基于組態(tài)軟件的供暖鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)方案

1、0 / 42電力職業(yè)技術學院電力職業(yè)技術學院畢業(yè)論文畢業(yè)論文 題目名稱：題目名稱：基于組態(tài)軟件的供暖鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)系系 （部）（部） 動力工程系專專 業(yè)業(yè) 火電廠集控運行 班班 級級 905學學 號號 103090518 姓姓 名名 羅洪指導教師指導教師 麗蓉 電力職業(yè)技術學院教務科研處編制電力職業(yè)技術學院教務科研處編制年 月 日電力職業(yè)技術學院動力工程系電力職業(yè)技術學院動力工程系1 / 42畢業(yè)設計（論文）任務書畢業(yè)設計（論文）任務書 羅洪班級905學號103090518學生學生聯(lián)系電子343338368 .題目基于組態(tài)軟件的供暖鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)形式畢業(yè)設計（）畢業(yè)論文（）指導教師命題 （）指導教

2、師結合學生就業(yè)崗位命題 （ ）課題課題任務來源學生從實習崗位提煉，指導教師確認 （）任務下達11 月 10 日完成完成時間時間定稿提交5 月 3 日畢業(yè)答辯 2011 年 5 月 07 日麗蓉職稱工 程 師指導指導教師教師聯(lián)系電子weilirong126.畢業(yè)設計（論文）任務簡介： MCGS 組態(tài)軟件介紹 、 鍋爐工藝流程 、 鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)設計資料來介紹。畢業(yè)設計（論文）應完成的工作容：本論文主要介紹歷程、現(xiàn)狀、以與未來的發(fā)展前景；基于組態(tài)軟件的供暖鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)各方面的介紹。主要文獻資料和參考書： 工業(yè)鍋爐安全經(jīng)濟運行工業(yè)鍋爐計算機網(wǎng)絡化自動監(jiān)測與控制技術自動控制技術在工業(yè)鍋爐上的應用本任務書

3、一式三份。由指導教師和學生認真填寫，經(jīng)教研室主任審查報系主任批準后，下達給學生，一份留系備查，一份由指導教師保存。學生簽名： 指導教師簽名： 年 月 日審批: 教研室主任：系主任： 年 月 日2 / 42目 錄第 1 章引言 11.1 鍋爐研究的背景和意義 11.2 鍋爐研究的現(xiàn)狀和存在的問題 1第 2 章 MCGS 組態(tài)軟件介紹 42.1MCGS 簡介 42.2MCGS 的功能和特點 52.3MCGS 的構成 72.4 MCGS 的工作方式 72.5 MCGS 的操作方式 92.6 組建工程的一般過程 11第 3 章鍋爐工藝流程 143.1 鍋爐工藝流程簡介 143.2 鍋爐控制中的控制參數(shù)

4、 153.2.1 鍋爐中的主要控制參數(shù) 153.2.2 鍋爐參數(shù)之間的在關系 153.3 鍋爐設備的控制系統(tǒng) 163.3.1 鍋爐汽包水位控制 163.3.2 鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制 163.3.3 過熱蒸汽系統(tǒng)的控制 173.4 相關對象的動態(tài)特性 183.4.1 汽包水位的動態(tài)特性 183.4.2 壓力的動態(tài)特性 20第 4 章鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)設計 233 / 424.1 設計方案 234.1.1 汽包水位控制系統(tǒng)設計 234.1.2 燃燒控制系統(tǒng)的設計 244.1.3 過熱蒸汽溫度控制 254.2 工程的組態(tài) 264.2.1 基于 MCGS 組態(tài)軟件的人機界面圖 264.2.2 組態(tài)過程 284

5、.3 腳本程序說明 314.4 系統(tǒng)簡介 324.4.1 監(jiān)控系統(tǒng)的功能 334.4.2 實施方式 34第 5 章 MCGS 環(huán)境下系統(tǒng)的模擬運行結果 36第 6 章儀表選型、清單與概算 406.1 儀表選型 406.1.1 執(zhí)行器 406.1.2 溫度測量儀表的選型 406.1.3 壓力測量儀表的選型 416.1.4 液位測量儀表的選型 416.2 儀表清單 436.3 工程概算 43第 7 章結束語 44參考文獻. . . . . . . . 45第第 1 1 章章 引引 言言1.1 鍋爐研究的背景和意義4 / 42工業(yè)鍋爐是采暖供熱系統(tǒng)的核心設備，它的主要任務是安全可靠、經(jīng)濟有效地把燃料

