工业锅炉是生产过程中的重要动力设备。在石油化工领域,它的主要作用是向各生产装置提供所需要的合格蒸汽,其控制质量的优劣不仅关系到锅炉自身运行的效果,而且还将直接影响到相关装置生产过程的稳定性。
下面介绍某电厂锅炉控制系统改造项目。
一、主要功能描述
热电分厂3#、4#锅炉控制系统的操作站为两台INTEL工控机、WINDOWS 2000操作系统,组态软件为INTOUCH8.0www.cechina.cn,下位机PLC是S7-300。
针对原系统不同程度存在的一些问题,提出了改造的要求,归纳起来主要有以下三个方面的内容:
1 .更新操作站,实现双机冗余操作,具有在线热备份功能,解决Y2K问题。
2 .监控软件设计,增加报表打印、班组核算、流量计算、报警参数查询等功能。在保持原操作画面
风格的情况下,重组监控画面,方便参数修改。泰阳3.压力等采集点和控制点。根据锅炉运行状况,能够随时进行手动、自动、串级三种控制方式的无扰动切换。
两台操作站中,一台作为主机,另一台作从机。当系统首次启动时,只有主机与PLC建立
二、软件设计说明
操作站组态
(1)报表打印
利用组态软件中的“历史报表”工具,可以方便地实现报表打印功能。
在“数据表”上可以设定报表打印的时间范围、时间间隔和时间输出的格式;点名是DB中的变量参数名,填写时必须和DB数据库中的变量相对应;格式是用来定义报表中数据长度和小数的位数,如5.2为5位字符长,小数点后有2位小数。
(2)班组核算
班组核算制是目前国内各企业普遍采用的一种经济管理方式。它是把实际生产中的有关参数取出来,然后按企业确定的核算公式进行计算,从而得到本班组一定时间内的经济效益。随着计算机控制系统的普遍应用,管控一体化的要求也日益增加,用数采系统得到的生产数据直接参与核算,不仅消除了繁琐的人工计算过程和工作强度,而且极大地提高了管理水平。下面着重介绍在该系统中实现班组核算的一般方法。
班组核算是根据送出的蒸汽数量、消耗的煤、油、水等数量,经过核算公式计算,得出一段时间内的经济效益及各岗位的费用支出CONTROL ENGINEERING China版权所有,然后根据用户的要求定时打印班组核算表,并利用数据库DB把相关参数保存起来。极大地方便了企业对生产的监督。
三、PLC控制算法设计
锅炉设备是一个复杂的控制对象,主要输入变量是负荷、锅炉给水、燃料量、减温水、送风和引风等;主要输出变量是汽包水位、蒸汽压力、炉膛负压、过剩空气等。因输入变量与输出变量相互关联CONTROL ENGINEERING China版权所有,如果蒸汽负荷发生变化,必将会引起汽包水位、蒸汽压力和过热蒸汽温度的变化。所以说锅炉是一个多输入、多输出且相互关联的控制对象,本控制系统将其分为送风系统、炉膛负压系统、磨煤热风系统、汽包水位系统、汽包压力和主汽温度系统几部分。
以汽包水位系统为例,受控变量是汽包水位,操纵变量是给水流量。它主要考虑汽包内部的物料平衡www.cechina.cn,使给水量适应锅炉的蒸发量,维持汽包中水位在工艺允许范围之内,这是保证锅炉、汽轮机安全运行的必要条件之一,是锅炉正常运行的重要指标。
1. 汽包水位的动态特性
a.蒸汽负荷(蒸汽流量)对水位的影响,即干扰通道的动态特性。主要是在蒸汽量突然增加时,产生假水位现象。
b.给水流量对水位的影响,即控制通道的动态特性。当给水时,给水温度和汽包内的水温相差很大,所以给水量增加后,使汽包中汽泡含量减少,导致水位下降
c.锅炉排污、吹灰等对水位也有影响。
2. 控制方法
基于汽包水位的特性,我们采用串级控制系统。因本系统受控对象有较大滞后,主控制器采用PID控制。
a.减少干扰对主回路的影响控制工程网版权所有,可由副回路控制器予以校正。
b.由于副回路的存在减少了相位滞后,从而改善了主回路的响应速度。
c.对控制阀特性的变化具有较好的鲁棒性。
d.副回路可以按照主回路的需求对对象实施精确控制.
实际PLC的控制程序采用主副回路进行串级控制,即主回路的输出做为副回路的设定值,经副回路输出作用于被控对象。也可以不用副回路只用主回路形成单回路调解,或手动操作完成。