界面，真正的32位程序，支持多任务、多线程，可运行于Windows95/98/Me/NT/2000等多种操作系统；
l 庞大的标准图形库完备的绘图工具集以及丰富的多媒体支持，使您能够快速地开发出集图像、声音、动画等于一体的漂亮、生动的工程画面；
l 全新的Active X动画构件，包括存盘数据处理、条件曲线、计划曲线、相对曲线、通用棒图等，使您能够更方便、更灵活地处理、显示生产数据。
l 支持目前绝大多数硬件设备，同时可以方便地定制各种设备驱动；此外，独特的组态环境测试功能与灵活的设备操作命令，使硬件设备与软件系统间的配合天衣无缝。
l 简单易学的类Basic脚本语言与丰富的KINGVIEW策略构件，使您能够轻而易举地开发出复杂的流程控制系统]
l 强大的数据处理功能，能够对工业现场产生的数据以各种方式进行统计处理，使管理人员能够在第一时间获得有关现场情况的第一手数据
l 方便的报警设置丰富的报警类型、报警存储与应答实、时打印报警报表以及灵活的报警处理函数
l KINGVIEW6.5提供了一套完善的安全机制，用户能够自由设定菜单、按钮及退出系统的权限。此外，MCGS还提供了工程密码、锁定软件狗、工程运行期限等功能，以保护组态开发者的成果、
l 良好的可扩充性，可通过OPC、DDE、ODBC、ActiveX等机制，方便地扩展KINGVIEW6.5组态软件的功能，并与其他组态软件、MIS系统或自行开发的软件连接。
l 使用KINGVIEW6.5WWW网络版组态软件，能够方便地实现设备管理与企业管理的集成。在整个企业范围内，使用IE浏览器就可以方便地浏览到实时和历史的生产信息
2、控制系统效果
①、解决系统硬件设备的更换问题，由于采用可靠性高的工业专业计算机，不会出现硬件问题，即使出现问题，也能很快找到设备备件，不会因为硬件的问题而引起系统的瘫痪；
②、由于采用P4的计算机，主频高，速度快，系统操作更加方便，快速；
③、操作系统采用目前的流行的Windows NT,使用广泛，通用性，且适合于目前各种操作人员的操作习惯，且方便更新；
④、采用组态软件的技术，软件的开发方便灵活，可以根据用户的习惯随时修改，且整个软件采用全中文界面，更加容易操作；
⑤、采用最新的Web浏览技术，公司的主管可以在办公室中方便查看现场数据和工作状态，随时掌握第一手的资料，主管企业更好的向前发展。
四、控制系统功能简介
（一）功能简介
该系统有较强的人工智能，显示屏以全中文菜单方式显示，以人机对话方式与锅炉用户交互信息，给操作者带来极大的方便；该控制系统具有硬手动、软手动、自动、故障处理、信息显示及查询等功能。
1.手动
在手动状态下，可以直接对燃烧器、给水泵、调节阀等负载进行操作，当发生一般故障，显示屏作相应指示，发生缺水、超压等严重故障时，系统将拒绝启动燃烧起，确保系统安全。
在软手动状态时，系统将严格遵循燃烧器的工作时序，燃烧器与压力极高、危底水位的相互连锁关系，保证系统安全运行。
2.自动
通过键盘及鼠标对系统进行工作压力及报警压力参数的设置，在满足燃烧的必要条件时，系统按设定的压力值自动运行，同时控制台实时显示锅炉水位、锅炉汽包压力值、排烟温度等系统工况。在出现故障时，系统将根据故障情况作相应处理提示。
（二）、控制过程
1.给水自控
控制系统进入上班时，当设备启动无故障后即启动给水机构给水，水位超过零位时逐渐减小调节阀开度直至近上限时关闭电动调节阀。
在正常工作时，控制系统采用双冲量控制自动给水。给水调节阀开度受锅内水位和蒸汽流量共同控制，并通过调节阀的反馈信号实现闭环控制，使得阀门控制更准确更及时。当锅内水位高于上限水位时，关闭调节阀，停止进水。
给水泵只有在设备出现故障连锁或下班时，停止工作
2.燃烧自控
在控制系统进入自动工作状态前，首先要进行参数设置。通过显示屏工作压力及报警压力参数的设置，使锅炉按用户的需求投入全自动运行、
控制系统进入工作状态，在满足燃烧的必要条件时：
1.当锅内蒸汽压力低于设定的压力下限时，子系统开启燃烧器电源，燃烧器启动点火程序、同时进入燃烧负荷比例调节状态，此时由锅内蒸汽压力直接调节燃烧负荷量。
2.锅内蒸汽压力高于或等于设定的压力上限时，控制系统输出停止燃烧信号，燃烧器进入燃烧负荷比例调节关闭状态，直至停止燃烧。
燃烧启动条件
启动燃烧程序
蒸汽压力传感器
燃烧比例调节
燃烧停止条件
停止燃烧程序
停机