6、的化學能轉化為熱能，進而將熱能傳遞給水，生產(chǎn)出滿足需要的蒸汽或熱水。 我國目前在役運行的工業(yè)鍋爐共約有 52 萬臺，多為燃煤鏈條爐，它們的特點是應用廣，容量小(絕大多數(shù)都是 10 t/h 以下的分散鍋爐)，設備舊，耗煤(或油、氣)量大(年耗煤量占全國總耗煤量的三分之一)，效率低(平均約為 60%)，自動化程度不高。另外由燃料燃燒產(chǎn)生的煙塵、SOX,NOX等對環(huán)境造成了嚴重污染。隨著對生產(chǎn)自動化要求漸高的趨勢，改變工業(yè)鍋爐運行中傳統(tǒng)的手動、半自動操作方式已勢在必行尤其是近年來我國北方各大城市承受著持續(xù)低溫天氣和煤炭價格大幅度上漲的壓力，還要面對供熱標準。工業(yè)供暖鍋爐的安全運行顯的越來越是重要，那

7、么這就要我們用一些方法來監(jiān)控鍋爐的運行。并且在出現(xiàn)異常的情況下能夠馬上顯示出來，這樣以便于我們進行整修。所以為了供暖鍋爐能夠安全有效的運行，我們必須對它進行監(jiān)控，這就是我們經(jīng)常說的供暖鍋爐監(jiān)控控制系統(tǒng)1。1.2 鍋爐研究的現(xiàn)狀和存在的問題隨著信息技術的發(fā)展，遠程教育中的重要組成部分遠程實驗系統(tǒng)獲得了越來越多的關注。作為控制類學科的典型實驗對象鍋爐控制系統(tǒng)也成了遠程實驗研究的焦點?，F(xiàn)在，絕大多數(shù)高校都是購買現(xiàn)成的工控機和成套的實驗控制對象以與相應的控制軟件(多為組態(tài)軟件)，成本很高，而且產(chǎn)品功能也不十分完善，靈活性差，實驗結果不理想。例如：學生們做 PID 鍋爐水位定值調節(jié)實驗時，只能設定 P、

8、I、D 的參數(shù)值，然后看下實驗的運行結果就行了，這樣學生們就不容易深刻理解實驗背后較深的控制理論知識，不利于專業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)，也不能適應現(xiàn)代高?？刂祁愊嚓P專業(yè)的教學需要和實驗教學的發(fā)展趨勢。因此，開發(fā)一種功能完善 、靈活性好，且能夠進行自主設計型實驗的遠程實驗監(jiān)控軟件就很有必要。我們選用組態(tài)軟件（MCGS）作為鍋爐控制系統(tǒng)遠程實驗監(jiān)控軟件的開發(fā)工具。鍋爐微計算機控制，是近年來開發(fā)的一項新技術，5 / 42它是微型計算機軟、硬件自動控制、鍋爐節(jié)能等幾項技術緊密結合的產(chǎn)物，我國現(xiàn)有中、小型鍋爐 30 多萬臺，每年耗煤量占我國原煤產(chǎn)量的 1/3，目前大多數(shù)工業(yè)鍋爐仍處于能耗高、浪費大、環(huán)境污染等嚴重的

9、生產(chǎn)狀態(tài)。提高熱效率，降低耗煤量，用微機進行控制是一件具有深遠意義的工作2 。作為鍋爐控制裝置，其主要任務是保證鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行，減輕操作人員的勞動強度。采用微計算機控制，能對鍋爐進行過程的自動檢測、自動控制等多項功能。 鍋爐微機控制系統(tǒng)，一般由以下幾部分組成，即由鍋爐本體、一次儀表、微機、手自動切換操作、執(zhí)行機構與閥、滑差電機等部分組成，一次儀表將鍋爐的溫度、壓力、流量、氧量、轉速等量轉換成電壓、電流等送入微機，手自動切換操作部分，手動時由操作人員手動控制，用操作器控制滑差電機以與閥等，自動時對微機發(fā)出控制信號經(jīng)執(zhí)行部分進行自動操作。微機對整個鍋爐的運行進行監(jiān)測、報警、控制以保證鍋

