組態技術在鍋爐燃燒器控制中的應用

王麗艷

（大連職業技術學院，遼寧　大連　116035）

?

組態技術在鍋爐燃燒器控制中的應用

王麗艷

（大連職業技術學院，遼寧大連116035）

摘要：本文論述了“組態王”軟件在蒸汽鍋爐控制系統中的應用，詳細地介紹了蒸汽鍋爐控制系統的組成和控制功能。通過數據詞典完成數據庫的建立；通過燃燒器主畫面實現數據的采集和遠程控制功能；通過報警窗口可以檢測系統發生的異常情況。

關鍵詞：組態王；控制；數據采集

組態（Configuration）的含義是模塊的任意組合，組態控制技術以其編程簡單、運行安全可靠、故障率低、可維護性強等諸多優點，逐步在工業控制系統中得到廣泛采用。組態控制技術構成的計算機系統在硬件設計上除采用工業PC機外，系統大量采用各種成熟通用的I/O接口設備和現場設備，基本上不再需要單獨進行具體電路設計，不僅節約了硬件開發時間，更提高了工業控制系統的可靠性和安全性［1］。

鑒于組態控制技術的諸多優點及實際應用的良好效果，本文主要介紹組態控制技術在鍋爐控制系統中的應用。本系統硬件采用研華板卡PCL-818L作為信號的輸入輸出接口，上位機軟件采用北京亞控公司的“組態王”。軟硬件采用模塊化設計，結構與功能設計合理，操作簡單，智能化程度高，采用高性能的電源，具有較強的抗干擾能力。可對鍋爐的當前工作狀態進行實時監控，并對故障進行自動識別及處理，使系統安全、可靠地運行。通過本文的實際應用介紹，以期為優化組態控制技術在鍋爐控制系統中的應用提供參考。

1　鍋爐控制系統的控制要求

根據蒸汽鍋爐的工作過程，要求蒸汽壓力、鍋爐水液位和燃燒器達到以下控制要求。

1.1鍋爐水液位控制

當爐水液位到達上限時，關停補水泵；當爐水液位到達上上限時，關停補水泵和燃燒器并報警；當爐水液位到達下限時，啟動補水泵；當爐水液位到達下下限時，關停補水泵和燃燒器并報警；當補水泵出現故障時，關停小火、大火和補油泵并報警。

1.2蒸汽壓力控制

爐內壓力要求控制在0.01MPa≤P≤0.10MPa。當蒸汽壓力P＜0.01MPa時，燃燒器先啟動小火，延時0～100s（可調）。當延時時間到，啟動大火；當蒸汽壓力0.01MPa＜P＜0.10MPa時，先關停大火，小火繼續工作，維持壓力；當P=0.10MPa時，關停小火；當蒸汽壓力0.10MPa＜P＜0.15MPa時，報警并停爐；當P≥0.15MPa時，關停補水泵、補油泵和燃燒器并報警，切斷燃燒器電源。

1.3燃燒器控制

當蒸汽壓力P≤0.01MPa時，燃燒器處于大、小火自動切換工作模式；當P＞0.10MPa時，燃燒器處于停機工作模式；當燃燒器出現故障時，關停小火、大火、補水泵和補油泵并報警。

2　鍋爐控制系統方框圖

本系統有溫度、液位、壓力等7路模擬信號，經變送器轉換成4～20mA信號后，經250歐姆電阻轉換成1～5V，再經端子板送入研華板卡PCL-818L，經A/D轉換后，進入計算機，在計算機中處理之后輸出控制信號給PCL-818L，再經端子板送給74LS07驅動中間繼電器，使其得電后來控制指示燈亮滅、燃燒器的工作方式和泵的通斷。

圖1　系統方框圖

本系統有8個開關量控制信號需要輸入到計算機，分別是啟動按鈕SB1、停止按鈕SB2、手動SB3、自動SB4、檢漏復位、報警器復位、補水泵故障和燃燒器故障。計算機有9個開關量控制信號需要輸出到控制系統，分別是燃燒器故障報警、檢漏報警、液位低報警、電源指示、燃燒器、補水泵、補油泵、大火啟動和小火啟動。

