项目概述

公司根据多年的工程经验，燃煤锅炉的控制采用和利时公司的LE系列PLC控制系统，实现单台锅炉的自动运行与安全检测功能。锅炉中央控制管理计算机负责完成所有锅炉系统重要运行参数的历史记录、存储、和产生报表并能打印输出以及各锅炉运行负荷的统一调配；同时根据锅炉的运行状况进行节能优化，使锅炉房成为新一代节约型能源中心。整个控制系统的设计充分体现了控制分散，信息管理集中的现代工业设备控制思想的发展理念，具有投资性价比高，可靠性好、便于扩展，技术先进等优点。

证书号:软著登字第2723985号

一、 方案特点

1.1减轻工人的劳动强度

    ◆锅炉燃烧系统远程集中控制的实现，减少了司炉人员的操作强度，正常情况下，司炉人员只需监视锅炉系统的运行状态即可，非正常情况，司炉人员可随时的将系统切换到手动运行的状态，通过后备仪表系统操作锅炉的正常运行。

    ◆锅炉系统的生产报表可通过上位机的定时、随机打印功能，按要求打印生产报表，减少了司炉人员的定点抄表工作量。

    ◆司炉人员有更多的精力投入到锅炉设备的寻检和管理当中。

1.2保障锅炉的安全稳定运行

    本控制系统的故障报警保护功能完善，循环泵故障停机保护功能以及电机过载、欠压、过流、堵转等保护功能。利用本系统提供的联锁保护接点可方便的实现锅炉各电机的联锁停炉保护。

1.3提高公司的自动化管理水平

    该自控系统工程设计方案具备全面实现对锅炉系统的计算机自动监控和管理功能。各系统均能够由独立的PLC控制站（主控下位机）自主完成锅炉系统的自动运行与安全检测。

二、 设计依据

2．1  设计标准

我方在进行本控制系统设计时，严格遵循以下国家制定的锅炉及相关行业的标准：

    ◆GB/T 15317 --94《工业锅炉节能监测方法》

    ◆GB10180 《工业锅炉热工试验规范》

    ◆GBJ/232-90、92《电气装置安装工程施工及验收规范》

    ◆《锅炉房安全管理规则》（劳锅字[1988]74号）

    ◆GB50259-96《电气装置安装工程电气照明装置施工及验收规范》

    ◆GB50171-92《电气装置安装工程盘及二次回路结线施工及验收规范》

    ◆GB10180-88《工业锅炉热工试验规范》

    ◆《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》

    ◆《锅炉压力容器安全监察规程》

    ◆《仪表系统接地设计规定》

    ◆《分散控制系统工程设计规定》

    ◆《电气设备安全设计导册》

    ◆《仪表供电设计规定》

2．2  系统设计原则

我方在进行本控制系统设计时，将严格遵循以下系统设计原则：

安全性原则：由于锅炉属于压力容器，而且工作环境比较恶劣，因此，控制系统首先要保证的就是锅炉系统运行的安全性，这是首要设计原则。为了达到安全的目的，在一次仪表和二次仪表的选型上，要严格遵循行业规范，从根源上保证系统的安全。

可靠性原则：可靠性原则是针对控制系统的安全而言的，同样是为了保证锅炉的安全运行，在控制系统设计时，要注意控制的层次和相应层次的操作等级、权限。目前，国际上普遍认同的可靠控制系统分为三个等级：计算机上位监控子系统、实时控制子系统和就地强电手动操作子系统，本项目也将严格按这种方式来设计整体控制系统。

科学性原则：科学性原则是指控制系统中选用的一次、二次仪表都属于目前国内和国际上的主流产品，同时，控制系统的结构是合理的，具有行业针对性的。

经济性原则：经济性原则是指在设计控制系统时，从元器件品牌的选择上，采用合理的配置，注重整体的效果，而不是一味选择高价格的配置。毕竟，成本是项目实施中非常重要的一个因素。

