燃气蒸汽锅炉DCS控制系统.doc

河南xxx工业有限责任公司
锅炉房3台10T蒸汽锅炉自控系统

控

制

方

案

xxxx电气系统有限公司
一：概述
xxxx电气有限公司是暖通、供暖节能、锅炉、热能设备等领域自动化控制的高科技股份制公司，是国内最大的锅炉电脑控制器厂家。
xx公司于1995年在全国率先推出锅炉电脑控制器，至今已发展到全系列燃煤、燃油(气)和电热锅炉的电脑控制、PLC控制、小型和大型DCS控制和供暖节能控制，控制锅炉的吨位达到150t/h，并且始终保持技术领先地位。目前xx公司产品已遍布全国，部分出口国外，近1000家国内锅炉厂和11家外资锅炉厂配套使用，已成为我国锅炉控制的主流产品和著名品牌，是中国锅炉行业 “工业锅炉控制标准”起草单位。

公司资质：
中国锅炉行业“工业锅炉控制标准”起草单位
省级高新技术企业
国家级高新区企业
计算机软件企业
中国锅炉行业协会团体会员

二、控制对象和设备
10T燃油气两用饱和蒸汽锅炉3台，每台包括：
●程控器外置式燃烧器1台；风机功率12KW，
●给水泵2台，功率15kw（一主一备）；
●循环泵
●节能泵
由上述设备组成锅炉补水及蒸汽负荷输出系统。
三、关于标准
1、目前尚无锅炉控制器的国家标准或行业标准，我公司执行的是xxxx公司企业标准Q/3201RTG01-2000，是目前国内唯一具有企业标准的锅炉电脑控制厂家。
2、我国工业锅炉控制装置的行业标准正在制定中，我公司为该标准的第一起草单位。
3、本控制方案依照国家有关标准和规程及xxxx公司企业标准编制，全面满足招标方要求。

四：系统设计原则
我方在进行本控制系统设计时，将严格遵循以下系统设计原则：
安全性原则：由于锅炉属于压力容器，而且工作环境比较恶劣，因此，控制系统首先要保证的就是锅炉系统运行的安全性，这是首要设计原则。为了达到安全的目的，在一次仪表和二次仪表的选型上，要严格遵循行业规范，从根源上保证系统的安全。
可靠性原则：可靠性原则是针对控制系统的安全而言的，同样是为了保证锅炉的安全运行，在控制系统设计时，要注意控制的层次和相应层次的操作等级、权限。目前，国际上普遍认同的可靠控制系统分为三个等级：计算机上位监控子系统、实时控制子系统和就地强电手动操作子系统，本项目也将严格按这种方式来设计整体控制系统。
科学性原则：科学性原则是指控制系统中选用的一次、二次仪表、PLC等产品都属于目前国内和国际上的主流产品，同时，控制系统的结构是合理的，具有行业针对性的。
先进性原则：先进性原则是指在系统科学设计和元器件经济合理的前提下，要尽量保证控制系统符合国际上自动化控制系统的发展方向，保证本控制系统在5-10年内仍属于比较先进的锅炉控制系统。

五、控制方案
根据燃气锅炉的运行特点，锅炉控制系统控制采用小型分布式控制系统，本系统由一个工程师站，两个操作员站作为集中监控平台；S7-300作为锅炉及辅机控制系统，一次仪表信号分别送入PLC ，由PLC 经智能逻辑运算后驱动燃烧、循环泵等相关设备；上位系统一方面接收下位机上传的现场信号进行数据显示及报表和记录生成，另一方面，根据数据分析结果对下位机进行管理，实时监控锅炉系统运行以保证整个锅炉控制系统绝对安全可靠。拓扑图如下：
上位机 ： I／O数据处理、回路控制和顺序控制、完成面向过程的全部监测、调节和运算功能。包括温度、压力的显示、各种复杂调节和先进控制算法，各种电机的起停等控制，相关设备运行状态的监控及连锁保护等。
PLC柜：现场数据采集及简单处理、现场执行机构驱动。
操作员站及工程师站：工控机采用台湾研华品牌，P4,512MB内存，250G硬盘，DVD光驱，显示器采用22寸DELL液晶显示器
OSM交换机（1台）： MOXA；
S7-300系列PLC 1套，10寸触摸屏1台
S7-200系列PLC 3套，10寸触摸屏3台
操作台（1套）： 三工位 含坐椅。

