小型控制系统R100在锅炉控制中的应用

小型控制系统R100在锅炉控制中的应用

控制系统石油化工自动化

小型控制系统R100在锅炉控制中的应用隋国学（吉林化工工程公司，吉林吉林锅炉给水三冲量、燃烧系统采用串级及前馈控制，有效地克服了蒸汽波动大，燃烧不充分的弊端，完成锅炉的自动控制。

　　在卷烟生产过程中，各主要工序如蒸烟、膨化、有很大改善，同时系统扩展更加灵活方便。

　　相比在硬件规格通讯速度和软件的灵活性方面！制丝等都需要有汽压稳定的饱和蒸汽，而卷烟生产的用汽是间断的。这就要求锅炉在生产出品质良好的蒸汽的同时，能适应负荷的频繁波动。在某烟厂的锅炉及控制系统改造时，模块化自动化系统。运行实践表明：该系统不但能满足工艺要求，而且使蒸汽品质明显提高，同时，吨煤产汽量大大提高；使工人的劳动强度和环境条件明显改善，在节约能源和保护环境方面发挥出常规仪表难以达到的作用。

　　该厂原有3台8t/h蒸汽锅炉，已运行良久，能耗较大且故障率高。在此次技术改造过程中，将其改成两台20t/h链条式蒸汽锅炉，整个锅炉装置包括水处理装置和本体设有调节系统14套，其中复杂调节系统9套，共有模拟量监测点80点，数字量监控点32点，用R100构成的系统配置图如所示，其中，监控站带20"（50. 8cm）彩色CRT.控制器带14"（35.56cm）单色操作员盘和8槽扩展箱。

　　1R100控制系统R100小型控制系统是在S9000基础上开发出来的高级开放型模块化自动化系统，该系统1991年在欧洲推出，1993年进入中国市场。和S9000系统支持多个S9000控制器和620逻辑控制器.

　　交通大学信息与控制工程系自动控制专业，同时也可作为S9000控制器和620逻辑控制器的组态站，有台式和盘装两种以适应控制室和现场安装的需求。可以完成控制策略的生告格式的确定，以及系统组态的生成及修改等工程师站功能，也可以完成生产过程的实时监视和操作，系统报警的显示和处理，又可以实现控制参数的变更，以完成系统调试等操作员功能。同时，也可以在配有操作员盘时，进行其他诸如控制软件的变更及优化等工作，而不必终止实时数据的收集，其规格中央处理单元CPU：Intel80486；内存容量：8MB；硬盘容量：230MB. ~3个PCS可以通过MASnet和最多8个控制器构成较大系统。

　　一高性能多用户操作员（工程师）接口可通过MAS通讯网络从控制器或620逻辑控制器上采集实时数据，并且集中多个MS数据到一个集中数据库中，较PCS有更强的上位管理能力。每个系统可带32个节点，每个节点可连5个终端。

　　该高性能工业计算机系统，最多达12槽机架，32MHz处理器，硬盘可达520M，每个数据库可管理3000个数据点。）PC-X：MS的终端和S9000控制器的组态站，采用一般的台式结构，每个MS可通过MASnet连接5个PC-X.其硬件规格为：处理器Intel 4）9000控制器：执行过程控制的重要工具，采用双CPU结构，提高了逻辑处理的速度和可靠性。

　　可以完成：回路控制、逻辑控制、顺序控制、设定点编程和处方管理功能。其硬件采用母板式结构，扩展方便。

　　控制器母板由回路处理器卡、逻辑处理器卡、电源卡及I/O卡组成。每个处理器可带3个扩展，29个单回路处理器和两个多笔记录仪及一台就地操作口内。

　　员盘。

　　每个控制器可处理32个回路，最大32K梯形逻辑，执行速度为2.5ms/K此外，可同时处理8个并行顺序。

　　1.2R100系统软件1为核心。由标准组态及显示软件、用户图形软件、Excel构成的报表软件、以及Chinese-Star软件几部分组成。其基本控制策略由以下5个部分组成。

　　成-用户图形的生成，数据库的生成生产报表和报tohingl继电器梯形逻辑由标准组态软件产生的控制策略，由用户图形部分生成的动态PID图等监控界面以及由Ex（el生成的过程报表程序3部分构成了应用软件的最基本结构。下面仅对回路控制策略的CCC图进行说明。在回路控制功能中，每个控制器的控制功能由50种不同的功能块组合成不同的控制策略。其功能块分类为：回路块、算术运算块、布尔块、辅助块及报警块和计算块。其中回路块提供3种类型的PID，分别用于实现简单调节系统和复杂调节系统。同时，每种PID分别有两种控制算法，以适应不同过程的控制要求。

　　Ti积分时间常数；Td微分时间常数；a微分增益；PV过程测量值。

　　2R100在锅炉控制中的应用该装置3台20t/h锅炉共用一个控制室，操作台上除R100外还配置了手操器和电气操作台，根据监视规模系统配置如下。

　　8cm）彩显1台热电阻输入模件RTD8点X3块24VDC有源数字量输入DI16点X1块24VDC有源数字量输出DO16点X1块模拟量输入4~20mADCDUT4点X5块针对该厂锅炉的具体特点和工艺过程要求，本系统的应用软件设置了自动给水调节系统、自动燃烧调节系统（由给煤、鼓风、负压系统组成）、除氧器水位等自动调节系统。还有其他一般工艺参数的指由于该厂的蒸汽用量随生产的批量性波动很大，有时波动幅度可高达8t/h，所以，本系统采用了三冲量给水调节系统。并对给水流量和蒸汽流量进行累积。同时，将其水位的报警、连锁信号送到RLL去触发声光报警和联锁动作。