10、爐正常、可靠地運行，除此以外為保證鍋爐運行的安全，在進行微機系統(tǒng)設計時，對鍋爐水位、鍋爐汽包壓力等重要參數(shù)應設置常規(guī)儀表與報警裝置，以保證水位和汽包壓力有雙重甚至三重報警裝置，這是必不可少的，以免鍋爐發(fā)生重大事故3。隨著計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展和成熟，國外發(fā)達國家的工業(yè)鍋爐已經(jīng)應用了成熟的 DCS 或 FCS 產(chǎn)品，如霍尼威爾 9000、西門子 Teleperm-D、SMAR Sytem302 等系統(tǒng),并取得了良好的效果。我國工業(yè)鍋爐平均單機容量只有2.4t/h，遠低于國外水平（日本為 5t/h，美國為 14t/h)，容量還不足以大到使用國外成套昂貴設備的程度。近十年來，國中小型工業(yè)鍋爐計算機控制

11、系統(tǒng)多采用兩級方式，即監(jiān)管級和控制級，監(jiān)管級進行監(jiān)視和管理，控制級完成數(shù)據(jù)采集和控制功能4。6 / 42第第 2 2 章章 MCGSMCGS 組態(tài)軟件介紹組態(tài)軟件介紹2.1MCGS 簡介計算機技術和網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，為工業(yè)自動化開辟了廣闊的發(fā)展空間，用戶可以方便快捷地組建優(yōu)質高效的監(jiān)控系統(tǒng)，并且通過采用遠程監(jiān)控與診斷、雙機設備等先進技術，使系統(tǒng)更加安全可靠，在這方面，MCGS 工控組態(tài)軟件將為您提供強有力的軟件支持。MCGS 全中文工業(yè)自動化控制組態(tài)軟件（以下簡稱 MCGS 工控組態(tài)軟件或MCGS）為用戶建立全新的過程測控系統(tǒng)提供了一整套解決方案。MCGS 工控組態(tài)軟件是一套 32 位工控組

12、態(tài)軟件，可穩(wěn)定運行于 Windows95/98/NT 操作系統(tǒng)，集動畫顯示、流程控制、數(shù)據(jù)采集、設備控制與輸出、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸、雙機設備、工程報表、數(shù)據(jù)與曲線等諸多強大功能于一身，并支持國外眾多數(shù)據(jù)采集與輸出設備，廣泛應用于石油、電力、化工、鋼鐵、礦山、冶金、機械、紡織、航天、建筑、材料、制冷、交通、通訊、食品、制造與加工業(yè)、水處理、環(huán)保、7 / 42智能樓宇、實驗室等多種工程領域。 MCGSWW 服務器版本，集工業(yè)現(xiàn)場的集散控制和各類歷史、實時數(shù)據(jù)與相關曲線的 WWW 發(fā)布于一體，可以解決整個企業(yè)的 Internet/Intranet 方案，也可以非常方便的與您已有的企業(yè)網(wǎng)絡相銜接，讓您從具體

13、的技術環(huán)節(jié)和繁雜的數(shù)據(jù)堆中脫身，隨時隨地掌握工業(yè)現(xiàn)場與企業(yè)運營狀態(tài)，了解所需的各項信息，大幅度提高工作效率，實現(xiàn)成功決策。MCGS 組態(tài)軟件幫助系統(tǒng)能夠幫助您掌握 MCGS 工控組態(tài)軟件的基本操作與用法，并協(xié)助您圓滿完成工作。2.2 MCGS 的功能和特點MCGS 即監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)，英文全稱為 Monitor and Control Generated System。MCGS 是為工業(yè)過程控制和實時監(jiān)測領域服務的通用計算機系統(tǒng)軟件，具有功能完善、操作簡便、可視性好、可維護性強的突出特點。它的特點可以歸結成以下幾點：（1） 概念簡單，易于理解和使用。普通工程人員經(jīng)過短時間的培訓就能正 確掌握