本系統I/O接口設備選擇研華公司板卡PCL-818L、端子板選擇PCLD-9138、2個壓力變送器、4個溫度傳感器和1個流量計，系統方框圖如圖1所示。

表1　控制系統I/O配置

3　鍋爐控制系統I/O分配表

本控制系統I/O配置如表1所示。數字量和模擬量通過研華板卡PCL-818L輸入和輸出，模擬量可以實時顯示在操作畫面中，數值范圍滿足表1要求，若出現數值超限應在主畫面中出現報警提示。

4　蒸汽鍋爐控制系統的功能實現

4.1鍋爐控制系統數據庫建立

根據I/O變量表進行數據庫建立，如圖2所示。在組態王工程瀏覽器的“數據庫”大綱項下面的“數據詞典”成員名中進行變量的定義，完成各個變量基本屬性的設置、漏量高于20%時，主畫面中將自動跳出“報警窗口”，報警窗口中將顯示事件日期、事件事件、報警日期、報警時間、變量名和報警類型等信息；當出口溫度高于95℃，爐內壓力高于0.15Mpa，爐內液位低于5mm，燃氣泄漏量高于30%時，燃燒器將自動停機，各變量以紅色顯示，待爐內壓力恢復正常后，燃燒器會自動啟動。系統的運行狀態為：燃燒器運行時，火苗閃爍且顯示綠色“燃燒器運行”；當燃燒器停止時，火苗停止閃爍且顯示紅色“燃燒器停止”。

4.2主畫面設計

在組態王工程瀏覽器“文件”大綱項下面的“畫面”中新建“鍋爐燃燒器控制系統”新畫面，進入畫面開發系統，利用畫面開發系統提供的工具箱繪制燃燒器運行主畫面，如圖3所示。

4.3運行與調試

本系統可以通過運行主畫面來實時顯示燃燒器的工作狀態，通過操作畫面，可以實時監測燃燒器工作參數并進行遠程控制。圖4所示為燃燒器運行狀態畫面圖。

4.4報警

在“變量定義”時將“油出口溫度”“爐內壓力”和“燃氣泄漏量”3個變量定義高報和高高報警，當高報時自動跳出“報警窗口”；高高報警時燃燒器自動停機?！盃t內液位”定義低報和低低報警，當低報時自動跳出“報警窗口”；低低報警時燃燒器自動停機。報警窗口情況如表2所示。

圖2　數據詞典

圖3　鍋爐燃燒器主畫面

圖4　燃燒器運行狀態畫面圖

表2　系統報警窗口

5　結語

通過對本系統運行結果的測試表明，該系統能夠實時記錄鍋爐燃燒器的運行情況，且系統操控界面友好、運行穩定、使用方便，實現了蒸汽鍋爐運行系統的實時監測和自動控制。

參考文獻：

［1］袁秀英.組態控制技術［M］.北京：電子工業出版社，2003.

中圖分類號：TM621.2

文獻標識碼：A

文章編號：1003-5168（2016）01-0034-05

收稿日期：2015-12-28

基金項目：大連職業技術學院校級科研課題（DZ2015B-05）。

作者簡介：王麗艷（1970-），女，副教授，研究方向：可編程控制技術應用、組態控制技術與應用。

Configuration Technology Application in Steam Boiler

Wang Liyan
（Dalian Vocational Technology College，Dalian Liaoning 116035）

Abstract:This paper discussed the software"Configuration King"in the steam boiler control system in the applica?tion,introduced the steam boiler control system and control functions in detail,completed the establishment of the data?base through the data dictionary,achieved data acquisition and remoted control function through the burner main screen,detected the abnormal situation of the system through the alarm window.

Keywords:configuration king；control；data collection