1、概述
    萊鋼銀山型鋼熱電廠130T/H鍋爐為大H型鋼生產(chǎn)線的主要配套項目之一，鍋爐主體計算機控制系統(tǒng)主要完成數(shù)據(jù)采集，汽包水位控制調(diào)節(jié)、爐膛負壓控制調(diào)節(jié)、鍋爐送風自動控制調(diào)節(jié)、減溫水自動調(diào)節(jié)控制、減溫減壓器出口蒸汽壓力調(diào)節(jié)控制、減溫減壓器出口蒸汽溫度調(diào)節(jié)控制熱風燒嘴和煤氣燒嘴調(diào)節(jié)控制以及報警，畫面顯示操作、實時趨勢、歷史趨勢、報警記錄和報表打印等功能。
    系統(tǒng)采用Sclmeider TSX Qu:uuum系列PLC硬件組成基礎自動化系統(tǒng)，監(jiān)控軟件為Mp7.0，編程軟件為Concept 2.6，Windows 2000作為系統(tǒng)平臺界面，組成計算機操作系統(tǒng)，實現(xiàn)人機通訊。網(wǎng)絡系統(tǒng)采用了“透明工廠”設計思想，實現(xiàn)了設備維護及生產(chǎn)操作人員的遠距離訪問和監(jiān)視。‘透明工廠”是建立在信息技術和通訊技術的基礎上，這些技術包括OPC開放軟件標準和WEB技術等，主要包含三方面的內(nèi)容：基于TCP/IP的通訊、WEB模式的網(wǎng)絡應用和面向?qū)ο蟮木幊�。其核心是ETHERNET和TCP/iP。
2、系統(tǒng)介紹
2.1工藝描述
    萊鋼銀山型鋼熱電廠130T/H鍋爐自動控制系統(tǒng)由煤氣（高爐煤氣、焦爐煤氣）系統(tǒng)、爐體部分、對流受熱面（汽包及冷卻壁，I、II省煤氣，I、Ⅱ空氣預熱器），點火器，送／引風機等設備，按照各部風的功能可大致分為汽水系統(tǒng)，風煙系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、減溫減壓及公用系統(tǒng)幾個子系統(tǒng)。為提高蒸汽品質(zhì)，鍋爐采用了自制冷凝水，對蒸汽進行減溫，冷凝水主要來自汽包，來自汽包的汽水混合液與給水換熱后，作為冷凝水進入減溫器，對蒸汽進行減溫。利用攝像裝置、監(jiān)視器、火焰探頭實現(xiàn)爐頂紅外成像，監(jiān)視爐頂汽包液位、爐內(nèi)火焰狀況，富通新能源專業(yè)銷售生物質(zhì)鍋爐，同時我們還大量銷售木屑顆粒機壓制的木屑生物質(zhì)顆粒燃料。
2.2硬件使用
2.2.1硬件性能
    Quamum系統(tǒng)是具有數(shù)字量處理能力的專用計算機系統(tǒng)，具有強大的信號處理和邏輯運算能力，具有模板化、可擴充的體系結構，適用于工業(yè)實時控制和制造過程控制。它包括Quamum系列CPU. I/O模板（以及采用遠程的800系列），I，0接口、通訊模板、電源和底板。典型的Quantum系統(tǒng)組成框圖如圖I所示．
    Quantum系列硬件具有良好的使用性能：
    (1)高吞吐量，使得更多的程序運行時間更短．
    (2)附加的數(shù)學協(xié)處理器能滿足更多的控制要求，提供更多的可能性及更高的產(chǎn)品質(zhì)量；
    (3)不使用DIP開關，全部地址用轉(zhuǎn)換開關設定，Quantum控制器提供了所有下裝模塊的配置特征；
    (4)十進制地址方式排除了在編程，檢查系統(tǒng)時記憶轉(zhuǎn)換的繁瑣過程，
    (5)所有的I/O模板使用同樣的1/0接線端子，無需考慮板子與接線端子的對應關系．
    (6)運行時每塊模板都有正常信息顯示，使用戶維護更容易，
    (7)擴展總線的LED組，能夠減少診斷故障時間。
    (8)所有模板均可插入底板的任一槽中，對于除了電源模板外的所有模板，沒有對所在槽位的配置限制-
    (9)所有模板均有LED顯示燈指示操作狀態(tài)I
    (10)允許模板帶電插拔．
    (11)用于現(xiàn)場接線的端子排插于模板前部。
2.2,2TCPflP網(wǎng)絡
    TCP/IP網(wǎng)絡是一種開放式的網(wǎng)絡結構，使不同硬件環(huán)境，不同網(wǎng)絡協(xié)議的網(wǎng)可以互連，真正達到資源共享，數(shù)據(jù)通信和分布處理的目標。它具有高速、高可靠和高安全性，傳輸速度快，成本低，是連接HMI與PLC．PLC與PLC，PLC和I/O的通用和有效的傳輸媒介。TCP/IP協(xié)議適用于所有計算機需求的壘球化網(wǎng)絡標準，適用于多種平臺，并能作為HTTP、MODBUS. vrP和許多其它協(xié)議的載體。
