基于VB.NET的雙堿法脫硫監控系統的設計與開發

李金廣 王美靈

(1、中航工程監理（北京）有限公司，北京 100088；2、河南大學，河南 開封 475001)

伴隨著我國經濟的飛速發展，能源消耗也在逐年不斷地增加。雖然水能、核能、風能等清潔能源所占的比重在不斷的增大，但是我國是一個以煤炭為主要能源的國家，煤炭一直占我國能源的生產和消耗的70%以上。有關研究數據表明：我國二氧化硫年排放量達居世界首位。主要由二氧化硫排放所致的硫酸型酸雨污染危害面積達國土面積的30%以上，二氧化硫污染已經成為制約我國經濟、社會可持續發展的重要因素。

為了控制燃煤所產生的二氧化硫等大氣污染物的排放含量，世界各國競相發展了煙氣脫硫技術，其中應用比較廣泛的是燃燒后脫硫，即煙氣脫硫[1]（簡稱FGD）。雙堿法FGD是一種發展前景很好的脫硫技術，它是濕法煙氣脫硫的一種，最常用的是鈉鈣雙堿法脫硫，由于它是采用可溶性的堿性清液作為吸收劑吸收二氧化硫，然后用石灰乳對吸收液進行再生，由于在反應和吸收液處理中，使用了不同類型的堿，故稱為雙堿法。

1 監控系統構成

本文以某化工企業有240t/h鍋爐為研究對象，整個監控系統的基本工作原理為[3]：上位機監控系統實時接收下位機傳達的數據，各個監控點的終端監控設備按照控制中心指令采集現場的各種數據以及各設備的運行狀態。對于下位機傳來的各種數據，上位機監控系統將其存儲在數據庫中，作為實時記錄，便于操作人員的查詢和打印。在整個監控系統中，通信系統占著不可或缺的地位，它負責數據的傳輸，上位機的指令通過通信系統下達到下位機，使下位機執行相應的指令。同時現場工業終端設備把檢測的參數通過通信系統上傳給上位機監控系統，并通過人機界面顯示給操作管理人員。

在本監控系統中，整個系統主要由上位機監控系統、現場工業終端、上下位機的通信系統構成。系統的整體結構如下圖所示。

圖1 系統圖

2 系統總體功能模塊設計

通過對化工廠脫硫監控系統特點的了解，為監控系統軟件建立了完整的結構模型。該系統主要包括用戶管理、運行實時監測、實時信息查詢、實時控制管理、數據管理等模塊，監控系統軟件結構如下圖所示。

圖2 系統構成

3 監控系統的軟件實現

VB.NET是一種現代的面向對象的編程語言。它是微軟最新平臺技術。VB.NE不但兼有了。NET語言利用開發平臺底層的功能，而且兼有了Visual Basic語言的快速開發應用程序的特性。在監控組態軟件開發時，為了使現場操作人員操作方便，監控系統全部采用視窗操作。當監控系統處于運行的時候，各控制參數的現實、查詢、狀態控制、參數調整等能在各自的視窗內完成；并且登錄系統后，系統界面內的各窗體在正常運行的情況下，都能夠自由切換。這不僅考慮到了操作的快捷性和方便性，而且保證了系統運行的緊湊性和流暢性。

SQL Server2000是微軟公司開發的一個關系數據庫管理系統，以Transact_SQL作為它的數據庫查詢和編程語言。基本上，不論是客戶機、服務器、多層結構，還是database Web應用程序，SQL Server 2000都扮演著后端數據庫的角色。它可以創建數據庫、創建數據表、修改數據表結構、建立表間關系和數據的編輯、瀏覽。無論是采集來的數據信息，還是操作記錄和報警記錄均能在數據庫中存儲和備份，還能根據管理者的要求定期提取某個時段的數據記錄，并生成數據報表。可以說，SQL Server2000為雙堿法脫硫監控系統應用程序提供了數據匯總與管理的支持。無論是采集來的數據信息，還是操作記錄和報警紀錄均能在數據庫中存儲和備份，同時能根據管理者的要求提取某個時期、時段的數據、記錄，并生成定期的數據報表。

