一.計算機自控系統(tǒng)方案介紹

　　1. 系統(tǒng)概述

　　本系統(tǒng)為是一套比較完善的雙機熱備鍋爐計算機控制系統(tǒng)，以提高鍋爐控制系統(tǒng)的安全性能和控制水平。

　　2. 系統(tǒng)功能介紹

　　a. 系統(tǒng)結構

　　系統(tǒng)分為以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路和RS485數(shù)據(jù)鏈路兩大部分。I/O采集控制模塊和流量積算儀由RS485S數(shù)據(jù)鏈路通過一臺串口設備服務器進如上位以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路并通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)送至各臺監(jiān)控計算機。兩套計控系統(tǒng)的監(jiān)控計算機和串口設備服務器共同構成一個100M的以太網(wǎng)路數(shù)據(jù)鏈路。該方案的優(yōu)點是：

　　◇實現(xiàn)了信號采集、控制輸出通計算機監(jiān)控的分網(wǎng)結構，確保了上位監(jiān)控計算機互為熱備功能的完全實現(xiàn)，大大提高了系統(tǒng)的安全性能。

　　◇便于系統(tǒng)的擴展并提供了通工廠管理層聯(lián)接的接口，方便了系統(tǒng)的擴展和升級。

　　★數(shù)據(jù)信號的采集和控制輸出：

　　系統(tǒng)采用了RM 4000系列遠端數(shù)據(jù)采集與控制模塊，通過RS485串口數(shù)據(jù)通訊模式與串口設備服務器相連，并通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)送至各臺監(jiān)控計算機。根據(jù)現(xiàn)場的實際工藝情況，由于兩套鍋爐系統(tǒng)總共需要大約四十多塊RM400系列采集控制模塊和流量積算儀表，且系統(tǒng)除了完成一般的數(shù)據(jù)采集任務還需實現(xiàn)鍋爐實時控制輸出。所以根據(jù)我公司工程經(jīng)驗，并鑒于RM采控模塊和流量積算儀本身需分網(wǎng)聯(lián)接，我們將這些模塊和儀表分成四部分，分別為#1鍋爐熱工信號、#2鍋爐熱工信號、#1、2鍋爐調(diào)節(jié)信號和#1、2鍋爐流量積算信號，以確保快速的信號采集和控制輸出速度。

　　★上位監(jiān)控計算機：

　　兩臺上位監(jiān)控計算機和串口設備服務器共同構成了一個100M的以太網(wǎng)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)鏈路。這兩臺上位監(jiān)控計算機通過以太網(wǎng)絡穩(wěn)定快速地采集到由串口設備服務器發(fā)來的兩套鍋爐熱控信號并相互之間交換數(shù)據(jù)。通時每臺監(jiān)控計算機分別是所轄鍋爐的主控制機，同時也是另一臺鍋爐的從控制機。

　　b. 雙機冗余熱備

　　在單主機系統(tǒng)中，當計算機出現(xiàn)檢修或故障時，整個系統(tǒng)都將停止運行，這將給生產(chǎn)造成損失和麻煩。為了克服這種局限，我們利用鹽化廠將新建的和已有的兩套鍋爐計算機控制系統(tǒng)實現(xiàn)兩機的相互冗余熱備，構造一種比較可靠的控制系統(tǒng)。

　　★雙機冗余構造思想：

　　主機和從機通過HUB集線器實現(xiàn)以太網(wǎng)網(wǎng)絡連接，正常情況下主機處于工作狀態(tài),從機處于監(jiān)視狀態(tài)，一旦從機發(fā)現(xiàn)主機異常，從機將會在很短的時間之內(nèi)代替主機，完全實現(xiàn)主機的控制功能，當主機修復, 重新啟動后，從機檢測到了主機的恢復，會自動將主機丟失的數(shù)據(jù)拷貝給主機，同時從機將重新處于監(jiān)視狀態(tài)。這樣即使是發(fā)生了事故,系統(tǒng)也能保存一個相對完整的數(shù)據(jù)庫、報警信息和歷史數(shù)據(jù)等。

