（檢測技術(shù)與自動化裝置專業(yè)論文）基于epa煙氣脫硫控制系統(tǒng)的研究.pdf

摘要 摘要 現(xiàn)場總線使企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場 掀起了控制領(lǐng) 域的一次革命 由于其背后巨大利益的推動 其國際標準的制 定出現(xiàn)了無可奈何的多元化趨勢 致使現(xiàn)場總線的開放性 現(xiàn) 場設(shè)備的互可操作性難以得到實現(xiàn) 與此同時 工業(yè)以太網(wǎng)以 其成熟的技術(shù)優(yōu)勢 開始在現(xiàn)場設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)中得到了應(yīng)用 成 為真正統(tǒng)一現(xiàn)場總線標準的希望 順應(yīng)發(fā)展形勢 我國制定了 基于以太網(wǎng)的現(xiàn)場總線國家標準e p a 并得到了i e c 組織的正 式承認 本論文對半干半濕法煙氣脫硫工藝和控制系統(tǒng)的組成 進行了詳細介紹 對e p a 實時工業(yè)以太網(wǎng)標準的體系結(jié)構(gòu) 通 信模型 系統(tǒng)組成和特性進行了相關(guān)闡述和分析 對e p a 脫硫 控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)形式進行設(shè)計 對基于e p a 的煙氣脫硫控制系 統(tǒng)的組成 主要控制量和系統(tǒng)配電進行了分析和設(shè)計 對脫硫 控制系統(tǒng)進行組態(tài) 并進行了仿真界面的設(shè)計 其監(jiān)控系統(tǒng)具 有界面友好 操作方便等特點 對模糊控制技術(shù)進行研究 并 實現(xiàn)了參數(shù)自調(diào)整模糊p i d 在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 并對影響脫 硫效率的主要因素進行仿真研究 本論文旨在從理論和實踐上 對半干半濕法脫硫工程的設(shè)計問題進行相關(guān)研究 促進e p a 實時工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)在環(huán)?？刂葡到y(tǒng)方面的應(yīng)用 關(guān)鍵詞 現(xiàn)場總線e p a工業(yè)以太網(wǎng)自調(diào)整模糊p i d a b s t r a c t s t u d yo fd e s u l p h u r i z a t i o nc o n t r o ls y s t e m b a s e do ne p a a b s t r a c t f i e l d b u sm a k e se n t e r p r i s e si n f o r m a t i o nn e t w o r ke x t e n dt o p r o d u c i n gl i n e a n di t w i l ll e a dt oo c c u rar e n o v a t i o ni nc o n t r o l s y s t e m s b e c a u s eo ft h ee n o r m o u si n t e r e s t s t h et r e n dt h a th a sn o w a yo u th a ss p e a r e d i n m a k i n gt h e i n t e r n a t i o n a ls t a n d a r d o f f i e l d u s i tc a n n o tb er e a l i z e dt ot h eo p e n n e s so ft h ef i e l d b u sa n d t h e i n t e r o p e r a b i l i t y o ft h ef i e l d e q u i p m e n t m e a n w h i l e i n d u s t r i a l e t h e r n e t w i t hi t sa d v a n t a g eo fn a t u r et e c h n o l o g y b e g i n st ob ea p p l i e di nt h ef i e l de q u i p m e n tn e t w o r k a n da l l o w s u st os e eau n i f i e df i e l d b u ss t a n d a r d i na c c o r d a n c et ot h e t e n d e n c y o u rc o u n t r ye s t a b l i s h e st h ef i e l d b u sn a t i o n a ls t a n d a r d b a s e do ne t h e r n e t e p a e t h e r n e tf o rp l a n ta u t o m a t i o n w h i c h a l s og a i n sf o r m a lr e c o g n i t i o nb yi e c t e c h n i q u eo fs e m i d r ya n d s e m i w e tf l u e g a sd e s u l p h u r i z a t i o n f g d a n dc o m p o s i n go f c o n t r o ls y s t e ma r ei n t r o d u c e di nt h i sp a p e r s y s t e ms t r u c t u r e so f s t a n d a r do ft h et e a lt i m ei n d u s t r i a le t h e r n e t c o m m u n i c a t i o n m o d e l s t r u c t u r eo fs y s t e ma n dc h a r a c t e r i s t i c so fe p aa r e r e s e a r c h e d c o m p o s i n go fc o n t r o ls y s t e mo ff g d m a i nc o n t r o l o b j e c t s a n dd i s t r i b u t i o nn e t w o r ka r e a n a l y z e da n dd e s i g n e d g r a p h i c a li n t e r f a c e sa n de m u l a t i o ni n t e r f a c e so ft h ef g dc o n t r 0 1 s y s t e m a r e d e s i g n e d i n t e r f a c e s o f s u p e r v i s o r y a n dc o n t r o l s y s t e mi sf r i e n d l ya n dm a n i p u l a t i o ni sv e r ys i m p l e