一．計算機自控系統(tǒng)方案介紹
1. 系統(tǒng)概述
本系統(tǒng)為是一套比較完善的雙機熱備鍋爐計算機控制系統(tǒng)，以提高鍋爐控制系統(tǒng)的安全性能和控制水平。
2. 系統(tǒng)功能介紹
a. 系統(tǒng)結構
系統(tǒng)分為以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路和RS485數(shù)據(jù)鏈路兩大部分。I/O采集控制模塊和流量積算儀由RS485S數(shù)據(jù)鏈路通過一臺串口設備服務器進如上位以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路并通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)送至各臺監(jiān)控計算機。兩套計控系統(tǒng)的監(jiān)控計算機和串口設備服務器共同構成一個100M的以太網(wǎng)路數(shù)據(jù)鏈路。該方案的優(yōu)點是：
◇實現(xiàn)了信號采集、控制輸出通計算機監(jiān)控的分網(wǎng)結構，確保了上位監(jiān)控計算機互為熱備功能的完全實現(xiàn)，大大提高了系統(tǒng)的安全性能。
◇便于系統(tǒng)的擴展并提供了通工廠管理層聯(lián)接的接口，方便了系統(tǒng)的擴展和升級。
★ 數(shù)據(jù)信號的采集和控制輸出：
系統(tǒng)采用了RM 4000系列遠端數(shù)據(jù)采集與控制模塊，通過RS485串口數(shù)據(jù)通訊模式與串口設備服務器相連，并通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)送至各臺監(jiān)控計算機。根據(jù)現(xiàn)場的實際工藝情況，由于兩套鍋爐系統(tǒng)總共需要大約四十多塊RM400系列采集控制模塊和流量積算儀表，且系統(tǒng)除了完成一般的數(shù)據(jù)采集任務還需實現(xiàn)鍋爐實時控制輸出。所以根據(jù)我公司工程經(jīng)驗，并鑒于RM采控模塊和流量積算儀本身需分網(wǎng)聯(lián)接，我們將這些模塊和儀表分成四部分，分別為＃1鍋爐熱工信號、＃2鍋爐熱工信號、＃1、2鍋爐調節(jié)信號和＃1、2鍋爐流量積算信號，以確?？焖俚男盘柌杉涂刂戚敵鏊俣?。
★ 上位監(jiān)控計算機：
兩臺上位監(jiān)控計算機和串口設備服務器共同構成了一個100M的以太網(wǎng)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)鏈路。這兩臺上位監(jiān)控計算機通過以太網(wǎng)絡穩(wěn)定快速地采集到由串口設備服務器發(fā)來的兩套鍋爐熱控信號并相互之間交換數(shù)據(jù)。通時每臺監(jiān)控計算機分別是所轄鍋爐的主控制機，同時也是另一臺鍋爐的從控制機。
b. 雙機冗余熱備
在單主機系統(tǒng)中，當計算機出現(xiàn)檢修或故障時，整個系統(tǒng)都將停止運行，這將給生產造成損失和麻煩。為了克服這種局限，我們利用鹽化廠將新建的和已有的兩套鍋爐計算機控制系統(tǒng)實現(xiàn)兩機的相互冗余熱備，構造一種比較可靠的控制系統(tǒng)。
★ 雙機冗余構造思想：
主機和從機通過HUB集線器實現(xiàn)以太網(wǎng)網(wǎng)絡連接，正常情況下主機處于工作狀態(tài),從機處于監(jiān)視狀態(tài)，一旦從機發(fā)現(xiàn)主機異常，從機將會在很短的時間之內代替主機，完全實現(xiàn)主機的控制功能，當主機修復, 重新啟動后，從機檢測到了主機的恢復，會自動將主機丟失的數(shù)據(jù)拷貝給主機，同時從機將重新處于監(jiān)視狀態(tài)。這樣即使是發(fā)生了事故,系統(tǒng)也能保存一個相對完整的數(shù)據(jù)庫、報警信息和歷史數(shù)據(jù)等。
★ 實時數(shù)據(jù)的冗余實現(xiàn)：
正常工作時,主機和從機分別由以太網(wǎng)絡，通過串口設備服務器采集的各模塊和流量計算儀的數(shù)據(jù)信號。兩臺監(jiān)控計算機有相同的實時數(shù)據(jù)庫但從機不參與控制。從機與主機之間的監(jiān)聽采取請求與應答的方式，從機以一定的時間間隔向主機發(fā)出請求，主機應答表示工作正常，主機如果沒有作出應答，從機將切斷主機的控制數(shù)據(jù)傳輸，改由從機完成。通過這種方式實現(xiàn)了實時數(shù)據(jù)的熱備。
★ 歷史數(shù)據(jù)的冗余實現(xiàn)：
圖二、歷史數(shù)據(jù)的冗余實現(xiàn)
雙機冗余時主機從機分別保存歷史數(shù)據(jù)，當主機失效時，從機代替主機進行數(shù)據(jù)采集，同時繼續(xù)保存從下位機上傳的數(shù)據(jù)。當主機重新恢復，從機監(jiān)測到主機的存在，首先從機停止下位機采集數(shù)據(jù)，并通過網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流從主機獲取數(shù)據(jù)；然后從機通過比較主機與從機的歷史數(shù)據(jù)庫，向主機的數(shù)據(jù)庫拷貝其丟失的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)了歷史數(shù)據(jù)庫之間的熱備。結構示意見圖二。