14、、快速完成多數(shù)簡單工程項目的監(jiān)控程序設計和運行操作。用戶可避開發(fā)復雜的計算機軟硬件問題，集中精力解決工程本身的問題，按照系統(tǒng)的規(guī)定，組態(tài)配置出高性能、高可靠性、高度專業(yè)化的上位機監(jiān)控系統(tǒng)。（2）利用豐富的“動畫組態(tài)”功能，快速構造各種復雜生動的動態(tài)畫面。以圖像、圖符、數(shù)據(jù)、曲線等多種形式，為操作員與時提供系統(tǒng)運行中的狀態(tài)、品質與異常報警等有關信息。變化大小、改變顏色、明暗閃爍、移動翻轉等多種手段，增強畫面的動態(tài)顯示效果。圖元、圖符對象定義相應的狀態(tài)屬性，即可實現(xiàn)動畫效果。同時，MCGS 為用戶提供了豐富的動畫構件，模擬工程控制與實時8 / 42監(jiān)測作業(yè)中常用的物理器件的動作和功能。每個動畫構件

15、都對應一個特定的動畫功能。如：實時曲線構件、歷史曲線構件、報警顯示構件、自由表格構件等。（3） 引入“運行策略”的概念。復雜的工程作業(yè)，運行流程都是多分支的。用傳統(tǒng)的編程方法實現(xiàn)，既繁瑣又容易出錯。MCGS 開辟了“策略窗口” ，用戶可以選用系統(tǒng)提供的各種條件和功能的“策略構件” ，用圖形化的方法構造多分支的應用程序，實現(xiàn)自由、精確地控制運行流程，按照設定的條件和順序，操作外部設備，控制窗口的打開或關閉，與實時數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交換。同時，也可以由用戶創(chuàng)建新的策略構件，擴展系統(tǒng)的功能。（4）MCGS 系統(tǒng)由五大功能部件組成，主要的功能部件以構件的形式來構造。不同的構件有著不同的功能，且各自獨立。三

16、種基本類型的構件（設備構件、動畫構件、策略構件）完成了 MCGS 系統(tǒng)三大部分（設備驅動、動畫顯示和流程控制）的所有工作。用戶也可以根據(jù)需要，定制特定類型構件，使 MCGS 系統(tǒng)的功能得到擴充。這種充分利用“面向對象”的技術，大大提高了系統(tǒng)的可維護性和可擴充性。（5）支持 OLE Automation 技術。MCGS 允許用戶在 Visual Basic 中操作 MCGS 中的對象，提供了一套開放的可擴充接口，用戶可根據(jù)自己的需要用 VB 編制特定的功能構件來擴充系統(tǒng)的功能。（6）MCGS 中數(shù)據(jù)的存儲不再使用普通的文件，而是用數(shù)據(jù)庫來管理一切。組態(tài)時，系統(tǒng)生成的組態(tài)結果是一個數(shù)據(jù)庫；運行時，

17、數(shù)據(jù)對象、報警信息的存儲也是一個數(shù)據(jù)庫。利用數(shù)據(jù)庫來保存數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)，提高了系統(tǒng)的可靠性和運行效率，同時，也使其它9 / 42應用軟件系統(tǒng)能直接處理數(shù)據(jù)庫中的存盤數(shù)據(jù)。（7）設立“對象元件庫” ，解決了組態(tài)結果的積累和重新利用問題。所謂對象元件庫，實際上是分類存儲各種組態(tài)對象的圖庫。組態(tài)時，可把制作完好的對象（包括圖形對象，窗口對象，策略對象，以至位圖文件等等）以元件的形式存入圖庫中，也可把元件庫中的各種對象取出，直接為當前的工程所用。隨著工作的積累，對象元件庫將日益擴大和豐富，組態(tài)工作將會變得越來越簡單方便。（8）提供對網(wǎng)絡的支持。考慮到工控系統(tǒng)今后的發(fā)展趨勢，MCGS 充分運用現(xiàn)今發(fā)展的