s y s t e mo f a u t o m a t i cm e a s u r e m e n ta n da r ed e s i g n e d w er e s e a r c hi n t ot h e f u z z y c o n t r o l t e c h n o l o g y a n d a p p l ys e l f t u n i n gf u z z y p i d c o n t r o lt ot h ef g dc o n t r o ls y s t e m w er e s e a r c hi n t op r o b l e m si n d e s i g no fs e m i d r ya n ds e m i w e tf l u eg a sd e s u l p h u r i z a t i o n f g d 武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 c o n t r o l s y s t e m f r o m t h e o r y a n d p r a c t i c e a s a r e s u l t i t a c c e l e r a t e sa p p l i c a t i o no fe n v i r o n m e n tp r o t e c t i o na n dc o n t r o l s y s t e m sb a s e do ne p ad i s t r i b u t e dc o n t r o ls y s t e m k e yw o r d s f i e l d b u s e p a i n d u s t r i a le t h e r n e t s e l f t u n i n g f u z z yp i d 獨創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究 工作及取得的研究成果 盡我所知 除文中已經(jīng)標明引用的內(nèi)容外 本論文不包含任何其他個人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果 對 本文的研究做出貢獻的個人和集體 均已在文中以明確方式標明 本 人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān) 學(xué)位論文作者簽名 鐫砌 年媯石 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解我校有關(guān)保留 使用學(xué)位論文的規(guī)定 即 我校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子 版 允許論文被查閱 本人授權(quán)武漢工程大學(xué)研究生處可以將本學(xué)位 論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索 可以采用影印 縮 印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文 保密0 在 年解密后適用本授權(quán)書 本論文屬于 不保密 請在以上方框內(nèi)打 學(xué)位論文作者 蠲妒 指導(dǎo)教師簽名 序氛國乎 濟期 日 第1 章緒論 1 1 選題背景 第1 章緒論 二氧化硫是大氣環(huán)境中主要的污染物 全球s 0 2 排放量目 前3 3 億噸 無控制大量排放造成了世界范圍的大污染 據(jù)統(tǒng) 計 每排放1 k g 的s 0 2 造成的社會經(jīng)濟損失約為0 2 2 美元 全世界每年因此而蒙受的損失高達數(shù)百億美元 火力發(fā)電廠是 主要污染源之一 其s 0 2 排放量占s 0 2 總排放量的三分之一以 上 在目前和今后相當長的一段時間內(nèi) 中國的能源結(jié)構(gòu)是以 煤為主 煤炭在中國能源結(jié)構(gòu)中的比重高達7 0 而且中高硫 煤也較多 據(jù)統(tǒng)計 中國s 0 2 每年排放量超過2 0 0 0 萬噸 燃 煤產(chǎn)生的s 0 2 占絕大部分 其中燃煤電廠鍋爐排放的s 0 2 約占 總排放量的1 4 中小型燃煤鍋爐排放的s 0 2 占總排放量的近 4 0 中國的大氣污染特征也是由于大量燃煤而形成的煤煙型 污染 大氣環(huán)境中的s 0 2 及其形成的酸沉降 是當代人類面臨 的重大環(huán)境問題之一 監(jiān)測和研究表明 中國華南 西南地區(qū) 的水酸度上升較快 酸雨頻率也在增加 酸雨區(qū)面積仍在擴大 酸雨不僅嚴重腐蝕建筑物和工交設(shè)施 而且毀壞大面積的森林 和農(nóng)作物 對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴重的影響 每年給中國造成的經(jīng) 濟損失超過1 5 0 億元 1 1 近年來 由于經(jīng)濟的快速發(fā)展 能源需求猛增 煤炭消耗 量大幅增長 2 0 0 0 年全國煤炭消耗量為1 2 4 5 億噸 2 0 0 3 年 l5 8 億噸 比2 0 0 0 年增長了2 7 2 0 0 0 年全國二氧化硫 排放 量為1 9 9 6 萬噸 2 0 0 3 年全國廢氣中二氧化硫排放總量為2 1 6 7 萬噸 其中工業(yè)來源的排放量為18 8 0 萬噸 生活來源的排放 量為3 6 7 萬噸 我國燃煤消耗和二氧化硫排放有關(guān)數(shù)據(jù) 見表 1 1 我國的煙氣脫硫事業(yè)還剛剛起步 盡管具有巨大的市場前 武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 景 但是 任務(wù)也是相當艱巨的 根據(jù)國家經(jīng)貿(mào)委和電力部制 定的計劃 在我國實施目前最成熟的石灰石一石膏煙氣脫硫技 術(shù) 并在自主消化吸收基礎(chǔ)上掌握其設(shè)計 制造和維護投資按 6 0 0 元 k w 計 需要安裝脫硫裝置的火電機組按2 5 億k w 計 總計投資需要1 5 0 0 億元 這就是我國的火電廠煙氣脫硫市場 另外 電廠配備煙氣脫硫裝置后 其發(fā)電成本將明顯增高 保 守按1 k w h 增加2 5 分錢測算 相當于增加10 1 5 2 5 億k w 發(fā)電機組年平均按5 0 0 0 小時的運行時間計算 煙氣脫 硫增加的電價成本在我國將超過3 0 0 億元 年 1 表1 1 我國燃煤消耗及二氧化硫排放總量統(tǒng)計預(yù)測n 3 煤炭消耗量 億噸 一氫似硫排前量 萬 市 年代 全國其中 火電廠全國其中 火電廠 2 0 0 3 笠l5 88 52 1 6 71 2 0 0 2 0 0 5 笠 18102 5 0 01 6 0 0 2 0 l0 年 2 21 43 5 0 02 2 0 0 2 0 2 0 笠3 0 4 02 0 2 54 7 8 0 31 0 0 因此 在我國開展煙氣脫硫工作 其道路無疑也是頗為艱 難的 除非經(jīng)濟實力足夠強大 否則只能通過技術(shù)創(chuàng)新 研究 開發(fā)新的 適合我國國情的技術(shù)途徑 降低脫硫裝置的投資和 運行成本 綜上所述 解決我國的煙氣脫硫事業(yè)可以結(jié)合我國的國 情 走有中國特色的道路 