先进性原则：先进性原则是指在系统科学设计和元器件经济合理的前提下，要尽量保证控制系统符合国际上自动化控制系统的发展方向，保证本控制系统在5-10年内仍属于比较先进的锅炉控制系统。

三、 系统构架设计

系统构架的设计是指整个锅炉控制系统的框架设计，在严格遵循控制系统设计标准和设计原则的基础上，我方根据燃气蒸汽锅炉的运行特点和中央监控系统的功能要求，并考虑控制系统的科学性和先进性要求，将整个群控系统按操作的等级分为上位监控子系统、单台锅炉实时控制子系统两个部分。

上位监控子系统是整个锅炉群控系统的指挥中心，所有锅炉的信息都集中显示在中央控制计算机中，在正常运行情况下，操作员可以在指挥中心对模块锅炉进行远程操控，如控制参数的设置、修改，启动优化控制程序，建立锅炉节能分析报表等；同时，上位监控子系统起到信息和人员的管理职能，如建立重要锅炉参数的历史报表和趋势，对现场操作人员的生产监督，中央监控操作员的权限设置等。上位监控子系统一般建立在锅炉房控制室内，由监控软件、通讯电缆、监控操作平台、打印机、不间断电源等部分组成。

单台锅炉实时控制子系统是整个锅炉群控系统的控制核心，如果说上位集中监控子系统是“大脑”的话，那么单台锅炉实时控制子系统就是“心脏”。所有正常状态下的锅炉控制都是由锅炉控制柜来实现的。考虑到系统的安全性和可靠性，我方采用控制器和强电手动操作共同来实现具体的控制功能；同时，采用工业上标准的RS485接口/MODBUS通讯协议实现锅炉控制器与上位监控子系统的数据交互。实时控制子系统建立在锅炉房控制室内，核心控制器与上位监控子系统安装在同一平台中，主要由一次传感器、变送器（现场安装）、核心控制模块、强电手动控制、控制柜等部分组成。

从横向角度来看，上述群控系统的设计符合国际上流行的“控制分散、监视集中”的群控系统的标准。对于每个锅炉系统而言，控制是相互独立的，彼此不会干扰，而监视系统又是集中的，信息是共享的，这有利于整体管理。从纵向角度看，锅炉控制系统是安全可靠的，在正常情况下，操作员在上位监控系统就可以对所有锅炉进行远程监控，一旦上位系统发生故障，操作员可以通过锅炉控制系统进行操作，即使发生极端情况，操作员也可以通过控制柜的强电手动操作对锅炉进行简单的操作，而不会因为控制系统影响锅炉的正常运行。因此，这样的控制系统是强壮的、科学的、合理的。

以下是本群控系统的网络拓扑图，在以后的章节中将具体就单台锅炉控制系统和上位监控系统的实现进行详细的描述。

四、 控制系统功能设计

4.1锅炉房监控系统软件基本功能

本系统具备很高的可靠性和实时性；采用成熟、先进的开发平台，保证其开放性和可扩展性，设计符合标准化、规范化要求。具有良好的可扩性、稳定性和联网功能。便于功能和系统的扩充和升级，并充分保护用户投资，使系统能适应功能的增加和规模的扩充等要求。主要功能如下：

    ① 密码保护

    ② 监控点摘要

    ③ 监控点报警

    ④ 监控点历史

    ⑤ 动态记录

    ⑥ 动态图形

    ⑦ 表格监视

    ⑧.运行时间累积

4.2锅炉房监控系统软件运行下的监视和控制功能

系统计算机监视系统的LCD液晶显示器上实时监控软件操作画面包括：系统模拟动态运行流程图总貌、烟气、热水、供（补）水等各子系统的工作流程与状态，报警一览、数据一览等。系统连续采集和处理所得锅炉有关的监测点和设备状态信号，及时向操作员提供有关运行信息。实现锅炉安全运行，一旦发生任何异常工况，及时报警，提高锅炉的可利用率。系统包括模拟显示、成组显示、表格显示、报警显示、制表记录、值班记录与历史数据存储和检索及打印等。