软件技术：基于WINDOWS XP多用户操作系统的专业组态软件，可同时处理多项任务，具有远程监控功能。 主控单元的回路控制功能包括各类控制算法功能及功能模块包含用户所需各种功能模块。锅炉控制系统由若干个子系统组成，这些系统协调运行；并具有前馈特征，使锅炉能灵敏、安全、快速与稳定的运行。
六、系统构成
多锅炉、多机组集散控制系统，严格按照工业控制标准和锅炉安全要求原则设计。软硬件采用面向对象的模块化设计，安全可靠。层次设计，共三层：
●　一层----现场传感器及执行器
温度、压力、液位等一次仪表采用著名品牌器件，保证锅炉各项工况参数实时精确检测。
●　二层----现场锅炉控制柜
锅炉现场控制柜直接控制各锅炉的运行。对上接收上位机指令，对下采集数据，系统单元之间相互联系，又都具有相对的独立性．下位机（PLC控制柜+触摸屏）可以脱开上位机（工控机），进行独立操作运行，同时也可在联机状态下通过上位机进行操作监控。
●　三层----中心控制柜
完成系统的整体管理及监控，是系统的核心。对外与工作人员交互信息，对内完成监控及管理任务。按照“指令”和“数据”适时管理及控制锅炉运行。
PLC控制系统
七：下位机控制功能：
7.1：用户管理功能：设有观查员、操作员、管理员三个操作级别，具有不同的操作权限；

示意图
7.2：工作状态显示功能：
“状态”是当前控制器所处的工作状态，分别为“待命”、“报警”以及“运行”状态。并实时显示主要参数的当前值。开机后若无故障，系统处于待命状态，状态框显示为“待命”。出现故障时系统进入报警状态，状态框显示为“报警”。按“运行”键，系统进入运行状态，状态框显示当前的“运行”状态。

7.3：历史故障记录功能：控制器检测发现出故障时，除弹出显示报警画面外，故障发生的时间、故障恢复的时间和故障名称都被记录下来，可通过查阅故障记录，检查最近发生的故障记录。

示意图
7.4：实时故障记录：控制器检测到故障时，自动关闭燃烧器、给水泵等设备。弹出报警画面，报警讯响器报警，报警输出继电器闭合。按“消音”键可关闭讯响报警、报警输出继电器断开；按“复位”键，退出故障报警画面，若故障未解除，则仍保持报警状态。若故障已解除，按“复位”键，退出故障报警画面同时系统恢复为“待命”状态。

示意图

7.5：时间设置功能：

示意图
7.6：参数设置功能; 设定排烟报警温度值等设定值。此画面还显示燃烧器累计运行时间。

示意图
7.7给水泵变频控制功能：给水泵操作有“启动”、“停止”、“手动/自动”、三个按钮，同时根据用户的操作，画面动态显示给水泵的工作状态、手自动状态和主备状态。
按“变频手动/变频自动”按钮，给水泵原为手动状态就转变为自动状态，原为自动状态就转变为手动状态。变频器在手动状态下，通过“手动给速”参数设置变频器速度。在自动状态下，根据“汽包水位设定”及PID参数自动调节水泵转速。