解決工業(yè)污染的脫硫技術(shù)應(yīng)當結(jié)合 世界上先進的技術(shù) 結(jié)合具體的工程條件 是該技術(shù)盡旱國產(chǎn) 化 為我國環(huán)保事業(yè)做出貢獻 1 2 本課題研究的意義及內(nèi)容 本課題是以國家 e p a 科技成果為依托 環(huán)境保護公司實際 工程項目為背景 目前我國各個省市地區(qū) 強調(diào)社會和諧發(fā)展 和生態(tài)保護 各個地區(qū)紛紛上馬脫硫 環(huán)境監(jiān)測方面的項目 進行對空氣及大氣污染治理 市場需求較大 一些環(huán)保公司產(chǎn) 品供不應(yīng)求 工程項目目不暇接 各個燃煤發(fā)電廠對其的煙囪 第1 章緒論 的廢氣排放 需進行脫硫 脫酸等治理 很多廠礦上馬的項目 主要靠進口設(shè)備 造價較高 進行設(shè)備的國產(chǎn)化是改善當前狀 況的最好途徑 該課題的研究對當前現(xiàn)狀具有積極作用 既能 作到技術(shù)含量高 成本低 并且有較大的利潤空間 課題研究 的重要意義在于它推廣了我國第一個擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的現(xiàn) 場總線國家標準一e p a 標準的應(yīng)用 研究的內(nèi)容主要包括以下幾個方面 l e p a 實時工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)在脫硫控制系統(tǒng)中的實現(xiàn) 2 脫硫控制系統(tǒng)的監(jiān)控組態(tài)界面 3 模糊控制理論在脫硫控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 創(chuàng)新點 e p a 實時工業(yè)以太網(wǎng)標準應(yīng)用于脫硫裝置控制環(huán)護系統(tǒng)的 研究在國內(nèi) 外尚屬首例 第2 章脫硫工藝 第2 章脫硫工藝 目前 世界燃燒所采用的脫硫工藝多種多樣 達數(shù)百種之 多 按脫硫工藝在生產(chǎn)中所處的部位不同可分為 燃燒前脫硫 燃燒中脫硫和燃燒后脫硫即煙氣脫硫 在這些脫硫工藝中 有 的技術(shù)較為成熟 已經(jīng)達到工業(yè)應(yīng)用的水平 有的尚處于實驗 研究階段 燃燒前脫硫?qū)儆跐崈裘喝紵?燃燒中脫硫是相關(guān)鍋爐的改 造或選型 比如目前比較熱的循環(huán)流化床 c b f 鍋爐等 燃 燒后脫硫即煙氣脫硫 f g d 是電廠控制污染氣體排放的主要 技術(shù)手段 目前已經(jīng)達到工業(yè)應(yīng)用水平的煙氣脫硫技術(shù)有十余 種 大致可分為干法和濕法 幾種主要脫硫工藝的比較見下表2 1 表2 1幾種主要脫硫工藝的比較 水蒸新增占電廠占地單位占電廠運行 耗汽電耗用電面積投資投資費用 工 藝 t ht hk w h h m 2 元 k w 元 噸 s 0 2 石灰石一石膏法 4 522 0 0 01 52 7 0 0 3 0 0 06 0 0l58 5 0 噴霧干燥 4 01 3 0 01 ol5 0 0 1 8 0 05 0 01 21 4 2 l 法 l i f a c 4 0 7 0 00 63 0 0 5 0 02 5 0 5 7 8 5 0 c f b4 06 5 00 53 0 0 5 0 02 5 05 7 6 0 0 b g b s2 022 0 0o 1 52 0 0 3 0 02 0 03 54 0 0 1 濕法的脫硫效率高 但占地面積要求高 2 噴霧干燥法需要制石灰漿池 并對石灰純度要求高且穩(wěn) 定 3 采用l i f a c 法 鈣硫比高 導(dǎo)致運行費高 4 采用c f b 法時 由于脫硫灰濃度高 必須大幅度提高 除塵效率 造成除塵系統(tǒng)的投資和運行費用很高 武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 5 采用b g b s 法 投資和運行費用低 且脫硫灰可以直接 利用有利于系統(tǒng)運行 半干半濕法脫硫工藝與國內(nèi)外同類技術(shù) 濕法 干法 半 干法 相比 具有投資少 建設(shè)費用低 運行費低 脫硫效率 較高等特點 如同國外引進消化的n i d 法相比 每整噸投資是 該法的8 0 運行成本是該法的7 5 它克服國外的旋轉(zhuǎn)噴霧 法 s d a 噴嘴的磨損 對脫硫劑鈣含量要求低并省去了制漿 系統(tǒng) 以及爐內(nèi)噴鈣增濕活化法 l i f a c c a s 比過高的缺點 在保持二者優(yōu)點及達到濕法脫硫技術(shù)脫硫效率的條件下 仍具 有設(shè)備系統(tǒng)簡單 占地面積少 投資低 運行費低 易操作和 維修 脫硫副產(chǎn)物 脫硫灰 可用于建材生產(chǎn)等優(yōu)點 結(jié)合半干半濕法脫硫工藝的優(yōu)點 本文基于半干半濕法脫 硫工藝對控制裝置進行研究 2 1 半干半濕法煙氣脫硫技術(shù) 2 1 1 半干半濕法脫硫工藝 半干半濕法脫硫工藝特點 川 本技術(shù)采用鍋爐廢水進行 增濕降溫 利用鍋爐蒸汽輸送脫硫劑及脫硫灰 并激活粉煤灰 中l(wèi) o 以上的堿性物質(zhì) 降低脫硫劑 c a o 的用量 保證在 c a s 1 的前提下 脫硫效率穩(wěn)定在8 0 9 5 的范圍內(nèi) 脫 硫工藝見下圖2 1 第2 章脫硫工藝 1 塵 s 0 取樣口 4 處 2 煙道內(nèi)噴水霧3 煙氣分布器4 塔內(nèi)噴水閥欄 5 個 5 水噴嘴6 大灰塊破碎盤7 旁路系統(tǒng)8 文丘里管9 灰斗10 星形給 料機1 1 脫硫灰粉倉12 蒸汽流量計 1 3 文丘里管 自吸式 1 4 定量螺 旋給料機 脫硫灰 15 脫硫劑粉倉1 6 定量螺旋給料機 脫硫劑 17 水流量計1 8 高壓給水泵1 9 儲水池 圖2 1b g b s 脫硫工藝流程圖 2 1 2 半干半濕法脫硫系統(tǒng)組成 半干半濕脫硫系統(tǒng)主要由四部分組成 脫硫塔 制粉輸送 系統(tǒng) 噴水霧系統(tǒng)和投活性炭系統(tǒng) 1 脫硫塔 塔直徑1 4 m 高1 1 m 為碳鋼結(jié)構(gòu) 塔體內(nèi)部為 高溫防耐磨涂料 防止氣體被酸性氣體腐蝕 同時也防止煙塵 因流速過快而磨損塔體 脫硫塔的主要功能為脫硫反應(yīng)提供適 宜的環(huán)境 使氣 固 液三相在塔內(nèi)充分反應(yīng) 從而脫除煙氣 中的酸性氣體s 0 2 主要反應(yīng)如下 c a o s h 2 0 g 一c a o h 2 s c a o h 2 s s 0 2 g 一c a s 0 3 s h 2 0 i c a o h z s s 0 2 g 1 20 2 c a s 0 4 s h 2 0 1 武漢 t 程大學(xué)碩士學(xué)位論文 脫硫塔由塔內(nèi)煙氣分布器 塔底灰渣輸送系統(tǒng)組成 煙氣 從塔項進入脫硫塔內(nèi)與蒸汽輸送的脫硫劑 脫硫灰混合 一同 進入塔內(nèi)氣體分布器 在氣體分布器中與噴水系統(tǒng)的水霧充分 接觸 創(chuàng)造氣 液 固三相反應(yīng)條件 使s 0 2 同c a o h 2 0 發(fā) 生反應(yīng) 生成c a s o c a s 0 4 等產(chǎn)物 通過塔的高度控制反應(yīng) 