集散控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、 前言計算機限制技術(shù)在通信、遙感、無損檢測、智能儀器、工業(yè)自動限制等工程領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在開發(fā)計算機限制系統(tǒng)時，程序設(shè)計是很多技術(shù)人員要面臨的問題。在高校和科研院所，有眾多的探討人員在運用各種計算機限制系統(tǒng)，他們都迫切須要相關(guān)的書籍來學(xué)習(xí)相關(guān)的編程技術(shù)。組態(tài)軟件是標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；?、商品化的通用工控開發(fā)軟件，只需進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)功能模塊的軟件組態(tài)和簡潔的編程，就可以設(shè)計出標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化、通用性強、牢靠性高的上位機人機界面工控程序，且工作量較小，開發(fā)調(diào)試周期短，對程序設(shè)計員要求低，因此，組態(tài)軟件是性能優(yōu)良的軟件產(chǎn)品，成為開發(fā)上位機工控程序的主流開發(fā)工具。近幾年來，隨著計算機軟件技術(shù)的發(fā)展，組態(tài)軟件技術(shù)的

2、發(fā)展也特別快速，可以說是到了令人目不暇接的地步，特殊是圖形界面技術(shù)、面對對象編程技術(shù)，組件技術(shù)的出現(xiàn)，使原來單調(diào)、呆板、操作麻煩的人機界面變得耳目一新，因此，除了一些小型的工控系統(tǒng)須要開發(fā)者自己編寫應(yīng)用程序，凡屬于大中型的工控系統(tǒng)，最明智的方法應(yīng)當(dāng)是選擇一個合格的組態(tài)軟件。然而，集散限制系統(tǒng)則是一個很好的選擇。分布式集散限制系統(tǒng)是由多臺計算機分別限制生產(chǎn)過程中多個限制回路，同時又可集中獲得數(shù)據(jù)集中管理和集中限制的自動限制系統(tǒng)。 分布式集散限制系統(tǒng)采納微處理機分別限制各個回路，而用中小型工業(yè)限制計算機或高性能的微處理機實施上一級的限制，各回路之間和上下級之間通過高速數(shù)據(jù)通道交換信息。分布式集散限

3、制系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)獲得干脆，數(shù)字限制人機交互以及監(jiān)控和管理等功能。分布式集散限制系統(tǒng)是在計算機監(jiān)督限制系統(tǒng)干脆數(shù)字限制系統(tǒng)和計算機多級限制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是生產(chǎn)過程的一種比較完善的限制和管理系統(tǒng)。在分布式集散限制系統(tǒng)中，按地區(qū)把微處理機安裝在測量裝置和限制執(zhí)行機構(gòu)旁邊，將限制功能盡可能分散，管理功能相對集中。這種分散化的限制方式能改善限制的牢靠性不會由于計算機的故障而使整個系統(tǒng)失去限制，當(dāng)管理級發(fā)生故障時過程限制級限制回路仍具有獨立限制實力，個別限制回路發(fā)生故障時也不致影響全局和計算機多級限制系統(tǒng)。相比，分布式限制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上更加敏捷，布局更為合理和成本更低。因此，以后的發(fā)展用途將會更廣泛

4、。一、鍋爐概述鍋爐是一種生產(chǎn)蒸汽的換熱設(shè)備。它通過煤、油或自然氣等燃料的燃燒釋放出化學(xué)能，并通過傳熱過程把能量傳遞給水，使水轉(zhuǎn)變成蒸汽，蒸汽干脆供應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)中所需的熱能，或通過蒸汽動力機械轉(zhuǎn)換為機械能，或通過汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)換為電能。所以鍋爐的中心任務(wù)是把燃料中的化學(xué)能最有效地轉(zhuǎn)換為蒸汽的熱能。因此，近代鍋爐亦稱作蒸汽發(fā)生器。鍋爐除了和全部動力機械產(chǎn)品一樣，必需不斷降低成本并提高效率和質(zhì)量以外，由于鍋爐本身的特性，它還具有以下特點。、牢靠性要求高。鍋爐一旦事故停爐，將使電廠臨時對外供電，影響甚廣，其干脆、間接損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鍋爐本身的價值。、綜合性強。鍋爐和汽輪機、發(fā)電機同為電廠三大主機，但鍋爐除了一