采用图控软件组态设计监控工作站的运行监控软件，具有中文界面，操作提示和帮助系统。操作界面主要以流程图方式表示，从总体流程图直到每个单体的局部流程图。在流程图上显示的设备均可以点击进入，以了解该设备的进一步细节数据或对其进行控制。工艺过程、运行参数和设备状态均以图形方式直观表示。

工艺流程与运行监视图形包括：

    A.系统总流程图，         B.锅炉系统图，          C.烟气子系统图，

    D.供水子系统图，         E.热供、回水子系统图,   F.设备运行状态图,

    G.系统运行参数图         H. 报警记录图表等。   

系统主要参数的棒图包括：

    A.  锅炉供回水温度

    B.  锅炉所供能量(热量)；

    C.  锅炉排烟温度

    D.  电动蝶阀开度

4.4数据库的生成及查询功能

提供整个监控系统运行的各种数据参数、各设备状态以及各接口设备状态的实时数据库及历史数据库，并能根据信息分类生成各种专用数据库，具有在线查询、修改、处理、打印等数据库管理软件，可进行日常的操作及维护，可以同其它关系数据库建立共享关系，使之将来能与管理系统联网操作。

保存在内存中的实时数据库应存贮有各种监控对象的动态数据，数据刷新周期应可设置，以保证关键数据的实时响应速度。短期历史数据库能保存7天的实时数据和组合数据，并不断地予以刷新（其数据来自于实时数据库）。历史数据库中能存入各设备的运行参数、报警记录、事故记录、调度指令等。

4.5图形生成及查询功能

系统组态软件具有功能强、实用有效的图形显示功能，能画出工艺流程总图、设置布置图等。在确定监控画面后，可对监控对象进行形象的图符设计、组态、连接、生成完整的实时监控画面，使用户能在监视器（显示屏）上查询到各种监控对象的动态运行及超限位、故障信息，其形式可以是图像、报表、曲线以及直方图等。

同时还具有友好的汉化人机接口界面，采用图形、图标方式，使管理人员方便地使用鼠标及键盘对系统进行管理、控制，通过监控画面的切换，进行数据查询、状态查询、数据存贮、控制管理等各种操作。

可根据用户需求选择打印内容，输出至激光打印机。

4.6锅炉房监控系统组态图

    ① 全貌图

    系统通过显示屏显示运行状态，操作员通过显示屏定时对锅炉等设备运行过程监视和操作。

    显示屏每幅画面显示过程变量的实时数据和运行设备状态，这些数据每秒钟刷新一次。

    ② 控制回路：

    控制系统划分若干子系统，每个子系统的设计完全遵守“独立完整”的原则。

    在自动控制范围内，控制系统能处于自动方式而不需要任何性质的人工干预。

    控制系统能调节控制装置以达到规定的性能指标，控制设备实现性能要求的能力，不受到控制系统的限制。

    控制系统有连锁保护功能，以防止控制系统误动作，保证锅炉正常运行。

    ③ 成组显示：

    将相关的模拟量信号，组合成成组显示画面，便于运行操作人员调用查看。

    成组信号分：锅炉压力、温度等分别成组显示。

    ④ 报警显示：

    报警显示按时间顺序排列.显示最近产生报警信息。可查询一年内某天某时报警信息。工程师/操作员站能对报警信息进行声光报警。

    具有报警应答，对重要报警事件由操作员进行及时的应答处理，报警应答记录报警产生时间和应答时间，为事后进行事故分析提供实际处理。

    ⑤ 报表：

    报表包括交接班记录、数据查询和打印。交接班记录和数据查询可输入日期查询。

    ⑥ 历史数据的检索：

    设置历史数据的检索目的是为了保存长期的运行资料，以便日后检查。

4.7 系统功能

设有系统交流电源稳压和计算机系统UPS不间断电源供电功能，以提高系统工作的稳定性与各仪器、仪表的使用寿命；并有利于信息的保存。