時間 使反應(yīng)得以完成 煙氣進入塔內(nèi) 煙氣流速由原來的 15 2 5 m s 下降到2 3 m s 使煙氣內(nèi)較大的粒子發(fā)生沉降 因此 塔體本身又具有除塵作用 2 制粉輸送系統(tǒng) 由粉料罐 震動電機 星型給料機 螺旋 給料機 文氏輸灰器 蒸汽管路 壓力傳感器等設(shè)備組成 制 粉系統(tǒng)的作用是將c a o 塊料經(jīng)消化 磨細 1 0 0 2 0 0 目 使c a o 塊料變成c a o c a o h 2 粉料 通過蒸汽輸送到塔頂部與煙氣 混合 在蒸汽輸送過程中 c a o 包括過燒c a o 和粉煤灰中的 c a o 與蒸汽發(fā)生反應(yīng)生成c a o h 2 本身具強吸濕性 從而 使進入塔內(nèi)的c a o h 2 粉料含有較大的水分 從而降低了s 0 2 與c a o h 2 的反應(yīng)活化能 達到反應(yīng)完全的目的 1 粉料罐為盲徑2 0 m 高5 2 9 m 重l5 6 t 有效容積6 6 m 3 用于盛放脫酸劑 在距錐底1 0 m 處安放了物位開關(guān) 當物料 料位下降達物位開關(guān)時物位開關(guān)發(fā)出信號 通知工作人員在2 4 小時內(nèi)向罐內(nèi)添加脫酸劑 粉料罐的側(cè)面有一根進料管和一根 出氣管 散裝水泥車利用壓縮空氣通過進料管向罐內(nèi)添加石灰 時 排氣管向外排氣 在罐體的錐底兩側(cè)安放了通料孔 它的 主要作用為物料在錐斗處形成搭拱 而震動電機也不能破壞拱 橋時 采用人工的方法 通過通料孔利用鋼釬破壞拱橋 使物 料流通順暢 2 震動電機安裝在粉料罐的側(cè)壁 它定時震動避免罐內(nèi)物 料搭橋 使物料流通順暢 3 星型給料機也稱鎖氣器 它輸送物料的同時起到密封的 作用 防止文氏輸灰器里產(chǎn)生的負壓把物料的吸走 同時也起 到定量給料的作用 第2 章脫硫工藝 4 螺旋給料機通過螺旋葉片的旋轉(zhuǎn)輸送物料 它連接在星 型給料機的下端 把星型給料機的旋出的物料輸送給文氏輸灰 器 5 星型給料機和螺旋給料機都是由電磁調(diào)速電機和減速箱 控制 通過調(diào)整電磁調(diào)速電機的轉(zhuǎn)速 調(diào)整給料機的出料量 6 文氏輸送器是投粉系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備 蒸汽通過文丘里管 后使進料口處產(chǎn)生負壓 把給料機送出的物料吸入管內(nèi)并輸送 回塔內(nèi) 文丘里產(chǎn)生的動力來源于蒸汽 蒸汽壓力越高產(chǎn)生的 壓力愈大 輸送的物料越多 蒸汽物料上的壓力使傳感器用于 檢測管路內(nèi)的蒸汽壓力 當壓力小于一定值時 則系統(tǒng)自動關(guān) 閉給料機 避免管路堵塞 輸送管路的彎頭部分和文丘里的主 體均為鑄石結(jié)構(gòu) 具有很好的耐磨性延長了管路的使用壽命 3 噴水霧系統(tǒng) 由高壓水泵 儲水罐 液位開關(guān) 電磁流量 計 壓力傳感器 管路 閥門 噴嘴等組成 其作用是將水以 霧狀噴入煙道及塔內(nèi) 達到降低溫距 在c a o h 2 及煙塵表面 覆水膜的作用 由于c a o h 2 表面覆水膜 使氣 固反應(yīng)變成 了氣 液 固三相的反應(yīng) 使分子反應(yīng)變成了部分離子反應(yīng) 進而降低反應(yīng)的活化能 縮短了反應(yīng)時間 有利于完全反應(yīng) 由于噴水后降低了煙氣溫度 使水蒸發(fā)速度下降 也有利于 s 0 2 與c a o h 2 的反應(yīng)完全 噴水的另一作用是使煙氣中煙塵 增重 增濕 利于發(fā)生煙塵之間的凝集 使小粒子變成大粒子 而這些大粒子利于在低煙速條件下沉降于塔底 因此塔體具有 除塵作用 1 水泵是噴霧系統(tǒng)的主要部件 系統(tǒng)設(shè)計選用的為計量泵 型號為l j 4 8 0 0 4 0 流量為8 0 0 1 h 排出壓力為2 5 4 0 m p a 電機型號為y y b 112 m 一4 8 5 功率為4 k w 進口直徑為3 2 r a m 2 儲水罐的直徑為1 2 m 容積為1 5 m 3 可供最大流量時 系統(tǒng)兩小時用水 給水管內(nèi)有自動補水閥 保持液面在一定水 平 同時其下部有液位開關(guān) 當給水管路出現(xiàn)故障 液面到達 液位開關(guān)時 也為開關(guān)發(fā)出信號 在主控制室內(nèi)發(fā)出信號報警 武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 通知工作人員檢查原因并排除 3 電磁流量計是計量系統(tǒng)工作時噴霧系統(tǒng)向塔內(nèi)噴加的水 量 流量計工作時發(fā)出4 2 0 m a 的信號 再自控系統(tǒng)的顯示屏 上 顯示此時的噴水量 系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)噴水量來調(diào)整反應(yīng)塔內(nèi) 的溫度 4 壓力傳感器用來測量管路內(nèi)水的壓力 通過維持一定的 水壓 從而保證噴嘴噴霧粒徑 計量泵在變頻器的控制下 通 過改變出水量來改變管路內(nèi)的壓力 5 噴嘴在噴水管路的末端 水在一定壓力下通過噴嘴后變 成霧狀的液滴 這些液滴在煙氣中汽化 使煙氣溫度降低 同 時霧狀液滴參與脫硫反應(yīng) 4 投活性炭系統(tǒng) 投活性炭輸送系統(tǒng)由活性炭儲罐 物位開 關(guān)和自吸式輸送器組成 投活性炭系統(tǒng)主要利用煙道產(chǎn)生的負 壓把活性炭吸入煙道內(nèi) 把煙氣中的二惡英吸附下來 1 活性炭儲罐用來儲存活性炭 以吸附從煙道中出來的二 惡英 其內(nèi)部裝有物位開關(guān) 當活性炭物位下降達物位開關(guān)時 物位開關(guān)發(fā)出信號 通知工作人員在2 4 小時內(nèi)向罐內(nèi)添加活 性炭 2 自吸式輸送器利用煙道煙氣產(chǎn)生的負壓 輸送器的末端 與空氣相連 調(diào)節(jié)吸入空氣量來調(diào)節(jié)輸送器進料口的入料量 這種方法既便于調(diào)整又節(jié)約能源 2 2 半干半濕法脫硫的特點和技術(shù)經(jīng)濟指標 半干半濕法脫硫技術(shù)具有流程簡單 無廢水排放 占地少 設(shè)備系統(tǒng)性強便于自控的等優(yōu)點 3 5 t h 示范工程 電站鍋爐 脫硫除塵 主要技術(shù)指標見表2 1 第2 章脫硫工藝 表2 一l半干半濕法技術(shù)經(jīng)濟指標 序 項目名稱指標備注 號 1煙氣體積流量6 0 4 15n m h 2煙氣溫度1 4 l 脫硫前煙氣中s 0 2 3 1 0 7 1m g m 35 7 0 6 8n m 3 h 排放濃度 脫硫后煙氣中s 0 2 42 3 5m g m 35 0 0 9 4n m 3 h 排放濃度 5脫硫效率8 0 7 9 5 6s 0 2 排放量 1 1 7 7k g h 除塵后煙塵排放 7 18 8m g m 3 濃度 8系統(tǒng)除塵效率9 7 2 9c a s0 9 5 1 0 生石灰用量 1o 1 2 1 k g h 4 9 18 1l系統(tǒng)用水量2 2t h鍋爐排污廢水 1 2系統(tǒng)電耗9k w h 13總投資2 1 0 