電除塵大梁加熱控制系統(tǒng)改造設(shè)計與實現(xiàn)

黃立華，孫金梅，張少利，張 軍，程依堅

（克拉瑪依石化有限責(zé)任公司，新疆克拉瑪依 834003）

0 引言

2009年電廠完成4#爐及配套電除塵裝置建設(shè)投產(chǎn)，同時將1#～3#爐電除塵進(jìn)行改造，4套電除塵裝置的控制系統(tǒng)集成到1臺操作站上。2016年集成商大連天罡公司停止生產(chǎn)其中大梁加熱控制器，新的大梁加熱控制器由于通信協(xié)議、控制方式發(fā)生變化，無法與其他控制器完成系統(tǒng)集成，安裝后大梁加熱溫度無法顯示、控制，影響電除塵裝置運行，決定對系統(tǒng)進(jìn)行改造實現(xiàn)原有的控制功能。

1 電除塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

熱電廠電除塵裝置采用4套獨立的硬件系統(tǒng)，上位機作為人機界面通過PPI（Pixels Per Inch，每英寸像素）點對點通信方式分別與4套主控制PLC（Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器）通信，控制并顯示4套電除塵相關(guān)參數(shù)。PLC作為主控制器，控制現(xiàn)場主體設(shè)備，實現(xiàn)電除塵相關(guān)功能。大梁加熱控制器采集電除塵大梁相關(guān)部位溫度，并將其溫度通過串口通信傳送至上位機，上位機根據(jù)接收的溫度，判斷是否需要啟動對應(yīng)加熱器。當(dāng)溫度過低時，上位機發(fā)出命令至PLC啟動相關(guān)加熱器，確保大梁和煙氣溫度在合理范圍內(nèi)。上位機軟件采用VB程序編寫，4套電除塵系統(tǒng)相對獨立，每個大梁加熱控制器、PLC進(jìn)行相對編址。4套PLC之間無邏輯關(guān)系，僅共用上位機。

大梁加熱控制器設(shè)備更新?lián)Q代后，其通信協(xié)議發(fā)生變化，與上位機無法通信，上位機軟件廠家未提供VB程序源代碼，系統(tǒng)不具備修改程序條件，致使大梁加熱系統(tǒng)無法正常運行。如果大梁瓷軸周圍空氣溫度過低，其表面可能結(jié)露，當(dāng)電除塵帶電運行時，就會引起其表面產(chǎn)生爬電或放電現(xiàn)象，甚至造成高壓靜電場升壓失敗。

2 電除塵系統(tǒng)改進(jìn)方案

整個大梁加熱系統(tǒng)改造中需要解決2個問題：①控制大梁各個加熱器啟停；②在上位機上顯示每套電除塵裝置各個部位的溫度。新的加熱控制器采用Modbus通信方式，并提供相應(yīng)溫度通道開關(guān)量輸出，通過設(shè)置各個通道比較值，當(dāng)溫度低于設(shè)定值時，相應(yīng)觸點閉合，PLC通過接收該觸點信號控制大梁加熱器的啟停。新增1臺上位機通過Modbus通信獲取當(dāng)前各個點的溫度，并在上位機上顯示。大梁加熱控制器部分改造結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 電除塵改造后系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1#，2#爐電除塵大梁加熱控制器位于燃料控制室，與操作站距離較近。3#，4#電除塵機柜間距離控制室較遠(yuǎn)。考慮到485傳輸距離僅為1200 m，且電除塵升壓時形成高壓靜電場，可能對數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生電磁干擾，3#，4#加熱器數(shù)據(jù)傳輸過程中增設(shè)485中繼，提高數(shù)據(jù)傳輸過程的抗干擾能力。計算機采用RS232串行接口，控制器采用485差分傳輸，需要進(jìn)行串行通信電平轉(zhuǎn)換。大梁加熱器數(shù)據(jù)流如圖2所示：

3 改造方案實現(xiàn)

圖2 大梁加熱系統(tǒng)數(shù)據(jù)能流圖

新的大梁加熱控制器采用Modbus協(xié)議，16進(jìn)制傳輸模式，主從協(xié)議——主站（上位機）以輪詢廣播形式發(fā)出命令請求，從站（大梁加熱控制器）收到請求命令后進(jìn)行地址及數(shù)據(jù)有效性分析，滿足條件時按要求返回數(shù)據(jù)幀。主站對接收數(shù)據(jù)幀CRC校驗，解析獲取有效數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)主要完成讀寄存器功能，涉及功能碼為03H，大梁加熱控制器發(fā)送、返回數(shù)據(jù)幀格式如表1和表2所示。

表1 讀寄存器幀數(shù)據(jù)格式

表2 讀寄存器返回幀數(shù)據(jù)格式

上位機軟件采用Delphi軟件，借助第三方串口通信控件SPCOMM控件，通過編程完成上位機通信功能。通信參數(shù)設(shè)置為波特率9600，數(shù)據(jù)位8位，1位停止位，無奇偶校驗，4套加熱控制器地址分別為01，02，03，04，串口控件name為Comm1。利用Timer定時器控件間隔1 s進(jìn)行輪詢發(fā)送讀寄存器命令，分別對4個加熱控制器進(jìn)行通道溫度讀取，讀取寄存器個數(shù)為8，寄存器起始地址為0000。

為保證數(shù)據(jù)安全可靠系統(tǒng)采用CRC校驗，字符串尾部需增加2個字節(jié)CRC校驗碼。Modbus要求按十六進(jìn)制發(fā)生字符串，因此需要將16進(jìn)制字符串轉(zhuǎn)成字符串發(fā)送。CRC校驗碼求解和16進(jìn)制字符串轉(zhuǎn)換代碼如下：//CRC校驗求解

所用加熱控制器收到讀寄存器命令后，首先對地址位進(jìn)行檢查，若與自身地址不符，則將數(shù)據(jù)幀舍棄。與自身地址相符時，對數(shù)據(jù)有效性進(jìn)行CRC效驗檢查。數(shù)據(jù)幀有效時，按格式返回對應(yīng)數(shù)據(jù)。上位機利用串口控件onReceiveData事件對接收數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。首先進(jìn)行CRC檢查，然后數(shù)據(jù)幀第4個字節(jié)至第19個字節(jié)，每2個字節(jié)代表1個通道溫度值。將16進(jìn)制字符進(jìn)行10進(jìn)制轉(zhuǎn)換，然后按地址對應(yīng)不同電除塵裝置予進(jìn)行顯示。

4 結(jié)論

利用Delphi編程軟件結(jié)合大梁加熱控制器通信協(xié)議，通過編程獲取各個通道溫度值，將4套電除塵大梁各個部位溫度集中顯示。另外利用控制器開關(guān)量輸出觸點，完成對應(yīng)加熱器的啟停，確保電除塵設(shè)備變更后正常運行。