18、 DCCW(Distributed Computer Cooperator Work)技術，即分布式計算機協(xié)同工作方式，來使分散在不同現(xiàn)場之間的采集系統(tǒng)和工作站之間協(xié)同工作。通過 MCGS，不同的工作站之間可以實時交換數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對工控系統(tǒng)的分布式控制和管理。2.3 MCGS 的構成MCGS 組態(tài)軟件（以下簡稱 MCGS）由“MCGS 組態(tài)環(huán)境”和“MCGS 運行環(huán)境”兩個系統(tǒng)組成。兩部分互相獨立，又緊密相關。MCGS 組態(tài)環(huán)境是生成用戶應用系統(tǒng)的工作環(huán)境，由可執(zhí)行程序McgsSet.exe 支持，其存放于 MCGS 目錄的 Program 子目錄中。用戶在 MCGS 組態(tài)環(huán)境中完成動畫設計、設

19、備連接、編寫控制流程、編制工程打印報表等全部組態(tài)工作后，生成擴展名為.mcg 的工程文件，又稱為組態(tài)結果數(shù)據(jù)庫，其與MCGS 運行環(huán)境一起，構成了用戶應用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程”MCGS 運行環(huán)境是用戶應用系統(tǒng)的運行環(huán)境，由可執(zhí)行程序 McgsRun.exe 支持，其存放于 MCGS 目錄的 Program 子目錄中。在運行環(huán)境中完成對工程的控制工作。2.4 MCGS 的工作方式（1）MCGS 與設備的通信10 / 42MCGS 通過設備驅動程序與外部設備進行數(shù)據(jù)交換。包括數(shù)據(jù)采集和發(fā)送設備指令。設備驅動程序是由 VB 程序設計語言編寫的 DLL（動態(tài)連接庫）文件，設備驅動程序中包含符合各種設備通

20、訊協(xié)議的處理程序，將設備運行狀態(tài)的特征數(shù)據(jù)采集進來或發(fā)送出去。MCGS 負責在運行環(huán)境中調用相應的設備驅動程序，將數(shù)據(jù)傳送到工程中各個部分，完成整個系統(tǒng)的通訊過程。每個驅動程序獨占一個線程，達到互不干擾的目的。（2）MCGS 如何產(chǎn)生動畫MCGS 為每一種基本圖形元素定義了不同的動畫屬性，如：一個長方形的動畫屬性有可見度，大小變化，水平移動等，每一種動畫屬性都會產(chǎn)生一定的動畫效果。所謂動畫屬性，實際上是反映圖形大小、顏色、位置、可見度、閃爍性等狀態(tài)的特征參數(shù)。然而，我們在組態(tài)環(huán)境中生成的畫面都是靜止的，如何在工程運行中產(chǎn)生動畫效果呢？方法是：圖形的每一種動畫屬性中都有一個“表達式”設定欄，在該

21、欄中設定一個與圖形狀態(tài)相聯(lián)系的數(shù)據(jù)變量，連接到實時數(shù)據(jù)庫中，以此建立相應的對應關系，MCGS 稱之為動畫連接。當工業(yè)現(xiàn)場中測控對象的狀態(tài)（如：儲油罐的液面高度等）發(fā)生變化時，通過設備驅動程序將變化的數(shù)據(jù)采集到實時數(shù)據(jù)庫的變量中，該變量是與動畫屬性相關的變量，數(shù)值的變化，使圖形的狀態(tài)產(chǎn)生相應的變化（如大小變化） ?，F(xiàn)場的數(shù)據(jù)是連續(xù)被采集進來的，這樣就會產(chǎn)生逼真的動畫效果（如儲油罐的液面的升高和降低） 。用戶也可編寫程序來控制動畫界面，以達到滿意的效果。（3）MCGS 如何對工程運行實施有效控制MCGS 開辟了專用的“運行策略”窗口，建立用戶運行策略。MCGS 提供了豐富的功能構件，供用戶選用，通

