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　　一．計(jì)算機(jī)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(jī)熱備鍋爐計(jì)算機(jī)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(jié)構(gòu)

　　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(shè)備服務(wù)器進(jìn)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(jì)算機(jī)。兩套計(jì)控系統(tǒng)的監(jiān)控計(jì)算機(jī)和串口設(shè)備服務(wù)器共同構(gòu)成一個100M的以太網(wǎng)路數(shù)據(jù)鏈路。該方案的優(yōu)點(diǎn)是：

　　實(shí)現(xiàn)了信號采集、控制輸出通計(jì)算機(jī)監(jiān)控的分網(wǎng)結(jié)構(gòu)，確保了上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)互為熱備功能的完全實(shí)現(xiàn)，大大提高了系統(tǒng)的安全性能。

　　便于系統(tǒng)的擴(kuò)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(kuò)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(yuǎn)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(shè)備服務(wù)器相連，并通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)送至各臺監(jiān)控計(jì)算機(jī)。根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)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(wù)還需實(shí)現(xiàn)鍋爐實(shí)時控制輸出。所以根據(jù)我公司工程經(jīng)驗(yàn)，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(jì)算機(jī)：

　　兩臺上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)和串口設(shè)備服務(wù)器共同構(gòu)成了一個100M的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路。這兩臺上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過以太網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定快速地采集到由串口設(shè)備服務(wù)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(jì)算機(jī)分別是所轄鍋爐的主控制機(jī)，同時也是另一臺鍋爐的從控制機(jī)。

　　b. 雙機(jī)冗余熱備

　　在單主機(jī)系統(tǒng)中，當(dāng)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)檢修或故障時，整個系統(tǒng)都將停止運(yùn)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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兩機(jī)的相互冗余熱備，構(gòu)造一種比較可靠的控制系統(tǒng)。

　　雙機(jī)冗余構(gòu)造思想：

　　主機(jī)和從機(jī)通過HUB集線器實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接，正常情況下主機(jī)處于工作狀態(tài),從機(jī)處于監(jiān)視狀態(tài)，一旦從機(jī)發(fā)現(xiàn)主機(jī)異常，從機(jī)將會在很短的時間之內(nèi)代替主機(jī)，完全實(shí)現(xiàn)主機(jī)的控制功能，當(dāng)主機(jī)修復(fù), 重新啟動后，從機(jī)檢測到了主機(jī)的恢復(fù)，會自動將主機(jī)丟失的數(shù)據(jù)拷貝給主機(jī)，同時從機(jī)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(shí)時數(shù)據(jù)的冗余實(shí)現(xiàn)：

　　正常工作時,主機(jī)和從機(jī)分別由以太網(wǎng)絡(luò)，通過串口設(shè)備服務(wù)器采集的各模塊和流量計(jì)算儀的數(shù)據(jù)信號。兩臺監(jiān)控計(jì)算機(jī)有相同的實(shí)時數(shù)據(jù)庫但從機(jī)不參與控制。從機(jī)與主機(jī)之間的監(jiān)聽采取請求與應(yīng)答的方式，從機(jī)以一定的時間間隔向主機(jī)發(fā)出請求，主機(jī)應(yīng)答表示工作正常，主機(jī)如果沒有作出應(yīng)答，從機(jī)將切斷主機(jī)的控制數(shù)據(jù)傳輸，改由從機(jī)完成。通過這種方式實(shí)現(xiàn)了實(shí)時數(shù)據(jù)的熱備。

　　歷史數(shù)據(jù)的冗余實(shí)現(xiàn)：

圖二、歷史數(shù)據(jù)的冗余實(shí)現(xiàn)

　　雙機(jī)冗余時主機(jī)從機(jī)分別保存歷史數(shù)據(jù)，當(dāng)主機(jī)失效時，從機(jī)代替主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，同時繼續(xù)保存從下位機(jī)上傳的數(shù)據(jù)。當(dāng)主機(jī)重新恢復(fù)，從機(jī)監(jiān)測到主機(jī)的存在，首先從機(jī)停止下位機(jī)采集數(shù)據(jù)，并通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流從主機(jī)獲取數(shù)據(jù)；然后從機(jī)通過比較主機(jī)與從機(jī)的歷史數(shù)據(jù)庫，向主機(jī)的數(shù)據(jù)庫拷貝其丟失的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)了歷史數(shù)據(jù)庫之間的熱備。結(jié)構(gòu)示意見圖二。

　　c. 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能

　　1，      實(shí)現(xiàn)整個鍋爐系統(tǒng)信號采集；

　　2，      采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制理論，實(shí)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(jī)冗余熱備；
  
　　3. 實(shí)現(xiàn)的主要技術(shù)指標(biāo)

　　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(bǔ)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(fēng)機(jī)引風(fēng)機(jī)風(fēng)門控制；除氧器水箱液位指示調(diào)節(jié)；煤量計(jì)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(jìn)控制方案，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，使控制達(dá)到最優(yōu)化。系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)實(shí)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(jìn)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(yùn)用計(jì)算機(jī)PID控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)保證除氧器水位和壓力的穩(wěn)定。
 
　　6. 系統(tǒng)主要設(shè)備介紹：

　　a.上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)

　　選用研華原裝IPC-610工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，具有如下特點(diǎn)。

　　Socket370 架構(gòu)支持的PⅢ866主頻CPU。

　　ISA驅(qū)動能力高大64mA，方便今后機(jī)箱內(nèi)板卡擴(kuò)展。

　　板上帶充裕的I/O口，具體如下：

　　2個RS232口，16C650兼容UARTS,可達(dá)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(jī)死機(jī)。

　　b.工業(yè)級串口設(shè)備服務(wù)器：

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

　　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(hù)（高達(dá)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(shí)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(yuǎn)端數(shù)據(jù)采集和控制模塊：

　　采用了RM4000系列模塊，特點(diǎn)如下：

　　內(nèi)置微處理器，進(jìn)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(yuǎn)，信號穩(wěn)定。

　　寬溫工作（0－70℃），具有導(dǎo)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(xiàng)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(jì)控系統(tǒng)中已獲成功運(yùn)行。軟件特點(diǎn)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(yīng)變能力和可伸縮結(jié)構(gòu)的管控一體化數(shù)據(jù)平臺，力控?采用了分布式實(shí)時數(shù)據(jù)庫和分布式結(jié)構(gòu)，保證了軟件的穩(wěn)定性和可靠性，使軟件在整體上達(dá)到了世界先進(jìn)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(fù)雜工程應(yīng)用的嚴(yán)峻考驗(yàn)，提供了完備的安全保護(hù)機(jī)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(jī)問題，為用戶解除了后顧之憂。

　　實(shí)時性

　　力控?實(shí)時數(shù)據(jù)庫引擎內(nèi)部處理周期為1ms，I/O通信最小周期為1ms，HMI內(nèi)部處理周期為1ms，完全達(dá)到工程的實(shí)際需要。

　　開放性

　　力控?為開發(fā)式體系結(jié)構(gòu)，全面支持DDE、OPC、ODBC/SQL等標(biāo)準(zhǔn)。以O(shè)LE、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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)的圖形化編程方式，提供包括：變量、數(shù)學(xué)運(yùn)算、邏輯功能、程序控制、常規(guī)功能、控制回路、數(shù)字點(diǎn)處理等在內(nèi)的十幾類基本運(yùn)算塊，內(nèi)置常規(guī)PID、比值控制、開關(guān)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。