4 各模塊功能

4.1 用戶管理

用戶管理功能主要包括用戶登錄、密碼維護、用戶退出和權限管理四項功能。當操作人員啟動監控系統時，首先需要正確輸入自己的用戶名和密碼，同時可以根據不同操作人員級別設置不同的用戶名和密碼，這樣便于不同操作權限的人員在設備運行的時候，能獨立的記錄設備運行的工況，互不干涉。

4.2 數據實時監測

計算機監控系統可以使運行人員通過界面對主設備的運行狀態進行實時監視。在本監控系統中，實時需要的數據監測包括實時的數據采集和數據傳輸。實時的數據采集是通過檢測傳感器及儀表對化工廠的設備參數（PH值、壓力、流量、液位、溫度、電流等）、運行狀態進行數據的采集。實時數據傳輸是指監測數據、操作人員需要的數據、報警狀態數據快速的傳送到上位機。

4.3 數據查詢與顯示

控制室的操作人員通過點擊電腦顯示屏上不同的菜單選項，便可以方便的在顯示器上直觀的觀察到監控系統中各個設備的運行狀況及其參數，如設備運行狀況、歷史曲線、越線報警等LCD監視。

4.4 實時控制管理

實時控制管理功能是操作人員在中心控制室里根據監控組態界面實現對現場的電石渣液出口的流量、計量泵計量的調節、攪拌器的啟、停狀態等設備的進行遠程的控制。遠端的現場設備接收上位機的指令，并執行相應的命令操作，同時把本身的運行參數上傳回上位機；同時當遠端設備出現異常時，上位機能夠中斷當前的工作，并完成報警、設備自保及異常數據的傳遞。

4.5 圖形繪制功能

圖形繪制功能是計算機監控系統的主要功能，在實時監控時，要求監控系統能以曲線圖、棒圖等形式直觀地顯示采集到的各種設備參數，這樣便于工作人員一目了然地觀察到設備運行的趨勢及狀況。

4.6 數據庫管理

數據庫是監控系統管理的一個重要組成部分。數據庫按其性質分類，可以分為實時數據庫和歷史數據庫兩大類。根據系統實際工程的需要，對其各種記錄不能予以改動。數據庫中也存放著所有操作記錄、報警記錄、可供隨時查詢。同時，利用數據庫的報表生成功能，可根據工作人員的需要按不能的時間周期，如年、月、周、日等自動生成各種報表。

4.7 優化運行

根據系統實際對出口澄清水pH值的控制，來達到原料消耗的自動調節，設計了模糊PID算法對系統進行優化。運用此方法，使化工廠脫硫系統的運行更加經濟和高效。

結語

基于VB.NET的雙堿法脫硫監控系統人機界面友好，系統監控功能全面。本系統采用VB. NET編程語言與SQL Server2000數據庫來設計，使監控系統具有良好的穩定性和擴展性。隨著社會不斷的進步和發展，雙堿法監控系統將會應用到各個領域中，雙堿法脫硫監控系統的建立，大大提高了企業自動化水平和企業現代化管理水平，同時改善了生態環境，社會、經濟效益顯著。

[1]種秦.燃煤煙氣脫硫脫硝技術及工程實例[M].北京：化學工業出版社.2002.

[2]李玉平，譚天恩.雙堿法煙氣脫硫的基礎研究[J].重慶環境科學.1999，21（5）.

[3]周云龍，孫斌.鍋爐水循環在線監測系統原理及其應用[M].北京：科學出版社.2006.

[4]劉勃，臧桂鵬.Visual Basic.NET編程基礎與實例教程 [M].西安：西安電子科技大學出版社，2002.

[5]曹曉滿，王祖武，李超，陳列子.PH值對雙堿法脫硫效果和運行的影響 [J].環境科學與技術，2006，29（1）.