5、般性的產(chǎn)品內(nèi)在沖突外，還要能適應(yīng)燃料性質(zhì)，使整個電廠得到平安經(jīng)濟的運行，因而多了一個外在沖突。此外，鍋爐還和其他工業(yè)部門的發(fā)展有著特別親密的關(guān)系，如石油化工企業(yè)中的廢熱鍋爐，蒸汽燃?xì)饴?lián)合動力裝置中的壓力燃燒鍋爐及核反應(yīng)堆工程中的蒸汽發(fā)生器等等。、金屬耗量和體積大。以一臺配30萬千瓦機組的電站鍋爐為例，金屬耗量達(dá)四千多頓，體積達(dá)二萬多立方米。、生產(chǎn)周期長。一臺大容量鍋爐從設(shè)計、制造、安裝到投入運行，目前一般需時二到三年，今后即使采納設(shè)計新技術(shù)及制造安裝新工藝，提高自動化水平，要想把上述全過程在更短時間內(nèi)完成，還是比較困難的。、鍋爐產(chǎn)品不能在制造廠內(nèi)整裝試運。除小容量工業(yè)鍋爐外，不行能把鍋爐在制造

6、廠內(nèi)全部組裝好并投入試運行，這給鑒定和提高產(chǎn)品質(zhì)量帶來不少困難。二、系統(tǒng)性能要求2.1、蒸汽鍋爐的主要技術(shù)指標(biāo)及功能1、保證鍋爐汽包水位維持在巧一30nnIl范圍內(nèi)穩(wěn)定運行。2、保證鍋爐實現(xiàn)經(jīng)濟燃燒,運行過程中不出現(xiàn)冒黑煙現(xiàn)象。3、維持蒸汽壓力在1.2一1.3Mpa,保證某集團(tuán)的用汽需求,并且在運行過程中,爐排調(diào)整平緩,防止?fàn)t鏈因突然加速而斷裂。4、應(yīng)用軟件應(yīng)具有報警功能。5、應(yīng)用軟件應(yīng)具有報表功能2.2、鍋爐自動運行的主要任務(wù)1、保持汽包水位在規(guī)定的范圍內(nèi)。2、限制蒸汽壓力的穩(wěn)定。3、限制爐膛負(fù)壓在規(guī)定的范圍內(nèi)。4、維持經(jīng)濟燃燒。2.3、系統(tǒng)的模擬量輸入點和模擬量輸出點模擬量輸入點：（1）給

7、水泵變頻器輸入；（2）鼓風(fēng)機變頻器輸入；（3）引風(fēng)機變頻器輸入；（4）爐前溫度；（5）爐膛溫度；（6）爐后溫度；（7）主蒸汽溫度；（8）省煤器出口水溫；（9）給水流量；（10）蒸汽流量；（11）爐膛負(fù)壓；（12）主蒸汽壓力；（13）汽包水位；（14）給煤機轉(zhuǎn)速；（15）爐排轉(zhuǎn)速；（16）汽包壓力。模擬量輸出點：（1）給水泵變頻器輸出；（2）鼓風(fēng)機變頻器輸出；（3）引風(fēng)機變頻器輸出；（4）給煤機轉(zhuǎn)速輸出；（5）爐排轉(zhuǎn)速輸出。如圖2所示：是各個輸入量、輸出量量程范圍及通道 圖2：輸入輸出變量表三、組態(tài)設(shè)計分析3.1、鏈條鍋爐工藝簡介本次試驗主要是設(shè)計工業(yè)鏈條鍋爐DCS系統(tǒng)，鏈條鍋爐是火床燃燒爐的一

8、種,煤在水平運動的爐排上燃燒,空氣經(jīng)預(yù)熱器從爐排下方自下而上引入。煤從煤斗落到爐排上,經(jīng)過爐閘門時被刮成肯定厚度 后進(jìn)入爐膛,煤在爐排上分段燃燒成渣,爐渣隨著爐排的轉(zhuǎn)動排出。爐膛中燃燒的煤所釋放的熱量,被爐膛四周的水壁汲取進(jìn)而在汽包中達(dá)到汽水分別，高溫高壓蒸汽進(jìn)入分汽缸通過換熱站供用戶。燃燒產(chǎn)生的煙氣被引風(fēng)機帶動經(jīng)過省煤器、空氣預(yù)熱器換熱后再經(jīng)過除塵排入大氣。如圖3.1是鏈條鍋爐的工藝流程圖： 圖3.1：鏈條鍋爐的工藝流程圖如圖3.1.1工業(yè)鍋爐DCS系統(tǒng)硬件系統(tǒng)配置圖：3.2、組態(tài)工控系統(tǒng)的組建過程（1）、工程項目系統(tǒng)分析（2）、設(shè)計用戶操作菜單（3）、畫面設(shè)計和編輯（4）、編寫程序進(jìn)行調(diào)試