22、過構件配置和屬性設置兩項組態(tài)操作，生成各種功能模塊（稱為“用戶策略” ） ，使系統(tǒng)能夠按照設定的順序和條件，操作實時數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對動畫窗口的任意切換，控制系統(tǒng)的運行流程和設備的工作狀態(tài)。所有的操作均采用面向對象的直觀方式，避免了煩瑣的編程工作。11 / 422.5 MCGS 的操作方式（1）系統(tǒng)工作臺面它是 MCGS 組態(tài)操作的總工作臺。鼠標雙擊 Windows95/98/NT 工作臺面上的“MCGS 組態(tài)環(huán)境”圖標，或執(zhí)行“開始”菜單中的“MCGS 組態(tài)環(huán)境”菜單項，彈出的窗口即為 MCGS 的工作臺窗口，設有：標題欄：顯示“MCGS 組態(tài)環(huán)境-工作臺”標題、工程文件名稱和所在目錄。菜單條：

23、設置 MCGS 的菜單系統(tǒng)。參見“MCGS 組態(tài)軟件用戶指南”附錄所列MCGS 菜單與快捷鍵列表。工具條：設有對象編輯和組態(tài)用的工具按鈕。工作臺面：進行組態(tài)操作和屬性設置。上部設有五個窗口標簽，分別對應主控窗口、用戶窗口、設備窗口、運行策略和實時數(shù)據(jù)庫五大窗口。鼠標單擊標簽按鈕，即可將相應的窗口激活，進行組態(tài)操作；工作臺右側還設有創(chuàng)建對象和對象組態(tài)用的功能按鈕。（2）組態(tài)工作窗口它是創(chuàng)建和配置圖形對象、數(shù)據(jù)對象和各種構件的工作環(huán)境，又稱為對象的編輯窗口。主要包括組成工程框架的五大窗口，即：主控窗口，用戶窗口，設備窗口，運行策略窗口，實時數(shù)據(jù)庫窗口。分別完成工程命名和屬性設置、動畫設計、設備連接

24、、編寫控制流程、定義數(shù)據(jù)變量等項組態(tài)操作。（3）屬性設置窗口它是是設置對象各種特征參數(shù)的工作環(huán)境，又稱屬性設置對話框。對象不同，屬性窗口的容各異，但結構形式大體一樣。主要由下列幾部分組成：窗口標題：位于窗口頂部，顯示“屬性設置”字樣的標題。窗口標簽：不同屬性的窗口分頁排列，窗口標簽作為分頁的標記，各類窗口分頁排列，鼠標單擊窗口標簽，即可將相應的窗口頁激活，進行屬性設置。 輸入框：設置屬性的輸入框，左側標有屬性注釋文字，框輸入屬性容。為了12 / 42便于用戶操作，許多輸入框的右側帶有“？” 、 “” 、 “”等標志符號的選項按鈕，鼠標單擊此按鈕，彈出一系列表框，鼠標雙擊所需要的項目，即可將其設

25、置于輸入框。選項鈕：帶有“”標記的屬性設定器件。同一設置欄有多個選項鈕時，只能選擇其一。復選框：帶有“”標記的屬性設定器件。同一設置欄有多個選項框時，可以設置多個。功能按鈕：一般設有“檢查C” 、 “確認Y” 、 “取消N” 、 “幫助H”四種按鈕：“檢查C”按鈕用于檢查當前屬性設置容是否正確；“確認Y”按鈕用于屬性設置完畢，返回組態(tài)窗口；“取消N”按鈕用于取消當前的設置，返回組態(tài)窗口；“幫助H”按鈕用于查閱在線幫助文件。（4）圖形工具箱系統(tǒng)圖形工具箱：進入用戶窗口，鼠標點擊工具條中的“工具箱”按鈕，打開圖形工具箱，其中設有各種圖元、圖符、組合圖形與動畫構件的位圖圖符。利用這些最基本的圖形元素

26、，可以制作出任何復雜的圖形。參見“MCGS 組態(tài)軟件用戶指南” 。設備構件工具箱：進入設備窗口，鼠標點擊工具條中的“工具箱”按鈕，打開設備構件工具箱窗口，其中設有與工控系統(tǒng)經(jīng)常選用的測控設備相匹配的各種設備構件。選用所需的構件，放置到設備窗口中，經(jīng)過屬性設置和通道連接后，該構件即可實現(xiàn)對外部設備的驅動和控制。策略構件工具箱：進入運行策略組態(tài)窗口，鼠標點擊工具條中的“工具箱”按鈕，打開策略構件工具箱，工具箱包括所有策略功能構件。選用所需的構件，生成用戶策略模塊，實現(xiàn)對系統(tǒng)運行流程的有效控制。13 / 42對象元件庫：對象元件庫是存放組態(tài)完好并具有通用價值動畫圖形的圖形庫便于對組態(tài)成果的重復利用。