    Quamum以太網(wǎng)TCP/IP模板使得Quantum控制器與采用TCP/IP事實上的標準協(xié)議以太網(wǎng)上的設備進行通訊成為可能。以太網(wǎng)模板可以插入現(xiàn)有的Quanrum系統(tǒng)并通過光纖或雙絞線電纜與現(xiàn)有的以太網(wǎng)絡相連。
2.2.3硬件結構
    型鋼熱電廠130T/H鍋爐即采用TCPfIP網(wǎng)絡通訊協(xié)議標準進行網(wǎng)絡互連，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。具體就是在鍋爐的主控制機架上安裝一塊以太網(wǎng)模板140 NOE771 01，各上位機監(jiān)控站上插一塊IOOM以太網(wǎng)卡，通過專用的五類雙絞線分別連接到網(wǎng)絡交換機上，實現(xiàn)上位機與PLC監(jiān)控的網(wǎng)絡互連。主機架和各從機架之間的連接，則是通過遠程通訊模板CRP和本地通訊模板CRA之間用Tap分支器連接實現(xiàn)的。對各控制點的處理，Quantum模板將其分為模擬量輸入、模擬量輸出、數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出等幾類，每種信號接到專用的模板上進行信號采集，通過程序進行信號處理。
2.2.4軟件設計
    系統(tǒng)編程采用Schneider公司Concept 2.6，運用梯形邏輯(LD)和控制功能塊(FBD)相結合的方式實現(xiàn)對鍋爐汽包水位、爐膛負壓、鍋爐送風、減溫水、減溫減壓器出口蒸汽壓力、減溫減壓器出口蒸汽溫度、熱風燒嘴和煤氣燒嘴等的自動調(diào)節(jié)控制。
    硬件組態(tài)可以在程序創(chuàng)建之前，之中或之后進行。配置任務可以以在線（連接到PLC上）和本地（只在PC上）兩種方式進行。配置接受Concept檢測，并且只使用有效的組合，這樣就避免了配置錯誤。在在線模式中，配置好的硬件會立即測試有效性，而輸入錯誤將被排除。在將編程設備和PLC連接后，有效性測試將以實際使用的硬件資源的配置值為基礎進行測試，如果有錯誤將顯示錯誤信息。
    上位機采用Schneider公司Monitor Pro V7上位監(jiān)控軟件的Server-CJient結構，完成對數(shù)據(jù)的采集、處理和遠程操作監(jiān)控。
3、主要控制回路設計
3.1電動調(diào)節(jié)執(zhí)行器的無擾切換控制
    鍋爐燃燒的過程是一個將燃料的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿倪^程，燃燒自動調(diào)節(jié)的任務是使燃料所提供的熱量適應蒸汽負荷的需要，同時保證鍋爐經(jīng)濟、安全運行。為了保證鍋爐的穩(wěn)定運行，就要保證鍋爐燃燒所需的高爐煤氣，焦爐煤氣和熱風都有合適的供應量。鍋爐采用電動調(diào)節(jié)執(zhí)行器控制閥門開度完成對各量的合適配比。對各調(diào)節(jié)閥的控制均分為層操和角操兩種控制方式。層操時，輸入層操閥門開度，則在同一層上的高爐煤氣閥門、焦爐煤氣閥門或者熱風閥門同時動作，達到設定值，角操時，可以單獨對其中一個閥門進行操作。層操和角操可以進行無擾切換，保證在進行操作切換時，燃燒的穩(wěn)定性。
3.2汽包水位PID自動調(diào)節(jié)
    控制汽包水位的穩(wěn)定，是保證鍋爐安全運行的重要條件之一。汽包水位大范圍的波動會造成汽包內(nèi)空水或水滿造成危險，影響生產(chǎn)。因此，維持汽包水位的穩(wěn)定是極關鍵的。影響汽包水位的主要因素有：蒸汽流量（即蒸汽負荷）和給水流量。蒸汽流量的增加、減少，汽包水位就要減少、增加，給水流量也要增加、減少，這樣才能保證鍋爐的正常運行。因此，采用三沖量調(diào)節(jié)，前饋一反饋串級調(diào)節(jié)回路，即根據(jù)給水流量、汽包液位和蒸汽流量調(diào)節(jié)給水閥，保證鍋爐汽包水位的穩(wěn)定，如圖2所示。
3.3模擬量處理
    現(xiàn)場采集的模擬量信號采用了濾波和小信號切除，進行工程量轉(zhuǎn)換如圖3所示。
4、結論
    型鋼熱電廠現(xiàn)有130T/H鍋爐3座，系統(tǒng)均采用SchneiderTSX Quantum系列PLC，很好的完成了各項控制功能，系統(tǒng)自運行以來，運行狀況穩(wěn)定，人機界面清晰簡便，操作靈活，便于操作人員掌握。
    其他作者：王猛（1982 -），本科，工程師，計算機科學與技術專業(yè)，現(xiàn)就職于萊鋼自動化部銀山鐵區(qū)車間工作，從事自動控制方向的研究與維護工作。