FIX在75t/h锅炉改造中的应用

单位】　　概述：
　　我厂75t/h锅炉原采用传统仪表控制，虽经过历年的改造控制系统日甄完善，但是在重要的自动调节系统改造方面受传统仪表功能的局限而无法满足要求，因此，在2000年，经过充分比较、论证和研究，我们决定引进FIX对锅炉的控制系统进行改造。
　　关键词：
　　DCS、FIX、锅炉汽包水位、三冲量控制、串级调节……
　　系统结构：
　　根据我厂的工艺要求和现场实际情况，考虑到以后扩充及联网的需要，DCS系统分为三级：现场控制级、过程控制级、监控管理级。（如右图所示）：
　　

　　现场控制级是数据的直接提供和接受单元。现场控制级的设备包括仪表设备（传感器、变送器、执行机构等）；电气设备（仪表盘、控制柜等）；工艺设备以及其他辅助设备。
　　过程控制级在整个监控系统中完成所有实时数据的采集和控制任务，因此，作为整个监控系统的核心，过程控制级是可靠性、速度要求最高、技术最复杂的一部分。过程控制级设备采用GKS—Y过程控制系统完成实时数据的采集、储存、计算和回路控制、逻辑控制等。控制器通过网络向监控管理级的计算机传送数据，与现场控制级的各类仪表进行通讯。
　　监控管理级的设备采用高可靠性的工业计算机，使用中文Windows NT4.0操作系统和急于FIX的人机界面，监控级工作站与过程控制级采用以太网通讯，通讯速率可达到10Mb/s，上位机将DCS的数据以字符和动态图形的方式显示出来，操作员可在工作站上通过键盘和鼠标对现场设备进行控制。并有数据的存储、运算、报警和历史记录等功能。
　　
　　系统硬件构成：
　　系统硬件包括：
　　工作站主机：PⅢ667/128M/10G/1.44M/CDROM；
　　高分辨率彩色显示器：PHILIP107G；
　　控制器：OMC-1/E；
　　控制器机箱：BASE08；
　　编程电缆：RSCBL06；
　　电源模块：PWS10；
　　模拟量输入模块：ADO31；
　　热电偶输入模块：THM10；
　　数字量输入模块：XDC10；
　　数字量输出模块：YRY10；
　　24V直流电源：220VAC/24VDC，5A；
　　继电器：OMRON 7A（AC220V）；
　　网卡：3COM；
　　不间断电源UPS、控制柜等。
　　
　　系统软件构成：
　　操作系统：Windows NT 4.0+sp4；
　　系统开发软件：基于Windows NT的FIX6.15软件开发版；
　　控制器组态软件：P31。
　　
　　系统监控水平：
　　监控水平由上位监控和下位监控水平来体现，监控管理级是操作和管理人员监视生产状况、设备运行状态和工艺参数的人机接口，根据我厂的工艺要求并结合现场的具体请宽，本系统中的监控管理级为工作站，工程师站在完成监控与编程组态的同时兼作监视操作员站，操作员站有一个17英寸的监视器，检测来自各工艺系统内的数据进行显示、报警、并可按权限自动和自由地调节各工艺参数等，并且重要参数可在监控站上长期记录，直到悲愤备份出来为止，下位控制站是完成程序控制的载体，也是控制系统与现场设备的接口，其高可靠、高效率及齐全的功能都具有非常重要与必须的意义。所有监控级软件为原装进口正版软件，无2000年问题，并通过有关机构的认证。
　　
　　监控管理：
　　在工作站上可以生成以下画面：菜单画面、流程图画面、控制分组画面、回路参数画面、趋势曲线画面、报警汇总画面等，通过鼠标和键盘可以对相应的画面进行修改、组态，实现不同画面间的切换。主控画面如右下图所示：
　　
　　

　　操作和组态功能：
　　决大部分的操作可用鼠标完成，键盘只在登录和输入密码，修改参数及重新组态时使用，所有参数、符号的显示和修改都可按指定运行人员的级别，以实现不同的管理级别。
　　组态功能可有鼠标和键盘来年各种工具完成，对图符的生成和画面构造主要由鼠标来完成，对需要输入字符的场合，如填写位号、数字、编辑命令、建立报表、生产历史数据等组态，主要由键盘完成。组态过程可完成过程变量的定义，控制回路的组态，建立实时和历史数据库，生成显示画面，生成报表，组态历史趋势画面，生成命令文件，顺序执行文件和定时命令文件等，组态实时电子表格，组态文件的管理等，组态可在线修改（仅工程师级别用户），组态结果可立即模拟显示。
　　
　　系统实现的其他功能：
　　1．安全设置；
　　2．历史数据；
　　3．计算功能；
　　4．报警功能；
　　5．通讯功能；
　　6． “管控一体化”功能等。
　　
　　系统中主要控制方案：
　　在本方案中最重要的控制对象是锅炉汽包水位，汽包水位是锅炉安全运行的一个非常重要的工艺参数，必须被控制在一个非常严格的工作范围内，由于引起汽包水位变化的因素较多，如锅炉负荷、燃烧工况、给水压力等，加上锅炉特有的虚假水位现象，简单的单回路控制难以满足对控制的要求，尤其是对于我厂这样的工况变化频繁，变化幅度大，对于水位的控制来说仅仅使用传统的仪表控制是非常困难的，即使是使用了专用的进口多回路可编程调节仪表对水位进行控制，但是仅能够在工况稳定的情况下满足控制的需要，在工况产生突变的情况下，仪表根本无法对水位进行控制，所以在此次的改造中我们着重在水位的控制方面提出了严格的要求。在方案中我们采用了三冲量串级调节方式（如右下图所示），该系统接收汽包水位、蒸汽流量、给水流量三个信号，两个控制器（主调和副调）相串联，称为三冲量串级给水调节系统。上述三信号经相应的变送器转换为统一的电流信号，再经输入组件进行电流/电压转换，分别作为主调的测量信号、补偿信号及副调的测量信号，其中主调将汽包水位测量值与给定值进行比较积分运算，运算结果再与蒸汽流量信号相加，作为副调的给定信号，副调将给水流量测量信号与给定信号相比较，并对起偏差进行比例积分运算，再经高低限限幅、电压/电流转换，起输出信号控制执行机构动作，改变给水量，以维持水位一定。在实际的程序的编制中，我们对原方案进行了相应的改造，汽包水位作为主被控变量，给水流量和蒸汽流量的差值作为副被控变量构成串级调节控制系统，并且在程序中引入众多的逻辑比较条件，严格限定给水调节阀的开关状态以保证给水调节系统一直处于安全的运行状况，从而克服汽包水位虚假水位现象，维持汽水平衡，从而保证汽包水位一定。