　　示记录完成的锅炉报漏和联锁系统lishi运算块的偏置同时fe功能块7*9中：编号为58，5960的功能块分别将采集到的给水流量、蒸汽流量、汽包水位信号转换成相应的工程单位，经转换及运算后作为67号PID调节85，86，87分别对蒸汽和给水流量进行累积。70，7274完成水位高限联锁；71，73，75完成水位低限联锁；76 77，78实现水位报警；7273，77块分别将水位高联锁、水位低联锁、水位报警以标签量形式如LA-101A等送到PCS及操作员盘作报警显示用。

　　同时经过74，75，78将联锁及报警状态写入寄存器，经RLL部分进行处理后执行声光显示和联锁动作，SCB功能块决定前馈强度和高低限监视的设定值，以便在线修改组态参数，这一点对系统在线调试时将十分方便。

　　蒸汽流量有时在两分钟内波动达8t/h左右，为了及时克服假水位的影响，故在控制算法中采用微分先行算法B调试证明，其调节品质较由普通算法构成调节系统有明显提高。

　　2.2锅炉燃烧调节系统该系统由给煤、鼓风和引风三部分构成。由于在不同季节，蒸汽需求量以及蒸汽压也要变化，故该系统在控制策略上主要着眼于鼓风量和给煤量的协调。因此，分别以给煤机转速和鼓风量的自动调节作为副环，以蒸汽压力为主环构成两套串级调节系统。同时在鼓风系统中引入烟道氧含量这一校正信号，以提高燃烧经济性和减少环境污染。

　　引风调节也可称之为负压调节，其主要目的是维持炉膛负压在一定范围内。由于负压受鼓风量干扰较大，因而引入鼓风量作为前馈系统构成前馈-反馈调节系统。其CCC图如所示。

　　载引起的事故，该系统增加了“启动保护”功能，既当两个风机启动的一段时间内（0~60s）使鼓风机及引风机的风门处于关闭状态，其余时间其开度受调节系统的控制。中的6162模块及9192模块就完成上述功能。SCB196决定含氧量的校正点和校正强度。例如要求含氧量在6%时为最佳，而在其变化2%时鼓风量变化10%则SCB196的表达式为y二一5x+30，而其校正点、强度又可以在线调整，为调试带来较大方便，能够确保在不同条件下使燃烧处于理想状态。

　　WDIG199，WDIG200分别将超压联锁信号PS-105B及压力报警信号PA-105B送到内部寄存器中，以便在RLL中进行逻辑运算后执行联锁动作。

　　同时，作为标签量PS-105B和PA-105B的信号可以在操作员盘和监控站上反显以提醒操作者注意。并可触发外部信号灯和蜂鸣器，进行声光报警，充分保证装置的操作安全性能。

　　3系统运行情况该系统自1993年12月安装以来，经历近半年的非正常工作环境。当时，锅炉处于试运行状态，炉膛经常出现正压，加上装置地面未处理，控制室空调未安装，致使控制室灰尘较大，干燥且温度过高。尤其是计算机接地一直未能连接，这可以说是最不利的情况，但该系统一直正常工作，未出现故障，充分体现了该系统硬件的可靠性。

　　在系统调试过程中，由于系统配置了就地操作员盘，它可以和控制器构成最基本系统，可以独立完成过程监控和PID参数的整定。而此时，PCS可以完成组态的修改及其他上位管理功能，而不致影响到数据库的更新。实践表明：该系统的硬件构成相当灵活，整定方便、容易，特别是可以在线修改参数而不必修改组态结构，就可得到不同控制方案。给调试带来事半功倍之效。

　　4运行效果由于该厂蒸汽用量波动频繁且剧烈，三冲量给水调节系统有效地克服了这一扰动以及由此而带来的假水位，取得了较为满意的运行效果。历史趋势曲线如所示，该系统在短时间内负荷变动5t/h时水位显示信号变化50该厂的用汽压力和用汽量随生产情况和季节由于锅炉运行稳定，水位波动小，从而提高了锅炉出汽品质。原来手动状态下，膨化工序反映蒸汽不同都有所变化。由于在控制策略上采用了以蒸汽压力为被调量，分别以鼓风量和给煤量作为调节量，使燃料、风量联动，在广义上形成相应的风煤比，加上含氧量的校正使燃烧趋于经济。这样构成的系统使运行状态的改变十分方便，仅仅改变压力设定值到所需值即可。

　　燃烧自动调节系统投运后，煤的燃烧较以前更充分。可在炉排上看到4个较为明显的分区，既预热区、燃烧区、红碳区、灰区，且锅炉排烟温度可维持在130*C以下。在鼓风机和引风机风门关不严的情带水严重，有时无法正常工作，自动运行以后，没有出现过蒸汽带水现象，满足了生产要求。

　　总之，由于软件设计充分考虑了具体运行情况，以及随着自动化水平的提高，大大减轻了工人的劳动强度，提高了蒸汽品质和锅炉效率，降低了炉体周围和排烟灰尘含量，使环境条件和工人的劳动条件都有明显改善，为提高卷烟质量和企业上等级打下了坚实基础。况下能维持负压在一定的范围内。

站控制系统功能全面，可靠性高，对提高首站生产管理水平，保证设备安全、平稳运行起到了促进作用。