示意图
7.8：燃烧器手自动控制功能：待命状态下，在确认无故障报警条件下可手动启动燃烧器。在主画面上按燃烧器，输入工艺员用户名及密码，可进入“燃烧器操作”画面。

示意图
7.9液位控制：液位控制由用差压变送器将模拟信号上传至PLC实现电动调节阀进行PID控制、上下限报警及连锁；高信号稳定可靠。过压强；可满足各种恶劣工业环境。
7.10除氧器控制：
1）除氧水泵控制：根据除氧器液位来控制泵的启停。
2）除氧器液位调节：根据除氧器实际液位与设定除氧器液位的差值，通过PID计算自动调节液位调节阀开度，从而保持除氧器液位在设定的液位。
3）除氧器压力调节：根据除氧器实际压力与设定除氧器压力的差值，通过PID计算自动调节压力调节阀开度，从而保持除氧器压力在设定的压力。
4）除氧器出水水温调节：根据除氧器实际出水水温与设定除氧器出水水温的差值，通过PID计算自动调节加热蒸汽调节阀开度，从而保持除氧器出水水温在设定的温度。
5）软水箱液位调节：根据软水箱实际液位联锁控制软水箱补水阀的开闭，是软水箱液位控制在要求范围之内，保证锅炉用水需要。
7.11　燃烧器控制（比例调节）
n 控制系统进入上班时检测锅炉水位，当锅炉水位正常时，才能开启燃烧器;
n 燃烧器启停由锅炉蒸汽压力控制，蒸汽压力下限、上限值由用户设定；
n 当锅内蒸汽压力低于设定的蒸汽压力下限值时，控制器输出开启燃烧器电源，燃烧器启动点火程序、同时进入燃烧负荷比例调节状态（燃烧器比例调节仪），此时由蒸汽压力直接调节燃烧负荷量；
n 当锅炉蒸汽压力大于设定的蒸汽压力上限值时，控制器输出停止燃烧信号，燃烧器进入燃烧负荷比例调节关闭状态，直至停止燃烧。
7.12本系统能直观显示和报警（声光）处理以下内容：
1) 燃烧器熄火故障与保护
2) 燃气压力高、低声光报警与保护
3) 锅炉蒸汽压力超高故障与保护
4) 锅炉水位极低故障与保护
5) 锅内水位超高故障与保护
6) 燃气的泄露故障与保护
7) 排烟温度监测与保护
8) 蒸汽压力监测与传感器故障保护
9) 系统断电监测与保护
10) 电机过载、过流监测与保护
7.13安全保护措施
n 下列情况锅炉必须紧急停炉：蒸汽压力超高故障、锅炉水位极低故障、燃烧机熄火故障、燃气压力异常（高低故障），系统出现这类故障，需人工复位才能再次运行；
n 燃烧熄火故障保护：燃烧器如果因各种原因不能正确点火或燃烧过程中出现熄火，电脑控制器“熄火故障”声光报警指示，联锁关闭燃烧器设备；
n 锅炉水位极低保护：系统运行过程中，当锅炉水位低于设定的极限低水位时，电脑控制器“水位极低故障”声光报警指示，联锁所有受控设备；
n 蒸汽超压保护：系统运行过程中，当锅炉蒸汽压力大于设定安全运行压力时，电脑控制器“蒸汽超压故障”声光报警指示，联锁所有受控设备；
n 锅炉水位极高保护：系统运行过程中，当锅炉水位高于设定的极限高水位时，电脑控制器“水位超高故障”声光报警指示，联锁给水设备；
n 燃气压力低保护：当供气压力低于燃烧器正常工作气压范围时，电脑控制器“燃气压力低故障”声光报警指示，联锁关闭燃烧器设备；
n 燃气压力高保护：当供气压力高于燃烧器正常工作气压范围时，电脑控制器“燃气压力高故障”声光报警指示，联锁关闭燃烧器设备；
n 排烟温度超温保护：系统运行过程中，当实际排烟温度超过设定的烟道超温温度时，电脑控制器“排烟超温故障”声光报警指示，联锁关闭燃烧器；
n 断电故障保护：系统运行过程中，出现供电断电系统自动切断输出设备，再次供电时，智能控制器自动处于下班状态，确保系统安全运行；
n 电机负荷保护：通过断路器和热过载继电器，保护电机设备在运行过程中的过流、过热保护。

群控系统
九：主要电气元件及传感器说明：
9.1 S7-300系列PLC SIMATIC S7-300是一种通用型的PLC，能适合自动化工程中的各种应用场合，尤其是在生产制造工程中的应用。模块化、无风扇结构、易于实现分布式的配置以及易于掌握等特点，使得S7-300在以下工业领域中实施各种控制任务时，成为一种即经济双切合实际的解决方案：
S7-300具有以下显著特点：
u 循环周期短、处理速度高
u 指令集功能强大、可用于复杂功能
u 产品设计紧凑、可用于空间有限的场合
u 模块化结构、适合密集安装
u 有不同档次的CPU、各种各样的功能
u 模块和I/O模块可供选择
§ 无需电池备份，免维护