　　★實時數(shù)據(jù)的冗余實現(xiàn)：

　　正常工作時,主機和從機分別由以太網(wǎng)絡，通過串口設備服務器采集的各模塊和流量計算儀的數(shù)據(jù)信號。兩臺監(jiān)控計算機有相同的實時數(shù)據(jù)庫但從機不參與控制。從機與主機之間的監(jiān)聽采取請求與應答的方式，從機以一定的時間間隔向主機發(fā)出請求，主機應答表示工作正常，主機如果沒有作出應答，從機將切斷主機的控制數(shù)據(jù)傳輸，改由從機完成。通過這種方式實現(xiàn)了實時數(shù)據(jù)的熱備。

　　★ 歷史數(shù)據(jù)的冗余實現(xiàn)：

　　圖二、歷史數(shù)據(jù)的冗余實現(xiàn)

　　雙機冗余時主機從機分別保存歷史數(shù)據(jù)，當主機失效時，從機代替主機進行數(shù)據(jù)采集，同時繼續(xù)保存從下位機上傳的數(shù)據(jù)。當主機重新恢復，從機監(jiān)測到主機的存在，首先從機停止下位機采集數(shù)據(jù)，并通過網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流從主機獲取數(shù)據(jù);然后從機通過比較主機與從機的歷史數(shù)據(jù)庫，向主機的數(shù)據(jù)庫拷貝其丟失的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)了歷史數(shù)據(jù)庫之間的熱備。結構示意見圖二。

　　c. 計算機控制系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能

　　1， 實現(xiàn)整個鍋爐系統(tǒng)信號采集;

　　2， 采用先進的計算機控制理論，實現(xiàn)鍋爐系統(tǒng)自動化控制;

　　3， 自動監(jiān)測報警事件;

　　4， 手自動雙向無擾動切換;

　　5， 在線修改控制參數(shù);

　　6， 全漢化人性的操作員畫面;

　　7， 系統(tǒng)聲光報警;

　　8， 雙機冗余熱備;

　　3. 實現(xiàn)的主要技術指標

　　1) 水位控制誤差 < ±10mm ;

　　2) 汽包壓力誤差 < ±0.05Mpa;

　　3) 蒸汽流量 < 20%;

　　4) 主蒸汽溫度控制< ±10 ℃;

　　5) 給水壓力控制<±0.1Mpa

　　4. 主要控制和采集過程參數(shù)：

　　★除氧器蒸汽調(diào)節(jié)閥前壓力指示;補給水管壓力指示;生產(chǎn)返回水管壓力指示;減溫水流量指示;煙氣含氧量指示。

　　★主蒸汽管流量積算;給水流量積算;蒸汽管流量記錄、積算。

　　★除氧器壓力指示、調(diào)節(jié)、報警(高限);汽包水位記錄、調(diào)節(jié)、報警;鼓風機引風機風門控制;除氧器水箱液位指示調(diào)節(jié);煤量計量控制。

　　5. 控制回路的方案介紹：

　　a.汽包水位調(diào)節(jié)：

　　采用針對鍋爐的先進控制方案，建立相應的數(shù)學模型，使控制達到ZUI優(yōu)化。系統(tǒng)由計算機實現(xiàn)了三沖量控制，這是一個前饋-反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)。它對蒸汽流量和給水流量進行了前饋調(diào)節(jié)，從而更加穩(wěn)定了汽包水位。

　　b.過熱蒸汽系統(tǒng)調(diào)節(jié)：

　　通過控制減溫水流量來保證過熱器出口溫度在允許的范圍之內(nèi)，并保證管壁溫度不超過允許的工作溫度。

　　c.運用計算機PID控制技術，實現(xiàn)保證除氧器水位和壓力的穩(wěn)定。

　　6. 系統(tǒng)主要設備介紹：

　　a.上位監(jiān)控計算機

　　選用研華原裝IPC-610工業(yè)控制計算機，具有如下特點。

　　◇Socket370 架構支持的PⅢ866主頻CPU。

　　◇ISA驅(qū)動能力高大64mA，方便今后機箱內(nèi)板卡擴展。

　　◇板上帶充裕的I/O口，具體如下：

　　2個RS232口，16C650兼容UARTS,可達115.2Kbps;

