基于力控的鍋爐煙氣排污控制系統改造

劉素娟

（東北石油大學 秦皇島分校，秦皇島 066004）

0 引言

隨著工業自動化水平的迅速提高，組態控制技術已經在工業控制領域得到了廣泛應用[1,2]，原有的一些手動控制系統正在逐步被計算機自動控制系統取代。例如，秦皇島某高校的燃煤鍋爐集中供熱系統主要解決冬季學生宿舍樓供暖的問題，但是由于該系統為十年前建造，所有的控制均為工人手動完成。雖然目前重要參數可以從自動控制系統的工作臺上監控，但是有些控制，例如鍋爐煙氣處理后的污水排放需要工人每隔一兩個小時到現場手動打開蝶閥，等待排污一段時間后再關閉?？刂七^程勞動量大，費時費力。應工人師傅要求，為其進行了從手動控制到計算機自動控制系統的改造。

1 系統的總體設計

考慮到若采用常見的單片機或PLC進行控制，硬件成本比較高[3,4]，且本設計對控制的精度要求并不高，因此筆者設計了一套“上位機+開關量模塊+蝶閥”的系統[3]。上位機中采用的是目前應用比較廣泛的力控6.0組態軟件。蝶閥的開關狀態通過開關量模塊的輸入端傳送到上位機并在力控的人機界面上顯示；開關命令控制程序在上位機的力控軟件中編寫，通過開關量的輸出端連接到蝶閥。系統的總體設計如下。

1.1 工藝要求

燃煤鍋爐排放的氣體中含有煙塵、二氧化硫等，直接排放到空氣中會造成環境污染，因此采用了濕式除塵、濕法脫硫進行處理。但是，處理后會有含泥污水聚集在煙囪底部，需要打開煙囪底部管道上的的蝶閥定時排放，污水排空后，需要關閉蝶閥，使新的污水在底部重新聚集。污水排放原來采用人工，費時費力。要求把它改造成基于組態軟件的計算機監控系統，能夠在計算機上實現手動和自動排污。

1.2 控制要求

手動模式下要求點擊“開閥”按鈕，閥門開度逐漸變大直至全開；點擊“關閥”按鈕，閥門開度逐漸變小直至全關。自動模式下要求實現整點（10：00、11：00等）時自動打開蝶閥排污，半點（10：30、11：30等）時自動關閉蝶閥。需要采集的開關量有蝶閥的開狀態反饋和關狀態反饋，需要控制的開關量有蝶閥的開命令和關命令。并且注意蝶閥實際運行中開命令和關命令不能同時存在，否則會對蝶閥造成損壞。

1.3 解決問題

了解了工藝流程和控制要求后，基于控制的靈活性和經濟性，本系統采用了當前應用廣泛的力控6.0組態軟件以及成本低廉的自制開關量模塊，如圖1所示。

1）開關量接口模塊

采用自制的開關量采集模塊，有8路數字量輸入通道、8路數字量輸出通道，實現了價值千元的莫迪康系列PLC的采集和控制的功能。采用MODBUS通訊協議和力控進行通訊，但是成本僅200元左右，并且易于維護。

圖1 自動排污控制系統

2）蝶閥的內部端子圖如圖2所示。

圖2 蝶閥內部端子圖

3）人機交互界面設計

基于力控的鍋爐煙氣排污控制系統運行時的人機界面如圖3所示。

圖3 基于力控的鍋爐煙氣排污控制系統

4）程序調試

在力控軟件“工程項目——IO設備組態”中填入對應參數建立力控軟件和開關量模塊的數據連接。在“數據庫組態”中建立的點名稱、含義及與開關量模塊的連接如圖4所示。

圖4 數據庫點及含義

在“中間變量”中建立的變量名稱及類型如圖5所示。

圖5 中間變量名稱及類型

主要程序如下：

1）“特殊功能-動作-應用程序-進入程序”路徑下

flag.PV=1;

2）“特殊功能-動作-應用程序-程序運行周期執行”路徑下

3）“開閥”按鈕-左鍵動作-按下鼠標

“關閥”按鈕-左鍵動作-按下鼠標

此外，程序還包含需要提供用戶名和對應密碼進入的用戶級別管理、故障檢測、報警[5]、開機自動運行等功能。

2 結束語

本文介紹了基于力控的鍋爐煙氣排污控制系統的需求分析和系統軟件硬件的設計過程，實現了生產過程的自動監視和控制[6,7]，并可根據實際要求隨時增加新的功能。實際運行情況證明，本系統運行可靠，實現了生產過程的自動化，大大降低了工人師傅的勞動強度，提高了工作效率，并且成本低廉，易于維護，便于升級[8]，在實際應用中有一定的推廣價值。

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