9.2西门子触摸屏：　高分辨率宽屏显示
1、800×480 dpi 宽屏显示设计和传统屏幕相比具有更大的可视面积，使单个画面中可以显示更多的信息，让操作员具有更舒适的视觉体验
2、高分辨率使得画面更清晰，画质更细腻
LED 背光，节能降耗
1、 LED 较之 CCFL，背光板厚度降低一半左右，使精彩系列面板更轻巧。同时，操作屏亮度更高，色彩更均匀，表现力更强，可视范围提高到 140°
2、LED 背光可以降低设备能耗，结合屏保功能最大程度地延长操作屏的使用寿命
强大且丰富的通讯能力
1、PPI 通讯协议确保精彩系列面板与 S7-200 建立高速无缝的连接，和 S7-200 PLC 组成完美的小型自动化解决方案
2、集成的 RS 422/485 通讯口使精彩系列面板的通讯更加灵活，可以和市场主流的小型 PLC 建立稳定可靠的通讯连接。（三菱 FX 系列；欧姆龙 CP1 系列）
3、当采用 PPI 通讯时，通信速率高达 187.5kb/s 
高性能处理器、高速外部总线及 64M DDR 内存
1、高端的 ARM 处理器，主频达到 400MHz，使数据处理更快，画面显示更流畅
2、高速的外部总线充分发挥处理器的强大性能
3、增强的 64M DDR 内存使得画面的切换速度更快 
9.3：ABB ACS51系列变频器：
ACS510系列变频器，作为一种高品质的电机变频调速控制设备，一款杰出的低压交流传动产品。应用于工业领域，特别适合风机水泵传动，典型的应用包括恒压供水，冷却风机，地铁和隧道通风机等等。
 亮点：
完美匹配风机水泵应用，高级控制盘，用于降低谐波的专利技术；变感式电抗器，循环软起动，多点U/F曲线，超越模式，内置RFI滤波器作为标准配置，适用于第一和第二环境，CE认证。　　　　
主要性能：
完美匹配风机水泵：
·增强的PFC应用：最多可控制7（1＋6）个泵；能切换更多的泵
·SPFC：循环软起功能；可依次调节每个泵
·多点U/F曲线：可自由定义5点U/F曲线；可灵活广泛的应用
·超越模式：应用于隧道风机的火灾模式；    应用于紧急情况下
·PID调节器：两个独立的内置PID控制器：PID1和PID2，PID1可设置两套参数；通过PID2可控制一个独立的外部阀门。
更经济：
·直觉特性：噪音最优化，当传动温度降低时增加开关频率，可控的冷却风机，仅在需要时启动；可随机分布开关频率，从而降低噪音，极大改善了电机噪音，降低传动噪音并提高功效
·磁通优化：负载降低时自动降低电机磁通；极大地降低能耗和噪音
·连接性：简单安装，可并排安装，容易连接电缆，通过多种I/O连接和即插式可选件方便地连接到现场总线系统上；减少安装时间，节约安装空间，可靠的电缆连接　　
更环保：
·EMC：适用于第一及第二环境的RFI滤波器为标配；不需要额外的外部滤波器　　o电抗器：变感电抗器：根据不同的负载匹配电感量，因此抑制和减少谐波；降低总谐波 　
9.4　交流接触器（施耐德）
特技术点：LC1系列交流接触器主要用于交流50Hz或60Hz，额定工作电压至660V，在AC-3使用类别下额定工作电压为380V额定工作电流至95A的电路中，供远距离接通与分断电路之用，并可与热继电器直接插接组成电磁起动器，以保护可能发生操作过负荷的电路。接触器还可组装积木式辅助触头组、空气延时头、机械联锁机构等附件，组成延时接触器、可逆接触器、星三角起动器。
中间继电器（施耐德）
技术特点：
型式系列有动作显示灯内藏型、高容量型、二级体内藏型等；
额定操作电压(AC100/110，AC110/120，AC200/220，AC220/240) (DC100/110)；
取得UL、CSA认定及电气用品取缔法标准品；
3极、4极电弧标准装备；耐电压AC2000V。
9.5E+H电导率检测仪：微处理器控制，电导率和电阻测量变送器 ，liquisys M CLM 223/253变送器采用模块化设计，应用广泛。基本型变送其提供简单的测量和报警功能，扩展功能软件和硬件模块化后可以应用于特殊的场合，如果需要，可使用扩展模块。
产品应用
· 超纯水
· 水处理
· 离子交换
· 污水
· 反渗透
· 冷却水脱盐
E+H电导率传感器：双电极或固定电缆型测量传感器，带温度便送器，电极常数k=1/cm 测量单元带有Pt100/Pt1000温度传感器，可以在与下列仪表配合测量电导率的同时自动进行温度补偿：
产品应用
· 低电导率介质的分离（牛奶和水）
· 高电导率介质的分离（碱液和水）
· 饮用水的处理
· 污水处理
产品性能及优势
· 根据不同的设计可以应用于不同的过程和安装位置
· 可接连接头和固定电缆
· 抗化学腐蚀，抗热性和机械稳定性高
· 安装于管路和流体腔
· 一体化设计
· 带连接头入口防水等级IP 65/NEMA 4X
· 带固定电缆入口防水等级IP 68/NEMA 6P
· 已取得检查认证，符合EN 10204 3.1B
十：配置清单及报价
10.1集中控制系统：
序号
设备名称
型号
单位
数量
生产厂家
1
操作员站　主机
P4 /512MB /250GB/独立显卡256M
台
3
研华
2
操作员站　显示器
22，LCD
台
3
DELL
3
控制软件
STEP7V5.4
套
3
西门子
4
组态软件
300点 运行版
套
2
WinC V6.2