　　1個SPP/EPP/ECP 并口;

　　2個FDD接口;

　　2個USB接口;

　　1個PS/2口;

　　◇ 帶看門狗定時器可編程 63級，以防主機死機。

　　b.工業(yè)級串口設備服務器：

　　下位采集模塊和流量積算儀通過該設備服務器聯(lián)到上位以太網(wǎng)上，以實現(xiàn)上位主從監(jiān)控計算機數(shù)據(jù)采集和控制輸出。本系統(tǒng)選用蘇州MOXA(摩莎)公司DE-332/230V產(chǎn)品，具有如下特點：

　　◇一塊卡帶四個RS-485接口和一個以太網(wǎng)接口，滿足本系統(tǒng)需要。

　　◇帶光電隔離保護(高達2KV),保證系統(tǒng)安全;

　　◇具有根據(jù)數(shù)據(jù)流向自動控制功能，在硬件上就實現(xiàn)了控制RS-485數(shù)據(jù)半雙工流向;

　　◇ 內(nèi)置終端電阻，無阻抗匹配問題;

　　c.遠端數(shù)據(jù)采集和控制模塊：

　　采用了RM4000系列模塊，特點如下：

　　◇內(nèi)置微處理器，進行信號的處理和轉(zhuǎn)換;

　　◇提供各種AIO/DIO的選擇類型;

　　◇具備RS485通信功能，布線方便，傳輸距離遠，信號穩(wěn)定。

　　◇ 寬溫工作(0-70℃)，具有導軌、面板、堆疊多種安裝方式選擇，方便現(xiàn)場就地安裝。

　　7.控制組態(tài)軟件介紹：

　　該項目我們選用的是力控® pLerine監(jiān)控組態(tài)軟件。力控®pLerine組態(tài)軟件在鍋爐計控系統(tǒng)中已獲成功運行。軟件特點如下：

　　力控® pLerine組態(tài)軟件是一個通用的工業(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件，具有高度應變能力和可伸縮結構的管控一體化數(shù)據(jù)平臺，力控®采用了分布式實時數(shù)據(jù)庫和分布式結構，保證了軟件的穩(wěn)定性和可靠性，使軟件在整體上達到了world先進水平。

　　★ 系統(tǒng)安全性

　　力控®吸收了DCS控制軟件的思想精華，并經(jīng)歷了大量復雜工程應用的嚴峻考驗，提供了完備的安全保護機制和報警、事件記錄功能。徹底解決了許多組態(tài)軟件存在的不穩(wěn)定或死機問題，為用戶解除了后顧之憂。

　　★ 實時性

　　力控®實時數(shù)據(jù)庫引擎內(nèi)部處理周期為1ms，I/O通信ZUI小周期為1ms，HMI內(nèi)部處理周期為1ms，完全達到工程的實際需要。

　　★ 開放性

　　力控®為開發(fā)式體系結構，全面支持DDE、OPC、ODBC/SQL等標準。以OLE、COM/DCOM、動態(tài)鏈接庫等多種形式提供外部訪問接口，便于用戶利用各種工具進行二次開發(fā)。

　　★ 控制策略生成器

　　控制策略生成器是面向控制的新一代軟件邏輯自動化控制軟件，采用符合IEC1131-3標準的圖形化編程方式，提供包括：變量、數(shù)學運算、邏輯功能、程序控制、常規(guī)功能、控制回路、數(shù)字點處理等在內(nèi)的十幾類基本運算塊，內(nèi)置常規(guī)PID、比值控制、開關控制、斜坡控制等豐富的控制算法。同時提供開放的算法接口，可以嵌入用戶自己的控制程序。控制策略生成器與力控®的其它程序組件可以無縫連接。