9、（5）、連接設(shè)備驅(qū)動程序（6）、綜合調(diào)試3.3、工業(yè)鍋爐的工作原理鍋爐通過燃煤燃燒釋放熱量，使水變成蒸汽，以供生產(chǎn)須要。該鍋爐通過鏈條爐排把煤送入爐膛中燃燒，鍋爐的蒸發(fā)受熱面都在爐子內(nèi)壁上，組成水冷壁，充分利用爐膛中的高溫?zé)煔廨椛涑龅臒崃浚谷紵a(chǎn)物在進(jìn)入以后的對流受熱面時，可以達(dá)到必需的冷卻，同時也起到了愛護(hù)爐墻的作用。后墻水冷壁（在水平煙道前方）拉稀成數(shù)列凝渣管束。拉稀的作用是防止結(jié)渣，同時對其后方的過熱器也起了愛護(hù)的作用。給水在除氧器被高溫蒸汽除氧并加熱，由給水管道將水送至省煤器，在其中被加熱到某一溫度后，進(jìn)入鍋筒，然后沿下降管下行至水冷壁進(jìn)口集箱。水在水冷壁內(nèi)汲取爐膛內(nèi)的輻射熱而形成汽

10、水混合物上升到鍋筒中，蒸汽經(jīng)過汽水分別裝置，由鍋筒上部離開，流到過熱器中。在過熱器內(nèi)，飽和蒸汽接著吸熱成為過熱蒸汽，然后經(jīng)汽水分別器送往儲氣罐。煤經(jīng)鏈條爐排，進(jìn)而入爐膛，在爐膛燃燒放出大量的熱量。燃燒后的熱煙氣上升，經(jīng)過凝流管束、過熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器后，再經(jīng)除塵裝置清除其中的飛灰，最終才由風(fēng)機送往煙囪排往大氣。如下圖3.3就是工業(yè)鍋爐的構(gòu)成圖： 圖3.3：工業(yè)鍋爐構(gòu)成圖 四、軟件組態(tài)王的設(shè)計4.1：工業(yè)鍋爐燃燒的主畫面在設(shè)計主畫面時，要找到畫面所須要的各種物品，假如沒有的，須要自己畫出來，然后把這些圖片放在相應(yīng)的地方后，就須要進(jìn)行畫面連接啦。例如：對送沒煤車進(jìn)行畫面連接時，須要雙擊畫面，

11、進(jìn)行向右平移的設(shè)定，還有設(shè)定好移動的距離，對供應(yīng)水和蒸汽流淌的設(shè)置也是如此。在對引風(fēng)機和鼓風(fēng)機等進(jìn)行設(shè)置時，只要選擇旋轉(zhuǎn)的按鈕即可。最終，對于火焰的設(shè)定，須要5張圖片，然后設(shè)定相應(yīng)的閃耀時間t=05秒，這樣就可以望見火焰的燃燒啦。還有系統(tǒng)各個監(jiān)測點只要把模擬值輸出和相對應(yīng)的變量關(guān)聯(lián)就可以啦。4.2：循環(huán)泵水壓、爐壓限制系統(tǒng)對于循環(huán)泵水壓、爐壓限制系統(tǒng)的建立，我們須要建立時間，以及監(jiān)測各個變量的值的游標(biāo)，使游標(biāo)的值和各個變量相對應(yīng)，以免在手動調(diào)整時，變量之間的值發(fā)生混亂，還有限制閥的開度也是須要特殊留意的。我們還須要建立一個實時曲線報表，用來檢測變量的值的波動，其中，所監(jiān)測的變量有紅色曲線代表的

12、循環(huán)水壓變量、綠色曲線代表的爐膛負(fù)壓變量以及黃色曲線代表的補水箱的水位，當(dāng)手動調(diào)整變量時，曲線會隨著游標(biāo)的改變而改變。最終，還要建立可以轉(zhuǎn)換到其他畫面的按鈕，并把它們和畫面連接起來。4.3燃燒限制系統(tǒng)燃燒限制系統(tǒng)的建立和上一個畫面循環(huán)泵水壓、爐壓限制系統(tǒng)的建立過程大致相同，不過要把要連接的變量改成所須要的變量，而且實時趨勢曲線的連接變量應(yīng)改為紅色曲線的爐膛溫度變量和綠色曲線的出口水溫變量，其中變量的大少也應(yīng)當(dāng)連接起來。4.4、實時數(shù)據(jù)報表在建立實時數(shù)據(jù)報表的過程中，我們須要對爐膛出口壓力、爐膛出口溫度、出水壓力、出水溫度、補水箱水位等變量進(jìn)行監(jiān)測，看到這些變量怎么改變的，我們還須要把日期注明以

13、及把各個時間段改變值檢測出來。4.5、歷史數(shù)據(jù)曲線歷史數(shù)據(jù)曲線的建立是用來回看各個變量在不同時間點的數(shù)值，它的建立是在工具中的歷史報表，該報表須要獨自建立一個歷史數(shù)據(jù)查詢按鈕，然后對所須要監(jiān)測的變量進(jìn)行添加，然后在運行后設(shè)置須要查詢的時間范圍以剛好間間隔，點擊確定后就會在報表中顯示。4.6、報警窗口報警窗口是用以反映變量的不正常改變，自動對須要的變量進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)發(fā)生異樣時，要在報警窗口中顯示出來。報警窗口分為實時報警窗口和歷史報警窗口，實時報警窗口只顯示當(dāng)前的報警事務(wù)，要查閱歷史報警事務(wù)只能通過歷史報警窗口。本系統(tǒng)中對汽包液位、蒸汽壓力、爐排轉(zhuǎn)速等重要的影響鍋爐平安的熱工變量均設(shè)置了報警上、下