开发板
套
1
WinC V6.2
5
操作台
三工位（含座椅）
台
1
仁泰
6
交换机
10/100M
台
1
MOXA
7
UPS电源
2KVA 后备式
台
1
山特
8
打印机
A4喷墨打印机
台
1
HP
9
隔离变压器
1
正泰
10
辅材
1
仁泰
备注
所有软件均为正版

10.2配电柜：
序号
设备名称
型号
单位
数量
生产厂家
1
立式控制柜
1800*1000*450
台
1
仁泰
2
隔离开关
NH40-400/3
只
1
正泰
3
水泵控制柜电源
NM1-100S
只
3
正泰
4
PLC控制柜电源
NM1-100S
只
3
正泰
5
PLC控制柜电源
DZ47-60 D20A 3P
只
1
正泰
6
集中控制台电源
DZ47-60 C20A 2P
只
1
正泰
7
电流表
6L2 0-1000A
只
3
正泰
8
电压表
6L2 0-450V
只
1
正泰
9
互感器
BH-0.66 1000/5A
只
3
正泰
10
万能转换开关
LWZ
只
1
正泰
11
开关、按钮、指示灯

套
1
施耐德
12
铜排、电线电缆走线槽、接插件等辅材
套
1
仁泰

10.3锅炉控制柜（单台共3台）
序号
设备名称
型号
单位
数量
生产厂家
1
机柜
1800*800*600
台
1
仁泰
2
10寸彩色　触摸屏
SMART700
台
1
西门子
3
PLC
CPU226
台
1
西门子
4
模拟量输入/出模块
EM235
台
3
西门子
5
温度变送器
SWB
只
1
环工仪表
6
液位继电器
61F-GP-5N
只
1
仁泰
7
控制软件
WQ7
套
1
仁泰
8
以太网模块
CP243-1
只
1
西门子
9
给水调节阀电源
DZ47-60/20/3/D
只
2
正泰
10
控制电源
DZ47-60/10/1/C
只
1
正泰
11
电源
DZ47-60/10/1/C
只
2
正泰
12
电源
DZ47-60/10/2/C
只
1
正泰
13
变压器
BK100
只
1
正泰
14
中间继电器
RXM2LB2P7
只
18
施耐德
15
接线端子
UK3N
片
100
瑞奇
16
开关、按钮、指示灯
套
1
施耐德
17
稳压电源

18
走线槽、电线、电缆等辅材
套
1
仁泰

10.4公共部分控制柜：
序号
设备名称
型号
单位
数量
生产厂家
1
立式控制柜
1800*1000*450
台
1
仁泰
2
10寸　触摸屏
SMART1000
台
1
德国西门子
3
可编程序控制器CPU
CPU315-2DP
台
1
德国西门子
4
电源模块
PS307
块
1
德国西门子
5
128K存储卡
6ES7953-8LG10-0AA0
块
1
德国西门子
6
数字量输入模块 DI32
SM321
块
1
德国西门子
7
数字量输出模块 DO16
SM322
块
1
德国西门子
8
模拟量输入模块 8AI
SM331（光电隔离）
块
6
德国西门子
9
模拟量输出模块　4AO
SM332
块
3
德国西门子
10
以太网通讯模块
CP343-1
块
1
德国西门子
11
安装底板
480mm
块
2
德国西门子
12
联接头

套
1
德国西门子
13
20/40针联接器
/
只
11
德国西门子
14
直流电源
24V
只
1
德国西门子
15
总断路器
C20A 2P/1P
只
2
正泰
16
中间继电器
RXM系列
只
20
施耐德
17
转换开关、指示灯
XB系列
批
1
施耐德
18
接线端子
UK3N
片
500
瑞奇
19
控制柜附材
套
1
仁泰
20
PLC控制柜控制软件
WQ7
套
1
仁泰