27、進入用戶窗口的組態(tài)窗口，執(zhí)行“工具”菜單中的“對象元件庫管理”菜單命令，或者打開系統(tǒng)圖形工具箱，選擇“插入元件”圖標，可打開對象元件庫管理窗口，進行存放圖形的操作。2.6 組建工程的一般過程（1）工程項目系統(tǒng)分析：分析工程項目的系統(tǒng)構成、技術要求和工藝流程，弄清系統(tǒng)的控制流程和測控對象的特征，明確監(jiān)控要求和動畫顯示方式，分析工程中的設備采集與輸出通道與軟件中實時數(shù)據(jù)庫變量的對應關系，分清哪些變量是要求與設備連接的，哪些變量是軟件部用來傳遞數(shù)據(jù)與動畫顯示的。 （2）工程立項搭建框架：MCGS 稱為建立新工程。主要容包括：定義工程名稱、封面窗口名稱和啟動窗口（封面窗口退出后接著顯示的窗口）名稱，指

28、定存盤數(shù)據(jù)庫文件的名稱以與存盤數(shù)據(jù)庫，設定動畫刷新的周期。經(jīng)過此步操作，即在 MCGS 組態(tài)環(huán)境中，建立了由五部分組成的工程結構框架。封面窗口和啟動窗口也可等到建立了用戶窗口后，再行建立。（3）設計菜單基本體系：為了對系統(tǒng)運行的狀態(tài)與工作流程進行有效地調度和控制，通常要在主控窗口編制菜單。編制菜單分兩步進行，第一步首先搭建菜單的框架，第二步再對各級菜單命令進行功能組態(tài)。在組態(tài)過程中，可根據(jù)實際需要，隨時對菜單的容進行增加或刪除，不斷完善工程的菜單。（4）制作動畫顯示畫面：動畫制作分為靜態(tài)圖形設計和動態(tài)屬性設置兩個過程。前一部分類似于“畫畫” ，用戶通過 MCGS 組態(tài)軟件中提供的基本圖形元素與

29、動畫構件庫，在用戶窗口“組合”成各種復雜的畫面。后一部分則設置圖形的動畫屬性，與實時數(shù)據(jù)庫中定義的變量建立相關性的連接關系，作為動畫圖形的驅動源。（5）編寫控制流程程序：在運行策略窗口，從策略構件箱中，選擇所需功能策略構件，構成各種功能模塊（稱為策略塊） ，由這些模塊實現(xiàn)各種人機交互14 / 42操作。MCGS 還為用戶提供了編程用的功能構件（稱之為“腳本程序”功能構件），使用簡單的編程語言，編寫工程控制程序。（6）完善菜單按鈕功能：包括對菜單命令、監(jiān)控器件、操作按鈕的功能組態(tài)；實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)、各種曲線、數(shù)據(jù)報表、報警信息輸出等功能；建立工程安全機制等。（7）編寫程序調試工程：利用調試

30、程序產(chǎn)生的模擬數(shù)據(jù)，檢查動畫顯示和控 0 制流程是否正確。（8）連接設備驅動程序：選定與設備相匹配的設備構件，連接設備通道，確定數(shù)據(jù)變量的數(shù)據(jù)處理方式，完成設備屬性的設置。此項操作在設備窗口進行。（9）工程完工綜合測試：最后測試工程各部分的工作情況，完成整個工程的組態(tài)工作，實施工程交接。15 / 42第 3 章 鍋爐工藝流程3.1 鍋爐工藝流程簡介 鍋爐是化工，煉油，發(fā)電等工業(yè)生產(chǎn)工程中必不可少的動力設備。常見的鍋爐設備的主要工藝流程如圖 3.1 所示。燃料和空氣按照一定的比例送入燃燒室燃燒，生產(chǎn)的熱量送給蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，產(chǎn)生飽和蒸汽。然后經(jīng)過過熱器，形成一定氣溫的過熱蒸汽，匯集至蒸汽母管。具有