14、限，擋在進(jìn)行手動、自動操作過程中，這些變量超限時，采納聲音提示報警，并在報警窗口以紅色字體顯示變量名和報警狀態(tài)。五、運行結(jié)果和分析試驗運行結(jié)果： 圖5.1：主畫面 圖5.2：循環(huán)泵水壓、爐壓限制系統(tǒng) 圖5.3：燃燒限制系統(tǒng) 圖5.4：實時數(shù)據(jù)報表 圖5.5：歷史數(shù)據(jù)曲線 圖5.6：報警窗口六、調(diào)試步驟、修改過程6.1、組態(tài)軟件的運用步驟（1）、依據(jù)工藝過程繪制、設(shè)計畫面結(jié)構(gòu)和畫面草圖。（2）、建立實時數(shù)據(jù)庫，正確組態(tài)各種變量參數(shù)。（3）、在實時數(shù)據(jù)庫中建立實時數(shù)據(jù)庫變量和I/O點的一一對應(yīng)關(guān)系，即定義數(shù)據(jù)連接。（4）、依據(jù)第（1）步的畫面結(jié)構(gòu)和畫面草圖，組態(tài)每一幅靜態(tài)的操作畫面。（5）、將操作

15、畫面中的圖形對象和實時數(shù)據(jù)庫變量建立動畫連接關(guān)系，規(guī)定動畫屬性和幅度。（6）、對組態(tài)內(nèi)容進(jìn)行分段和總體調(diào)試。（7）、系統(tǒng)投入運行。6.2、調(diào)試修改過程在本次的試驗中，按如圖所示的器件擺放好后，就可以進(jìn)行動畫連接啦，把全部的器件和各自的變量連接后，就可以切換到view畫面，然后就可以看到所設(shè)置的動畫效果，就可以切換到所需的畫面中，也可以調(diào)試錯誤和不志向的地方。在本次試驗勝利之前，經(jīng)驗了很多次的修改，例如：在設(shè)置主畫面的過程中，看到送煤車還沒達(dá)到指定的地點，就已經(jīng)重新起先了，這時，就須要修改送煤車的移動距離，在經(jīng)過幾次修改后，最終達(dá)到志向的效果，還有在循環(huán)泵水壓、爐壓限制系統(tǒng)和燃燒限制系統(tǒng)時，實時

16、趨勢曲線中沒有線條或者是線條靠在最上面或最下面，在詢問老師和在和同學(xué)的溝通中知道，須要在數(shù)據(jù)詞典中定義變量的時候，須要把記錄的那項選中或者是把它的最大值調(diào)小或者調(diào)大一些，使曲線在方框的中間，能夠看清曲線的改變。還有在實時數(shù)據(jù)報表中，如何在報表中和數(shù)據(jù)詞典中變量相關(guān)聯(lián)，在歷史數(shù)據(jù)報表中，如何把變量放到報表中顯示出來以及在報警窗口中，要把多少值設(shè)為報警值，都須要試驗很多遍，找到一個合適的報警值。以上的這些問題都是在試驗過程中遇到的大問題，還有很多的問題也不一一排列出來啦。 七、總結(jié)通過本次工業(yè)鍋爐設(shè)計使我深刻地了解到理論學(xué)問和實踐學(xué)問的差別，在學(xué)習(xí)中學(xué)到的很多學(xué)問，只有在實際運用后，才能夠真正地被自己所用，并深刻的體會到自動化在工業(yè)限制中的重要性和有效性。通過把以往學(xué)到的學(xué)問應(yīng)用到實際工作中，讓自己對已學(xué)學(xué)問增加了更多的理性相識，對學(xué)問的相識已經(jīng)不僅僅停留在理論的水平上，而是真正運用到實際的工作中去，學(xué)會了理論聯(lián)系實際，這才是學(xué)習(xí)的最終目的。經(jīng)過了這次的鍋爐設(shè)計，讓我看到了自己很多方面的不足，也讓我意識到實際動手實力的缺乏。比如：專業(yè)學(xué)問方面不夠扎實，單獨解決問題的實力不強，想問題方面不夠全面，實踐實力較弱等。這讓我意識到，無論在學(xué)習(xí)、工作中，都應(yīng)當(dāng)增加自身各方面的實力，改正自己的缺點，完善自己