10.5水泵控制柜：
序号
名称
型号
单位
数量
品牌
1
总空开
NM1-100S
只
1
正泰
2
4台15KW给水泵变频控制
DZ47-60 D50A
只
4
正泰
3
ACS510-15KW
只
4
ABB
4
5.5KW除氧泵控制
DZ47-60 D16A
只
3
正泰
5
LC1E18M5N 220V 线圈
只
3
施耐德
6
LRE16N 9-13A
只
3
施耐德
7
阀门电源
DZ47-60 D16A
只
11
正泰
8
中间继电器

只
4
施耐德
9
开关按钮指示灯

套
1
施耐德
10
机箱
1800*1000*450
台
1
仁泰
11
接线端子
UK3/6/10N
片
120
瑞奇
12
辅材
套
1
仁泰

10.6公共部分传感器：
序号
测点
型号
规格
数量
品牌
1
除氧器用蒸汽流量
孔板
DN100
1
江阴宏达
2
差压变送器
3051外形
1
香港上润
3
软水箱进口流量
孔板
DN100
1
江阴宏达
4
差压变送器
3051外形
1
香港上润
5
自来水入口流量
孔板
DN80
1
江阴宏达
6
差压变送器
3051外形
1
香港上润
7
除氧器蒸汽温度
WZP-231
M27*2 L/I=350/200
2
上海仪表
8
除氧器蒸汽压力
P21
0-1.6MPa
2
E+H
9
锅炉蒸汽高压分汽缸压力
P21
0-2.5MPa
1
E+H
10
换热器压力
P21
0-2.5MPa
4
E+H
11
换热器温度
WZP-231
M27*2 L/I=250/100
4
上海仪表
12
除氧器压力
P30
0-40KPa
2
E+H
13
除氧水泵出口压力
P21
0-2.5MPa
1
E+H
14
除氧头温度
WZP-231
M27*2 L/I=350/200
2
上海仪表
15
软水箱液位
UHZ
磁翻板液位计　远传式 L=1500
1
国产
16
锅炉进水压力
P21

1
E+H
17
定期排污罐液位
UHZ
磁翻板液位计　远传式 L=1000
1
国产
18
连续排污罐液位
UHZ
磁翻板液位计　远传式 L=600
1
国产
19
连续排污罐压力
P21
0-1.6MPa
1
E+H
20
除氧器液位
UHZ
磁翻板液位计　远传式 L=1000
2
国产
21
除氧器蒸汽入口电动调节阀

DN65
2
西门子
22
除氧器蒸汽入口电动调节阀

DN40
2
西门子
23
换热器电动阀控制

DN80 蝶阀
3
西门子
24
除氧器入口电动阀

DN40
2
西门子
25
软水箱入口电动阀

DN100
1
西门子
26
厂区各支路蒸汽流量
/
/
6
现场已有

10.7锅炉部分传感器：
序号
测点
型号
单位
数量
品牌
1
排烟温度
WZP-231
台
3
上海仪表
2
蒸汽超压报警
KP5
台
3
丹佛斯
3
燃气压力
P30
支
3
Ｅ+Ｈ
4
水位报警
L=350 PN2.5
台
3
国产
5
汽包液位
双室平衡容器L=350 PN2.5
台
3
国产
6
(-3.5至０KPa)
台
3
香港上润
7
锅炉给水电动三通阀
　DN50
台
3
西门子
8
排污电动调节阀
　DN65
台
3
西门子
10
表面排污电磁阀
DN40　
台
3
西门子
11
锅炉给水蒸汽流量
/
套
3
现场已有
12
锅炉出口蒸汽流量
/
套
3
现场已有

10.8分析仪：
序号
测点
型号
单位
数量
品牌
1
就地仪表箱
约400*300*200
台
8
仁泰
2
PH值
CPS11D-7AA41
台
4
E+H
3
CM223-IS0005
台
4
E+H
4
电导率
CLS21-C1E4A
台
1
E+H
5
CLM223-CS0110
台
1
E+H
6
浊度
CUS31-W4S
台
1
E+H
7
CUM223-TS0110
台
1
E+H
8
氯根测试器
CCA250-A0
台
1
E+H
9
CCS140-N