c. 計算機控制系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能
1， 實現(xiàn)整個鍋爐系統(tǒng)信號采集；
2， 采用先進的計算機控制理論，實現(xiàn)鍋爐系統(tǒng)自動化控制；
3， 自動監(jiān)測報警事件；
4， 手自動雙向無擾動切換；
5， 在線修改控制參數(shù)；
6， 全漢化人性的操作員畫面；
7， 系統(tǒng)聲光報警；
8， 雙機冗余熱備；
3. 實現(xiàn)的主要技術指標
1） 水位控制誤差 < ±10mm ；
2） 汽包壓力誤差 < ±0.05Mpa;
3） 蒸汽流量 < 20%;
4） 主蒸汽溫度控制< ±10 ℃；
5） 給水壓力控制<±0.1Mpa
4. 主要控制和采集過程參數(shù)：
★ 除氧器蒸汽調節(jié)閥前壓力指示；補給水管壓力指示；生產返回水管壓力指示；減溫水流量指示；煙氣含氧量指示。
★ 主蒸汽管流量積算；給水流量積算；蒸汽管流量記錄、積算。
★ 除氧器壓力指示、調節(jié)、報警（高限）；汽包水位記錄、調節(jié)、報警；鼓風機引風機風門控制；除氧器水箱液位指示調節(jié)；煤量計量控制。
5. 控制回路的方案介紹：
a.汽包水位調節(jié)：
采用針對鍋爐的先進控制方案，建立相應的數(shù)學模型，使控制達到最優(yōu)化。系統(tǒng)由計算機實現(xiàn)了三沖量控制，這是一個前饋－反饋調節(jié)系統(tǒng)。它對蒸汽流量和給水流量進行了前饋調節(jié)，從而更加穩(wěn)定了汽包水位。
b.過熱蒸汽系統(tǒng)調節(jié)：
通過控制減溫水流量來保證過熱器出口溫度在允許的范圍之內，并保證管壁溫度不超過允許的工作溫度。
c.運用計算機PID控制技術，實現(xiàn)保證除氧器水位和壓力的穩(wěn)定。
6. 系統(tǒng)主要設備介紹：
a.上位監(jiān)控計算機
選用研華原裝IPC-610工業(yè)控制計算機，具有如下特點。
◇Socket370 架構支持的PⅢ866主頻CPU。
◇ISA驅動能力高大64mA，方便今后機箱內板卡擴展。
◇板上帶充裕的I/O口，具體如下：
2個RS232口，16C650兼容UARTS,可達115.2Kbps；
1個SPP/EPP/ECP 并口；
2個FDD接口；
2個USB接口；
1個PS/2口；
◇ 帶看門狗定時器 可編程 63級，以防主機死機。
b.工業(yè)級串口設備服務器：
下位采集模塊和流量積算儀通過該設備服務器聯(lián)到上位以太網(wǎng)上，以實現(xiàn)上 位主從監(jiān)控計算機數(shù)據(jù)采集和控制輸出。本系統(tǒng)選用臺灣MOXA（摩莎）公司DE-332/230V產品，具有如下特點：
◇一塊卡帶四個RS-485接口和一個以太網(wǎng)接口，滿足本系統(tǒng)需要。
◇帶光電隔離保護（高達2KV）,保證系統(tǒng)安全；
◇具有根據(jù)數(shù)據(jù)流向自動控制功能，在硬件上就實現(xiàn)了控制RS-485數(shù)據(jù)半雙工流向；
◇ 內置終端電阻，無阻抗匹配問題；
c.遠端數(shù)據(jù)采集和控制模塊：
采用了RM4000系列模塊，特點如下：
◇內置微處理器，進行信號的處理和轉換；
◇提供各種AIO/DIO的選擇類型；
◇具備RS485通信功能，布線方便，傳輸距離遠，信號穩(wěn)定。
◇ 寬溫工作（0－70℃），具有導軌、面板、堆疊多種安裝方式選擇，方便現(xiàn)場就地安裝。
7．控制組態(tài)軟件介紹：
該項目我們選用的是力控? pLerine監(jiān)控組態(tài)軟件。力控?pLerine組態(tài)軟件在鍋爐計控系統(tǒng)中已獲成功運行。軟件特點如下：
力控? pLerine組態(tài)軟件是一個通用的工業(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件，具有高度應變能力和可伸縮結構的管控一體化數(shù)據(jù)平臺，力控?采用了分布式實時數(shù)據(jù)庫和分布式結構，保證了軟件的穩(wěn)定性和可靠性，使軟件在整體上達到了世界先進水平。
★ 系統(tǒng)安全性
力控?吸收了DCS控制軟件的思想精華，并經(jīng)歷了大量復雜工程應用的嚴峻考驗，提供了完備的安全保護機制和報警、事件記錄功能。徹底解決了許多組態(tài)軟件存在的不穩(wěn)定或死機問題，為用戶解除了后顧之憂。
★ 實時性
力控?實時數(shù)據(jù)庫引擎內部處理周期為1ms，I/O通信最小周期為1ms，HMI內部處理周期為1ms，完全達到工程的實際需要。
★ 開放性
力控?為開發(fā)式體系結構，全面支持DDE、OPC、ODBC/SQL等標準。以OLE、COM/DCOM、動態(tài)鏈接庫等多種形式提供外部訪問接口，便于用戶利用各種工具進行二次開發(fā)。
★ 控制策略生成器
控制策略生成器是面向控制的新一代軟件邏輯自動化控制軟件，采用符合IEC1131-3標準的圖形化編程方式，提供包括：變量、數(shù)學運算、邏輯功能、程序控制、常規(guī)功能、控制回路、數(shù)字點處理等在內的十幾類基本運算塊，內置常規(guī)PID、比值控制、開關控制、斜坡控制等豐富的控制算法。同時提供開放的算法接口，可以嵌入用戶自己的控制程序?？刂撇呗陨善髋c力控?的其它程序組件可以無縫連接。
（轉載）
