基于力控的鍋爐煙氣排污控制系統(tǒng)改造

劉素娟

（東北石油大學 秦皇島分校，秦皇島 066004）

0 引言

隨著工業(yè)自動化水平的迅速提高，組態(tài)控制技術已經在工業(yè)控制領域得到了廣泛應用[1,2]，原有的一些手動控制系統(tǒng)正在逐步被計算機自動控制系統(tǒng)取代。例如，秦皇島某高校的燃煤鍋爐集中供熱系統(tǒng)主要解決冬季學生宿舍樓供暖的問題，但是由于該系統(tǒng)為十年前建造，所有的控制均為工人手動完成。雖然目前重要參數可以從自動控制系統(tǒng)的工作臺上監(jiān)控，但是有些控制，例如鍋爐煙氣處理后的污水排放需要工人每隔一兩個小時到現(xiàn)場手動打開蝶閥，等待排污一段時間后再關閉?？刂七^程勞動量大，費時費力。應工人師傅要求，為其進行了從手動控制到計算機自動控制系統(tǒng)的改造。

1 系統(tǒng)的總體設計

考慮到若采用常見的單片機或PLC進行控制，硬件成本比較高[3,4]，且本設計對控制的精度要求并不高，因此筆者設計了一套“上位機+開關量模塊+蝶閥”的系統(tǒng)[3]。上位機中采用的是目前應用比較廣泛的力控6.0組態(tài)軟件。蝶閥的開關狀態(tài)通過開關量模塊的輸入端傳送到上位機并在力控的人機界面上顯示；開關命令控制程序在上位機的力控軟件中編寫，通過開關量的輸出端連接到蝶閥。系統(tǒng)的總體設計如下。

1.1 工藝要求

燃煤鍋爐排放的氣體中含有煙塵、二氧化硫等，直接排放到空氣中會造成環(huán)境污染，因此采用了濕式除塵、濕法脫硫進行處理。但是，處理后會有含泥污水聚集在煙囪底部，需要打開煙囪底部管道上的的蝶閥定時排放，污水排空后，需要關閉蝶閥，使新的污水在底部重新聚集。污水排放原來采用人工，費時費力。要求把它改造成基于組態(tài)軟件的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，能夠在計算機上實現(xiàn)手動和自動排污。

1.2 控制要求

手動模式下要求點擊“開閥”按鈕，閥門開度逐漸變大直至全開；點擊“關閥”按鈕，閥門開度逐漸變小直至全關。自動模式下要求實現(xiàn)整點（10：00、11：00等）時自動打開蝶閥排污，半點（10：30、11：30等）時自動關閉蝶閥。需要采集的開關量有蝶閥的開狀態(tài)反饋和關狀態(tài)反饋，需要控制的開關量有蝶閥的開命令和關命令。并且注意蝶閥實際運行中開命令和關命令不能同時存在，否則會對蝶閥造成損壞。

1.3 解決問題

了解了工藝流程和控制要求后，基于控制的靈活性和經濟性，本系統(tǒng)采用了當前應用廣泛的力控6.0組態(tài)軟件以及成本低廉的自制開關量模塊，如圖1所示。

1）開關量接口模塊

采用自制的開關量采集模塊，有8路數字量輸入通道、8路數字量輸出通道，實現(xiàn)了價值千元的莫迪康系列PLC的采集和控制的功能。采用MODBUS通訊協(xié)議和力控進行通訊，但是成本僅200元左右，并且易于維護。

圖1 自動排污控制系統(tǒng)

2）蝶閥的內部端子圖如圖2所示。

圖2 蝶閥內部端子圖

3）人機交互界面設計

基于力控的鍋爐煙氣排污控制系統(tǒng)運行時的人機界面如圖3所示。

圖3 基于力控的鍋爐煙氣排污控制系統(tǒng)

4）程序調試

在力控軟件“工程項目——IO設備組態(tài)”中填入對應參數建立力控軟件和開關量模塊的數據連接。在“數據庫組態(tài)”中建立的點名稱、含義及與開關量模塊的連接如圖4所示。

圖4 數據庫點及含義

在“中間變量”中建立的變量名稱及類型如圖5所示。

圖5 中間變量名稱及類型

主要程序如下：

1）“特殊功能-動作-應用程序-進入程序”路徑下

flag.PV=1;

2）“特殊功能-動作-應用程序-程序運行周期執(zhí)行”路徑下

3）“開閥”按鈕-左鍵動作-按下鼠標

“關閥”按鈕-左鍵動作-按下鼠標

此外，程序還包含需要提供用戶名和對應密碼進入的用戶級別管理、故障檢測、報警[5]、開機自動運行等功能。

2 結束語

本文介紹了基于力控的鍋爐煙氣排污控制系統(tǒng)的需求分析和系統(tǒng)軟件硬件的設計過程，實現(xiàn)了生產過程的自動監(jiān)視和控制[6,7]，并可根據實際要求隨時增加新的功能。實際運行情況證明，本系統(tǒng)運行可靠，實現(xiàn)了生產過程的自動化，大大降低了工人師傅的勞動強度，提高了工作效率，并且成本低廉，易于維護，便于升級[8]，在實際應用中有一定的推廣價值。

[1]顧曙敏,王洪福.組態(tài)技術在水塔水位控制系統(tǒng)中的應用[J].制造業(yè)自動化,2011,(24)：122-124.

[2]牛根藝.工業(yè)監(jiān)控操作員站組態(tài)軟件設計[D].哈爾濱：哈爾濱理工大學,2009.

[3]劉素娟,包天悅.高校太陽能集熱供水系統(tǒng)改造[J].計算技術與自動化,2013,32(2)：44-47.

[4]張伏,王唯,張亞坤,王俊,李樹強.PLC和MCGS 組態(tài)軟件在溫室控制中的應用[J].農機化研究,2014,10：51-53.

[5]田振東.基于組態(tài)王的礦區(qū)供水遠程監(jiān)控系統(tǒng).機械工程與自動化[J],2014,2：169-171.

[6]王麗艷.基于組態(tài)技術的蒸汽鍋爐控制系統(tǒng)[J].電子設計工程,2014,1：88-90.

[7]孔祥凱,劉廣萍,翟潤平.基于組態(tài)軟件的交通信號控制實驗教學系統(tǒng)設計[J].教學研究(河北),2013,36(2)：：77-80.

[8]齊繼陽,吳啟,春李,筱凡.基于WinCC的立體倉庫監(jiān)控系統(tǒng)的設計機械設計與制造[J].2011,3：58-60.