1
E+H
10
CCM223-ES0110
台
1
E+H
11
溶解氧含量测试仪
COS41-4F
台
1
E+H
12
COM223-DS0110
台
1
E+H

10.9 上位系统设计：
10.9.1项目概述
原动力能源集中监控系统监控内容包括：
配电自动控制系统、空压自动控制系统、真空自动控制系统、软水设备自动控制系统、换热设备自动控制系统等。
现拟增加锅炉自动控制系统，这样通过集中监控系统的监控管理软件可对各个监控系统的有关数据（包含全厂的能源消耗，水、电、汽、气的计量数据）进行统一管理，并为全厂的计算机集成管理系统打下基础。
锅炉自动控制系统总体设计思路为：“集中管理，监控全面，计量明确，高效可靠，必须与原能管系统各项功能保持一致”。
10.9.2 设计、制造和安装调试范围
锅炉监控系统的内容包括：锅炉监控系统的计算机的编程、PLC的编程、控制柜的制作、器件的安装、线路的敷设和较好的融入原系统等正常运行之前所进行的一切制造及安装调试等服务。
10.9.3设计目标
卷烟厂动力能源管理自动控制系统增加了锅炉系统以后，可以使整个能源管理的控制功能更加完备，根据动力能源设备的自身特点，实时监控其运行参数，监测和处理故障，记录和处理相关数据，从而实现动力能源设施的的无人值守和集中维护，提高设备维护的效率和可靠性，减少维护人员的工作。
10.9.4系统组成
锅炉房值班控制室现场设置为2台监控/控制计算机；并新增1台工程师

17

10.9.5网络结构
锅炉监控系统采用三层结构，即信息管理层（监控中心）、过程控制层 、现场设备层。
10.9.6监控管理层（控制室内监控/控制计算机、工程师站及动力能源监控中心）
采用10M/100Mbps自适应以太网，支持TCP/IP协议，可方便与工厂MIS系统联网。
拟增加：
锅炉系统操作员站：在锅炉房值班控制室现场设置2台监控/操作计算机，作为锅炉系统操作员站完成对锅炉系统的监控/控制，并通过工业以太网（光纤环网）与监控中心系统服务器连接。通常情况下，在值班室内完成对锅炉系统的职守和监控，在现场无人的情况下可由监控中心接管该系统的监控功能。
锅炉系统工程师站：在锅炉房值班控制室现场设置1台管理/工程师站，完成锅炉系统维护管理功能。
10.9.7过程控制层
过程控制层需采用100M工业以太网，过程控制层配置采用光电交换模块OSM，OSM之间可以通过光纤构成冗余环网，从而提高了抗干扰能力，保障了网络可靠性。
在锅炉子系统设置西门子S7 300 PLC作为主控制器； PLC、触摸屏之间通过以太网或总线通讯，配置工业以太网卡CP343-1及光电交换模块OSM，通过SIMATIC NET工业以太网络接入能管中心SCADA服务器；操作站与PLC之间通过SCADA服务器进行数据交换，实现对锅炉系统的集中监控和管理。具体设置如下：
序号
分系统
主控制器
安装位置
1
锅炉
CPU315-2DP
锅炉房内锅炉系统主控制柜
锅炉系统现场监控计算机，配置普通以太网卡即可,通过工业以太网与监控中心SCADA服务器进行数据交换，实现对系统的集中监控和管理。
10.9.8 现场设备层
以Profibus-DP为主要选择，连接系统前端主设备控制器和触摸屏、变频器、软启动器等设备，数据通讯速率较快，从而保证了系统数据采集的准确性和实时性。
采用支持Profibus-PA现场总线的仪表，PA总线仪表通过IM157（DP/PA LINK），接入Profibus-DP网络。
10.9.9锅炉系统本地操作员站
只有锅炉系统控制室内远程/本地操作员站可进行操作，能管中心只能监控不能操作，保障系统操作的安全性。
锅炉房内集中控制
上位控制计算机
控制计算机采用名牌产品研华。显示器选用21‘寸三星液晶显示器，软件平台采用IFIX组态中文环境工控软件。该软件平台可使得系统具有最合理的配置和丰富的人机对话功能。以此为平台的xxxx公司的系统控制软件，具有各种曲线、图表、动画画面、立体画面和动态画面，具有强大的数据记录和处理功能。动态画面和实时数据相结合，配以xxxx公司先进的算法软件，使其系统控制性能得到进一步提高。

上位机组成
上位机包括：台湾研华工业专用计算机、22’彩色液晶显示器、UPS电源等等。控制计算机是全体锅炉组的中心系统。其具有以下功能和特点：
友好的人机界面
工作人员通过鼠标和键盘操作，控制以及查询各个设备的状态，xxxx公司独有的工控机声光报警功能在计算机响应工作人员操作、进入新的画面和设备改变工作状态时，就会发出相应的声光提示，当发生故障报警时，也会发出相应的报警，从而操作更加简单。