（三）故障报警及保护
控制系统由于采用可编程控制器作为核心控制部件，因此配合本公司精心设计的软件能使该系统具有较强的人工智能，在锅炉投入全自动运行时，能实时监测当前工况，对燃气蒸汽锅炉进行实时而又全面的智能故障识别与处理，该控制系统能够实时诊断与处理下列故障：
1）熄火报警：燃烧器如果因各种原因不能正确点火或燃烧，控制系统立即关闭燃烧器一、二段火，并声光报警，根据显示屏提示检查故障，故障消除后按复位健解除。
2）蒸汽压力极高：锅内蒸汽超压时，控制系统立即关闭所有受控设备电源进入连锁，并。屏幕显示“蒸汽压力极高”故障清除后按复位健解除
3）锅内缺水保护：
1. 锅内水位低于一级警戒水位时，控制系统立即打开水泵进水，并声光报警。屏幕显示“水位低于一级警戒水位”。故障清除后按复位健解除
2. 锅内水位低于二级警戒水位时，控制系统立即关闭所有受控设备电源，进入连锁，并声光报警。幕显示“锅炉严重缺水！请检查现场锅炉情况！”。故障清除后按复位健解除
4）锅炉烟道超温：锅炉排烟温度大于某一值时，控制系统立即关闭所有受控设备电源，进入连锁，并声光报警。幕显示“锅炉烟道温度超限！”。同时显示烟道温度值。故障清除后按复位健解除
5）传感器故障：
1.锅内压力传感器有故障时，控制系统立即关闭相应受控设备电源，并声光报警，故障显示“压力传感器故障”故障消除后按复位健解除。
2.烟道温度传感器有故障时，控制系统立即关闭相应受控设备电源，并声光报警，故障显示“烟道温度传感器故障”。故障消除后按复位健解除。
6）锅炉水位超高限：锅炉水位高于上限警戒水位时，声光报警。并提示“锅内水位超高限”。显示屏提示排水，故障消除后按复位健解除。
7）燃烧器马达过载：燃烧器马达过热、过流时热机动作。切断风机电源，有硬件实现
五、计算机主要画面
1、系统开机画面 2、密码权限画面
3、锅炉房系统画面4、1#锅炉系统流程画面
5、2#锅炉系统流程画面6、锅炉运行方式选择画面
7、锅炉运行监控画面8、锅炉运行参数设置画面
9、锅炉运行报警记录画面10、历史记录、实时记录画面
11、历史曲线、实时曲线画面12、报表打印画面
13、历史查询、故障记录画面14、自动形成锅炉运行报表（分两段进行，前段由计算机自动生成各种参数，填入表内,后段生成表格，列出具体项目形成表格，由人工手动填写）。
六、主要控点
模拟量： 1、1#油罐液位 2、2#油罐液位
3、软水罐液位 4、进主油罐的送油量
5、1#锅炉蒸汽压力 6、2#锅炉蒸汽压力
7、1#锅炉排烟温度 8、2#锅炉排烟温度
9、1#锅炉给水流量 10、2#锅炉给水流量
11、1#锅炉燃油流量12、2#锅炉燃油流量
13、1#锅炉炉膛温度 14、2#锅炉炉膛温度
15、1#锅炉运行时间 16、2#锅炉运行时间
17、1#燃油罐温度 18、2#燃油罐温度
19、可燃气体报警系统（6个探测点）
开关量入：1、1#锅炉熄火反馈 2、2#锅炉熄火反馈
3、1#锅炉蒸汽压力极高 4、2#锅炉蒸汽压力极高
5、1#油罐油位高 6、2#油罐油位高
7、1#油罐油位低 8、2#油罐油位低
9、1#锅炉水位高报 10、2#锅炉水位高报
11、1#锅炉水位危低 12、2#锅炉水位危低
13、1#锅炉缺水 14、2#锅炉缺水
开关量出：1、#燃烧机电源控制 2、2#燃烧机电源控制
3、1#锅炉油泵控制 4、2#锅炉油泵控制
5、1#锅炉给水泵控制 6、2#锅炉给水泵控制
7、1#锅炉大火控制 8、2#锅炉大火控制
9、1#锅炉小火控制 10、2#锅炉小火控制
11、1#锅炉风鸣器 12、2#锅炉风鸣器
13、1#锅炉报警指示 14、2#锅炉报警指示
七、系统硬件配置
锅炉房上位工控机操作台配置
序号
设备名称
名称
规格
数量
1
研华工控机
机箱
IPC610
2套
2
CPU
PIV2.0G
3
内存
256M
4
硬盘
80G
5
光驱
52X
6
软驱
1．44MB SONY
7
网卡
10-100M
8
键盘鼠标
双飞燕
9
显示器
19寸液晶屏
10
UPS电源
EAST
3KW
1套
11
操作台
炎龙热能