3 0 0 萬元 1 4年運行成本2 0 8 9 萬元 3 4 8 3 0 8 撐 15脫硫成本 元 噸 s 0 2 對于灰中含煤量很低且有廢熱蒸汽的鍋爐 脫硫成本為3 9 g 3 57 元 噸 s 0 2 對于灰中含煤量很低且無廢熱蒸汽的鍋爐 脫硫成本為5 4 0 5 0 0 元 噸 s 0z 帶此符號的數(shù)均為考慮污水處理費后的脫硫成本 在實際工程應(yīng)用中半干半濕法還具有如下特點 1 0 武漢j 程大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 設(shè)備費比s d a 低5 0 比l i f a c 法低l o 隨鍋 爐噸位的增加 單位整噸的脫硫工程及運行費用下降 2 脫硫效率可在8 0 9 5 內(nèi)變化 根據(jù)用戶要求和當 地排放標準 系統(tǒng)阻力 6 0 0 p a 3 脫硫劑中鈣含量要求之5 0 4 噴嘴只噴水 其使用壽命是s d a 法的2 0 倍以上 相 同材料 5 不影響鍋爐的出力 6 c a s i 0 了 脫硫灰可制磚 制磚成本比粉煤灰制磚低2 0 8 占地面積 3 0 0 m 2 9 半干半濕法煙氣脫硫工藝運行費用 6 0 0 元 噸 s 0 2 應(yīng)用范圍 從半干半濕法的特點和技術(shù)經(jīng)濟指標可知 半干半濕法脫 硫技術(shù)適用于煤中硫含量在3 以下 鍋爐周邊空地小 水資源 不充足的大中型工業(yè)鍋爐煙氣脫硫用戶 2 3 半干半濕法脫硫后產(chǎn)品利用 半干半濕法的脫硫副產(chǎn)物與煙塵一同由除塵器 靜電或布 袋除塵器 收集 這些混合物中的成分為s i 0 2 c a s 0 3 c a s 0 4 c a o c a o h 2 及金屬氧化物 因此混合物具有制造新型建材 的條件 在 九五 工業(yè)性實驗中 已將這些混合物再加少量 的添加劑用高壓蒸汽養(yǎng)護法制成了磚 它與粉煤灰制磚的不同 之處在于前者制建材不加c a o 而后者需加c a o c a s o 等物 質(zhì) 因此前者使制建材的成本有較大的降低 可見 半干半濕 法脫硫技術(shù)為脫硫副產(chǎn)物的資源化創(chuàng)造了有利的條件 第3 章e p a 結(jié)構(gòu)組成及特性 第3 章e p a 結(jié)構(gòu)組成及其特性 e p a e t h e r n e tf o rp l a n ta u t o m a t i o n 是由浙大中控 浙 江大學(xué)主持 中國科學(xué)院沈陽自動化所 重慶郵電學(xué)院 大連 理工大學(xué) 清華大學(xué) 上海工業(yè)自動化儀表研究所等共同研制 的一種新一代的基于以太網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)場總線標準 通過對以太 網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)控制現(xiàn)場設(shè)備間通信的實時性 總線供電 互可操作 可靠性與抗干擾能力 網(wǎng)絡(luò)安全性等關(guān)鍵技術(shù)的攻 關(guān) 將以太網(wǎng)直接應(yīng)用于工業(yè)控制現(xiàn)場設(shè)備間的通信 同時 通過制定基于以太網(wǎng)技術(shù)的工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)通信標準 發(fā)展 擁有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的現(xiàn)場總線技術(shù) 改變目前我國現(xiàn)場總 線的研究開發(fā)所處的跟蹤研究現(xiàn)狀 實現(xiàn)我國工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)的跨越式發(fā)展 目前 該e p a 標準已經(jīng)通過了t c l2 4 s c 4 的技術(shù)審查 成為我國第一個擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的現(xiàn)場總線國 家標準并提交i e c 作為p a s 標準予以發(fā)布 同時 該標準也 被正在制定的實時以太網(wǎng)國際標準i e c 6 1 7 8 4 2 收錄 這是迄 今為止 中國工業(yè)自動化領(lǐng)域第一個被國際認可和接受的標 準 e p a 標準針基于以太網(wǎng) i e e e 8 0 2 3 和無線局域網(wǎng) i e e e 8 0 2 1 1 藍牙 i e e e 8 0 2 1 5 等信息網(wǎng)絡(luò)c o t s c o m m e r c i a l o f f t h e s h e l f 通信技術(shù)以及t c p u d p i p 協(xié)議 適用于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)裝置與儀器儀表間 工業(yè)自 動化儀器儀表間數(shù)據(jù)通信 3 1e p a 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 3 1 1e p a 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) e p a 分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)n2 1 如圖3 1 圖3 2 武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 所示 包括控制室的操作站 工程師站 以及現(xiàn)場的e p a 現(xiàn)場 控制器 e p a h u b e p a 現(xiàn)場設(shè)備通信模塊 如符合a i a o d i d o 電動執(zhí)行機構(gòu)等通信模塊 及其傳統(tǒng)模擬變送器 執(zhí)行機構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備 以及網(wǎng)絡(luò)部件等組成 在網(wǎng)絡(luò)層次上 e p a 網(wǎng)絡(luò)可以分兩層 即e p a 現(xiàn)場設(shè)備層 網(wǎng)絡(luò)和e p a 控制層網(wǎng)絡(luò) 1 e p a 控制層網(wǎng)絡(luò)是系統(tǒng)的主干網(wǎng) 由通用以太網(wǎng)構(gòu)成 通?？尚纬?