图形化显示
系统采用动画、图形动态反映系统的运行，对各种数据和参数作出动态分析，生成动态运行曲线显示在屏幕上。

监控画面(示意图)
自动数据采集、处理
系统执行操作人员的指令，并且收集来自下位机的所有状态，分析生成动态运行数据，自动存入数据库，据此系统进行各类情况的分析，使锅炉处于最佳的运行状态。

曲线画面

负荷调节（多台锅炉并联运行）
上位机除随时对单台锅炉的运行状态进行全面跟踪显示外，还根据系统负荷的变化，对下位机及各台锅炉进行投运和停止控制，以实现系统的负荷调节，在满足系统供热工艺要求的同时，最大限度地节能。

故障跟踪监控
对从下位机送来的有关锅炉运行信息进行故障跟踪监控，一旦任意一台锅炉出现不正常的情况，立即显示发生故障的锅炉画面，显示出故障的性质和部位以及发生时间，并将故障的具体数据通过打印机打印出故障报表。
同时，计算机也将所有的故障信息自动存挡，作为重要的历史数据以供随时查询。

报警窗口

报表以及数据打印
系统能够很方便地产生各类报表，查询以及维护数据库。配备美国惠普打印机，专门用来打印锅炉在运行中产生的实时数据记录、历史数据记录和故障报表。打印可以及时打印和定时打印。

实时数据报表画面

系统安全分级
系统具有分级安全管理功能，非法用户不能对系统进行修改和操作，以保证系统的运行安全。

密码输入画面

系统通讯网络
锅炉控制器与本集中监控系统采用以太网通讯协议，通过PLC下位机控制柜将锅炉的运行工况、重要参数、重要数据和报警记录等上传至上位机，方便管理人员实现对锅炉操作系统的实时监测、集中控制，实现现代化的管理。

10.9.10能管中心系统新增软件功能
锅炉系统集成到动力能源监控管理系统后，增加下功能：
1）操作者可方便地进入锅炉子系统画面；监控分画面采用动态组态图；实时显示总画面、锅炉子系统工艺流程图、报警画面、回路控制动态画面、动态显示锅炉子系统和设备工况、工艺参数。
2）实时通过动态的锅炉设备外形模拟画面反映设备运行状况；
3）根据不同操作人员的不同操作权限设定锅炉控制系统参数及对所有锅炉进行远程遥控操作；
4）实时采集锅炉系统监控单元的数据、实时查询运行参数、实时接收各监控单元报警信息、能源消耗数据等进行统一存储，形成一个完善的数据信息库。
5）锅炉系统故障自诊断和报警：当有关参数超限报警及设备故障报警，会发出声光提示，报出机组编号、位置、设备发生故障日期、时间等，设有报警记录，中文显示并可实时指令打印；
6）锅炉历史数据的纪录显示，如停机时间，运行时间、故障时间、故障频率等显示，控制回路中设定值与实际测量值的显示及打印；
7）系统提供WEB发布功能，允许授权用户在全厂网络连接到的任何地方观察监控锅炉系统的过程、图形和数据。
8）实时进行锅炉系统数据采集、处理和历史数据的各种统计、计算以及数据存储功能。
9）完成锅炉系统的生产管理、生产调度、能源消耗统计、成本核算等功能，并自动生成相关的日、月、年报表。
10）完成锅炉设备信息查询、故障及维护保养情况的录入、分析、统计和查询，有效作业率统计和查询等，并自动生成相关报表。
11）可实现全厂能源（包括水、电、气、汽）生产和耗用情况的科学计量和管理。
12）提供WEB发布功能，允许授权用户在全厂网络连接到的任何地方观察锅炉子系统监控系统的过程、图形和数据。
13) 通过工控系统的应用，能使锅炉运行的参数实现无人值守情况下的自动采集，以起到实时监控及数据分析的作用。
14）对锅炉系统设定权限，根据权限的不同，实现各层次的管理。
15）系统管理子系统新增功能:
a）锅炉系统配置：菜单设置、窗体设置
b）锅炉系统维护：字典数据维护、员工信息维护、登录日志、错误日志、数据备份
c）锅炉权限设置：用户管理、角色管理、
d）锅炉浏览管理：设备运行WEB数据浏览、管网图管理、电气图管理、网络图管理
16）生产管理子系统新增功能:
1）锅炉操作记录：2）锅炉运行记录： 3）锅炉警告记录： 4）锅炉工艺参数分析： 5）锅炉生产调度：操作指令下达、生产工艺指标下达、生产计划查询、接受指令查询接