1套
12
打印机
爱普生
LQ-1600KⅢ
1套
133
应用控制软件
炎龙热能
YLRK-2005
2套
14
组态软件
北京
KINGVIEW6.5
2套
15
软件狗

2套
16
程序检测器
IBM

1台

可编成控制柜硬件配置
序号
名 称
型 号 及 规 格
数量
备注
1
PS307
307-1EA00-0AA00（SA）
2

2
CPU315
6ES7315-2AF03-0AB0
2

3
IM360
360-3AA01-0AA0(1M-S)
1

4
SM321
321-1BH02-0AA0（D116XDC24V）
2

5
SM322
322-1BH01-0AA0（D016XDC24V/0.5A）
1

6
SM332
332-5HD01-0AB0（A04X12TBIT）
1

7
SM361
361-3CA1-0AA0（1M-R）
1

8
SM331
331-7KF02-0AB0（A18X12BIT）
5

9
PLC导轨
6ES73901AF300AA0
2

10
存贮卡
6ES79538LG000AA0
1

11
前连接器
6ES73921AJ000AA0
10

12
前连接器
6ES73921AM000AA0
4

13
软件
6GK17041CW603AA0
1

14
连接线
6ES73683BB010AA0
1

15
ELM
6GK1102-5AA00
1

16
网线

3

17
亚当模块
研华4520
块
3
18
超压报警
压力控制器SNS－110X
块
4
19
压力检测
压力传感器及变送器20KG
支
2
20
排烟温度
温度传感器及变送器
支
2
21
炉膛温度
温度传感器及变送器
支
2
序号
名 称
型 号 及 规 格
数量
备注
22
水位检测
浮球式水位传感器
套
2
23
水位控制
单冲量给水控制系统
套
2
24
给水流量
流量传感器及变送器
套
2
25
供油流量
流量传感器及变送器
套
5
26
强电
控制柜
立式（带有触摸式按键强手动功能）
套
2
27
弱电
控制柜
立式
个
1
28
计算机
工作台
大台板
个
1
29
附件
电控箱附件
套
1
八、锅炉控制室布置
锅炉控制室采用强弱电分开布置方式。强电控制柜放置于配电室，控制面板上装有智能显示表（如流量等），有触摸式的手动操作按键。弱电控制柜放置于锅炉集中控制室，上位机操作台采用大班台式，桌面上放有三台计算机显示屏，一台打印机，桌内放有工业计算机主机、UPS电源、键盘等。
九、系统外接功能
1、系统具有网络通讯功能
2、连接采用通讯电缆和网线双重连接功能。