冗余 環(huán)網(wǎng) 以提高系統(tǒng)可靠性 2 e p a 現(xiàn)場設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)則采用由網(wǎng)絡(luò)供電的以太網(wǎng) e p a 現(xiàn)場設(shè)備通信模塊e p a 現(xiàn)場設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)取電 并通過4 2 0 m a 線纜向模擬變送器 執(zhí)行機構(gòu)提供2 4 v 直流電源 圖3 1e p a 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上 e p a 系統(tǒng)將工業(yè)控制現(xiàn)場劃分為若干個區(qū) 域 1 每個區(qū)域由e p a 現(xiàn)場控制器 e p a h u b e p a 變送器 e p a 執(zhí)行機構(gòu)等組成 可實現(xiàn)互相之間的通信 并可獨立完成 控制系統(tǒng)中某一部分的測量與控制功能 2 各個控制區(qū)域通過e p a 現(xiàn)場控制器連接到主干網(wǎng)上 與 控制室內(nèi)的操作站 工程師站交換過程測量與控制信息 組態(tài) 信息等 第3 章e p a 結(jié)構(gòu)組成及特性 工 e p a 班揚遨圣 e p a 現(xiàn)場設(shè)備 e p a 現(xiàn)場設(shè)備 交換機 集線器 e p a h 橋 j 荔 萬百百萬萬函習(xí)設(shè) j 瘩 多奄級k l 圈圖 圖3 2e p a 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)示例圖 e p a 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu) 如圖3 2 由兩個網(wǎng)段組成 監(jiān)控級 l 2 網(wǎng)段和現(xiàn)場設(shè)備級l 1 網(wǎng)段 現(xiàn)場設(shè)備級l 1 網(wǎng)段用于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的各種現(xiàn)場設(shè)備 如 變送器 執(zhí)行機構(gòu) 分析儀器等 之間以及現(xiàn)場設(shè)備與l 2 網(wǎng) 段的連接 監(jiān)控級l 2 網(wǎng)段主要用于控制室儀表 裝置以及人 機接口之間的連接 l l 網(wǎng)段和l 2 網(wǎng)段僅僅是指它們在控制系統(tǒng)中所處的網(wǎng)絡(luò) 層次關(guān)系的不同而劃分的 它們本質(zhì)上都遵循同樣的e p a 通信 協(xié)議 對于處于現(xiàn)場設(shè)備級l 1 網(wǎng)段在物理接口和線纜特性上 必須滿足工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用的要求 此外 無論是過程監(jiān)控層l 2 網(wǎng)絡(luò)還是現(xiàn)場設(shè)備層l 1 網(wǎng)段 均可分為一個或幾個微網(wǎng)段 一個微網(wǎng)段即為一個控制區(qū)域 用于連接幾個e p a 現(xiàn)場設(shè) 備 在一個控制區(qū)域內(nèi) e p a 設(shè)備之間互相通信 實現(xiàn)特定的 測量與控制功能 一個微網(wǎng)段通過一個e p a 網(wǎng)橋與其他微網(wǎng)段 相連 一個微網(wǎng)段可以由以太網(wǎng) 無線局域網(wǎng)或藍牙三種類型網(wǎng) 絡(luò)中的一種構(gòu)成 也可以由其中的兩種或三種類型的網(wǎng)絡(luò)組合 墜叭 塾一 武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 而成 但不同類型的網(wǎng)絡(luò)之間需要通過相應(yīng)的網(wǎng)關(guān)或無線接入 設(shè)各連接 3 1 2e p a 系統(tǒng)特點 系統(tǒng)特點 1 確保e p a 通信的實時性 每個控制區(qū)域的e p a 現(xiàn)場控制器與主干網(wǎng)相連 并通過 e p a 現(xiàn)場控制器與其他控制區(qū)域隔離 即每個控制區(qū)域內(nèi) e p a 變送器 e p a 執(zhí)行機構(gòu)以及e p a 現(xiàn)場控制器之間的通信流 量 包括廣播信息 不會占有其他區(qū)域和主干網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)資源 因此 每個控制區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)負荷均可以控制在較小 小于 5 的范圍內(nèi) 測試表明 每個控制區(qū)域內(nèi) 以太網(wǎng)報文之 間發(fā)生的碰撞很少 從而大大提高了通信實時性 2 增強了系統(tǒng)安全性 每個控制區(qū)域中 具有網(wǎng)絡(luò)隔離功能的e p a 現(xiàn)場控制器除 了執(zhí)行測量 控制運算功能外 還可能通過報文過濾到網(wǎng)絡(luò)隔 離的安全功能 即只有e p a 現(xiàn)場控制器可與e p a 主干網(wǎng)上的 其他設(shè)備 其他區(qū)域控制器 操作站 工程師站等 直接通信 控制室的工程師站需要對e p a 變送器 執(zhí)行機構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備下 載組態(tài)信息時 必須通過e p a 現(xiàn)場控制器進行報文過濾 反之 e p a 變送器 執(zhí)行機構(gòu)等需要向e p a 主干網(wǎng)上傳報警 設(shè)備 狀態(tài)及其他信息時 也需要通過e p a 現(xiàn)場控制器進行報文過 濾 以防止系統(tǒng)外部意外入侵 3 提高了系統(tǒng)可靠性 系統(tǒng)控制功能遵循 總體分散 局部集中 的原則 所謂 總體分散 即系統(tǒng)控制功能的實現(xiàn)將不再像d c s 那樣1 由主 控制站對系統(tǒng)中的所有回路進行控制運算 而是由分散在各區(qū) 域控制器完成 同時大大提高了系統(tǒng)可靠性 任何一部份的故 障不會影響整個系統(tǒng)的正常運行 局部集中 則是指將控制 現(xiàn)場分為若干控制區(qū)域 每個控制區(qū)域由一個區(qū)域控制器負責(zé) 第3 章e p a 結(jié)構(gòu)組成及特性 對本區(qū)域內(nèi)的控制和管理 可降低e p a 現(xiàn)場設(shè)備的技術(shù)難度和 成本 3 2e p a 設(shè)備 e p a 控制系統(tǒng)中的設(shè)備有e p a 主設(shè)備 e p a 現(xiàn)場設(shè)備 e p a 網(wǎng)橋 e p a 現(xiàn)場控制器 e p a 代理 無線接入設(shè)備等幾類 1 e p a 主設(shè)備 e p a 主設(shè)備是通過監(jiān)控層l 2 網(wǎng)段上的e p a 設(shè)備 具有e p a 通信接口 不要求具有控制功能塊或功能應(yīng)用進程 e p a 主設(shè) 備一般指e p a 控制系統(tǒng)中的組態(tài) 監(jiān)控設(shè)備或人機接口等 e p a 主設(shè)備的i p 地址必須在系統(tǒng)中唯一 2 e p a 現(xiàn)場設(shè)備 e p a 現(xiàn)場設(shè)備是指處于工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備應(yīng)用環(huán)境的設(shè)備 如 變送器 執(zhí)行器 開關(guān) 數(shù)據(jù)采集器 現(xiàn)場控制器等 e p a 現(xiàn) 場設(shè)備必需具有e p a 通信實體 并包含至少一個功能塊實例 e p a 現(xiàn)場設(shè)備的i p 地址必須在系統(tǒng)中唯一 3 e p a 網(wǎng)橋 e p a 網(wǎng)橋是一個微網(wǎng)段與其它微網(wǎng)段連接的設(shè)備 一個e p a 網(wǎng)橋至少有兩個通信接口 分別連接兩個微網(wǎng)段 e p a 網(wǎng)橋是 可以組態(tài)的設(shè)備 具有兩大功能 一是通信隔離功能 一個 e p a 網(wǎng)橋必須將其所連接的兩個微網(wǎng)段內(nèi)本地所有通信流量 限制在其所在的微網(wǎng)段內(nèi) 而不占用其它微網(wǎng)段的通信帶寬資 源 這里所致的通信流量包括以廣播 一點對多點傳輸?shù)慕M播 以及點對點傳輸?shù)膯尾サ人蓄愋偷耐ㄐ艌笪乃嫉膸捹Y 源 二是報文轉(zhuǎn)發(fā)與控制功能 一個e p a 網(wǎng)橋還必須對分別連 接在兩個不同微網(wǎng)段的設(shè)備之間互相通信的報文進行轉(zhuǎn)發(fā)與 控制 即連接在 個微網(wǎng)段的e p a 設(shè)備與連接在其它微網(wǎng)段的 e p a 設(shè)備進行通信時 其他通信報文由e p a 網(wǎng)橋負責(zé)控制轉(zhuǎn) 發(fā) 武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 4 e p a 現(xiàn)場控制器 系統(tǒng)控制功能遵循 總體分散 局部集中 的原則 所謂 總 體分散 即系統(tǒng)控制功能的實現(xiàn)將不再像d c s 那樣由主控制 站對系統(tǒng)中的所有回路進行控制運算 而是由分散在各區(qū)域的 區(qū)域控制器完成 同時大大提高了系統(tǒng)可靠性 任何一部分的 故障不會影響整個系統(tǒng)的正常運行 局部集中 則是指將控 制現(xiàn)場分為若干控制區(qū)域 每個控制區(qū)域由一個區(qū)域控制器負 責(zé)對本區(qū)域內(nèi)的控制和管理 可降低e p a 現(xiàn)場設(shè)備的技術(shù)難度 和成本 e p a 分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的現(xiàn)場控制器是整個控制系統(tǒng)的 軟硬件核心 負責(zé)協(xié)調(diào)控制區(qū)域的所有軟硬件關(guān)系和各項控制 任務(wù) 完成控制區(qū)域內(nèi)的i o 信號處理 控制計算 與上下網(wǎng) 絡(luò)通信控制處理 冗余診斷等功能 當然各個控制區(qū)域之間 還可以通過具體數(shù)據(jù)交互實現(xiàn)夸網(wǎng)段的控制功能 主控制單 元的功能和性能將直接影響系統(tǒng)功能的可用性 實時性 可維 護性和可靠性 5 無線e p a 接入設(shè)備 無線e p a 接入設(shè)備是一個可選設(shè)備 由一個無線通信接口 如無線局域網(wǎng)通信接口或藍牙通信接口 和一個以太網(wǎng)通信 接口構(gòu)成 用于連接無線網(wǎng)絡(luò)與以太網(wǎng) 6 無線e p a 現(xiàn)場設(shè)備 無線e p a 現(xiàn)場設(shè)備具有至少一個無線通信接口 如無線局 域網(wǎng)通信接口或藍牙通信接口 并具有e p a 通信實體 包含 至少一個功能塊實例 7 e p a 代理 e p a 代理是一個可選設(shè)備 用于連接e p a 網(wǎng)絡(luò)與其它網(wǎng)絡(luò) 并對遠程訪問和數(shù)據(jù)交換進行安全控制與管理 8 現(xiàn)場i o 設(shè)備 在工業(yè)控制中 通常采集到的信號有兩類 一類是電壓或 電流模擬信號 另一類是開關(guān)量或數(shù)字脈沖量 開關(guān)量 脈沖 第3 章e p a 結(jié)構(gòu)組成及特性 量都屬于數(shù)字信號 模擬信號又包括流量信號 壓力信號 液位信號 溫度信號等許多類型 其中對于流量 液位 壓力 等信號通過現(xiàn)場變送器轉(zhuǎn)換成標準 型電流 電壓信號 包括 0 1 0 m a 的電流信號和o 一5 v 的電壓信號 和標準i 型電流 電壓信號 包括4 2 0 m a 的電流信號和1 5 v 的電壓信號 而溫度信號的采集 主要包括用熱電阻 p t l0 0 c u 5 0 等 采 集的溫度信號和用熱電偶采集的溫度信號 輸入的模擬信號必 須經(jīng)過模 數(shù)轉(zhuǎn)換器 a d c a n a l o g d i g i t a l c o v e r t e r 轉(zhuǎn)換成 數(shù)字量 才能被微處理器c p u 所接受 同樣輸出控制量信號也 必須是數(shù)字信號 需經(jīng)過數(shù) 模轉(zhuǎn)換器 d a c d i g i t a l a n a l o g c o v e r t e r 將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號 再送 入到控制器去控制生產(chǎn)設(shè)備的運行 3 3e p a 通信 3 3 1e p a 通信模型 e p a 通信模型參照i s o o s i 通信參考模型 取其物理層 數(shù) 據(jù)鏈路層 網(wǎng)絡(luò)層 傳輸層 應(yīng)用層 并在應(yīng)用層之上增加用 戶層 采用i e c 6 1 4 9 9 6 18 0 4 標準 在網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層之間增 加e p a 實時通信管理接口 共構(gòu)成六層結(jié)構(gòu)的通信模型 3 e p a 通信結(jié)構(gòu)模型與i s o o s i 七層通信結(jié)構(gòu)模型之間的關(guān) 系 如表3 一l 所示 表3 1e p a 通信模型同i s o o s i 七層參考模型比較 i s oo s i 七層參 e p a 通信結(jié)構(gòu)模型 考模型 用戶層 用戶應(yīng)用進程 h t t p f t p d h c p s n t p s n m p 應(yīng)用層e p a 應(yīng)用層規(guī)范 e p a 管理功能塊 表示層 未使用 會話層 武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 續(xù)表3 1 傳輸層 t c p u d p 網(wǎng)絡(luò)層 i p 數(shù)據(jù)鏈路層實時通信調(diào)度接口 物理層 i e e e 8 0 2 3 i e e e 8 0 2 11 i e e e 8 0 2 15 1 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層 e p a 的物理層與數(shù)據(jù)鏈路層 為e p a 提供數(shù)據(jù)傳輸物理 通道以及多個設(shè)備共享通信信道的機制 并定義了數(shù)據(jù)幀的同 步 書記傳輸錯誤的校驗與糾錯等 本標準中采用了i e e e 8 0 2 協(xié)議集 包括i e e e 8 0 2 3 i e e e 8 0 2 1 l 和i e e e 8 0 2 1 5 但在傳 輸介質(zhì)和物理接口上增加了適用于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的應(yīng)用規(guī)則 2 e p a 通信調(diào)度接口 e p a 通信調(diào)度接口定義了網(wǎng)絡(luò)層 即i p 層 與數(shù)據(jù)鏈路層 或m a c 層 之間的接口 用于控制由網(wǎng)絡(luò)層到m a c 層的 實時數(shù)據(jù)包與非實時數(shù)據(jù)包 包括基于h t t p f t p 等協(xié)議的 應(yīng)用程序數(shù)據(jù)包 的傳輸調(diào)度 以滿足e p a 周期與非周期信息 傳輸?shù)膶崟r性 3 網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層 e p a 網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層為e p a 應(yīng)用層提供報文傳輸與控制 的平臺 本標準定義的網(wǎng)絡(luò)層采用因特網(wǎng)協(xié)議 版本為帶3 2 位地質(zhì)的i p v 4 提供由r f c 7 9 1 定義的不可靠 無連接的數(shù)據(jù)報 文傳輸服務(wù) 在傳輸層采用t c p u d p 協(xié)議集 其中 u d p 協(xié)議不需要在 通信兩端建立連接和確認 用于e p a 實時數(shù)據(jù)通信 而對于其 他實時性要求不高 對傳輸?shù)目煽啃砸蟾叩膽?yīng)用 可t c p 協(xié)議 也可使用u d p 協(xié)議 4 應(yīng)用層 e p a 應(yīng)用層規(guī)范為e p a 設(shè)備與控制系統(tǒng) 裝置之間實時 和非實時的傳輸數(shù)據(jù)提供通信通道和服務(wù)接口 它由e p a 實時 通信規(guī)范和非實時通信協(xié)議兩部分組成 其中e p a 實時通信規(guī) 第3 章e p a 結(jié)構(gòu)組成及特性 范是專門為e p a 實時控制應(yīng)用進程之間的數(shù)據(jù)傳輸提供實時 的通信通道和服務(wù)接口 而非實時通信協(xié)議則主要包h t t p f t p t f t p 等互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中廣泛使用的通信協(xié)議 5 用戶層 用戶層直接面向用戶 用戶根據(jù)自己的控制邏輯需要 利 用e p a 組態(tài)軟件組態(tài)不同功能塊應(yīng)用進程以完成各種控制策 略 也可根據(jù)自己的需要組態(tài)各種非實時性應(yīng)用程序的服務(wù) e p a 標準給出了基于以太網(wǎng)的工業(yè)現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)的模型 屬于下一代工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù) e p a 網(wǎng)絡(luò)全盤繼承了現(xiàn)場總線 技術(shù)的優(yōu)點 包括全分散控制 互可操作 現(xiàn)場設(shè)備管理 自 主的系統(tǒng)集成權(quán)等 同時由于e p a 現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)給予以太網(wǎng) 統(tǒng)一了從現(xiàn)場設(shè)備層到控制層 網(wǎng)絡(luò)層的網(wǎng)絡(luò) 實現(xiàn)從上到下 各層信息的無縫集成 推動了企業(yè)綜合自動化 信息化進程 因此具有良好的魯棒性 3 3 2e p a 設(shè)備間的通信 基于e p a 的分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) 分為現(xiàn)場設(shè)備層和過程 監(jiān)控層兩個層次 采用了不同的通信調(diào)度方式 對于現(xiàn)場設(shè)備 層 采取的是確定性的實時通信調(diào)度 對于過程監(jiān)控層則采用 c s m a c d 非確定性通信調(diào)度 為了實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備之間的實時通信 又能向上與企業(yè)信息 網(wǎng)兼容 在e p a 系統(tǒng)中 將通信分為實時e p a 通信和非實時 通信 其中實時e p a 通信的信息又區(qū)分周期信息和非周期信息 兩大類 周期信息主要指e p a 系統(tǒng)中現(xiàn)場設(shè)備之間傳輸?shù)臏y 量 控制與狀態(tài)數(shù)據(jù) 非周期信息主要用于過程報警 趨勢 變量讀 寫 域上 下載的數(shù)據(jù) 非實時通信包括基于w e b 的 遠程診斷和組態(tài) h t t p 協(xié)議 文件傳輸 f t p 協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)管 理 s n m p 協(xié)議 地質(zhì)管理 d h c p 郵件通知 s m t p 以 及諸如a r p r a r p t f t p i c m p i g m p 等其他協(xié)議的信息 2 0 武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 e p a 系統(tǒng)為通信信息的發(fā)送定義了五個優(yōu)先級 4 其中0 表示最高優(yōu)先級 3 4e p a 特性 1 兼容性 與i e e e 8 0 2 3 i e e e 8 0 2 1 p q i e e e 8 0 2 1 d i e e e 8 0 2 1 1 i e e e 8 0 2 1 5 以及t c p i p 協(xié)議兼容 2 微網(wǎng)段系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 分利用交換技術(shù)及其它i t 信息技術(shù) 將工業(yè)現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò) 劃分為若干個控制區(qū)域 每個控制區(qū)域即為一個微網(wǎng)段 最大 程度地限制每個網(wǎng)段內(nèi)的通信流量和廣播風(fēng)暴 以提高通信響 應(yīng)的實時性 3 e p a 網(wǎng)橋 本標準在每一個微網(wǎng)段上定義了一個網(wǎng)絡(luò)管理器角色 作 為可選項 它具有網(wǎng)絡(luò)安全管理 網(wǎng)絡(luò)流量限制等功能中的一 個或幾個功能 4 確定性通信 為了滿足工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中的實時要求 本標準基于 i e e e 8 0 2 3 i e e e 8 0 2 1