31、一定壓力的過熱蒸汽，經(jīng)負荷設備控制供給負荷設備用，與此同時，燃燒過程中產(chǎn)生的煙氣，除將飽和蒸汽變?yōu)檫^熱蒸汽外，還經(jīng)省煤器預熱鍋爐給水和空氣預熱器預熱空氣，最后經(jīng)引風機送往煙囪，排入大氣 5。3.1 鍋爐設備主要工藝流程圖圖 3.1 鍋爐設備主要工藝流程圖3.2 鍋爐控制中的控制參數(shù)16 / 423.2.1 鍋爐中的主要控制參數(shù)鍋爐是全廠的重要動力設備，其要供給合格的蒸汽，使鍋爐發(fā)汽量適應負荷的需要。為此，生產(chǎn)過程的各個主要工藝參數(shù)必須嚴格控制5。鍋爐設備是一個復雜的被控對象，主要輸入變量是負荷，鍋爐給水，減溫水，送風和引風等。主要的輸出變量是汽包水位，蒸汽壓力，過熱蒸汽溫度，爐膛負壓，過?？諝?/p>

32、等。鍋爐對象簡圖如圖 3.2 所示：3.2.2 鍋爐參數(shù)之間的在關系 鍋爐的這些輸入變量和輸出變量之間相互關聯(lián)。如果蒸汽負荷發(fā)生變化，必將會引起汽包水位，蒸汽壓力和過熱蒸汽溫度等的變化。燃料量的變化不僅影響蒸汽壓力，同時還會影響汽包水位，過熱蒸汽溫度，過熱空氣和爐膛負壓；給水量的變化不僅影響汽包水位，而且對蒸汽壓力，過熱蒸汽溫度也有影響；減溫水的變化會導致過熱蒸汽溫度，蒸汽壓力，汽包水位等的變化。所以鍋爐設備是一個多輸入多輸出且相互關聯(lián)的被控對象6。17 / 423.3 鍋爐設備的控制系統(tǒng)由于鍋爐設備是一個多輸入，多輸出的且相互關聯(lián)的被控對象，目前工程處理上做了一些假設后，將鍋爐設備控制劃為若

33、干控制系統(tǒng)，主要的控制系統(tǒng)可分為鍋爐汽包水位控制，鍋爐燃燒系統(tǒng)控制，過熱蒸汽溫度的控制。3.3.1 鍋爐汽包水位控制被控變量是汽包水位，操縱變量是給水量。它主要考慮的是汽包部的物料平衡，使給水量適應鍋爐的蒸汽量，維持汽包中水位在工藝允許圍。維持汽包水位在給定圍室保證鍋爐安全運行的重要條件之一，是鍋爐運行的重要指標。如果水位過低，則由于汽包的水量較少，而且負荷卻很大，水的汽化速度又快，如不與時控制，就會使汽包的水全部汽化，導致鍋爐燒壞和爆炸；水位過高會影響汽包汽水分離，產(chǎn)生蒸汽帶液現(xiàn)象，會使過熱器管壁結垢導致破壞，同時過熱蒸汽溫度急劇下降，該蒸汽作為汽輪機動力的話，還會損壞汽輪機葉片，影響運行的

34、安全與經(jīng)濟性。汽包水位過高過低的后果極為嚴重，所以必須嚴格加以控制。3.3.2 鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的控制的目的是使燃燒所產(chǎn)生的熱量適應蒸汽負荷的需要(常以蒸汽壓力為被控變量） ；使燃料與空氣量之間保持一定的比值，以保證經(jīng)濟燃燒（常以煙氣成分為被控變量） ，提高鍋爐的燃燒效率；要讓引風量和送風量相適應，以保持爐膛負壓在一定圍。為了達到上述三個控制目的，控制手段也有三個，即燃料量，送風量和引風量。鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的基本任務是使燃料所產(chǎn)生的熱量能夠適應鍋爐的需要，同時還要保證鍋爐安全經(jīng)濟的運行。燃燒控制的具體容與控制系統(tǒng)設計因燃料種類，制粉系統(tǒng)，燃燒設備以與鍋爐的運行方式不同而有所區(qū)

35、別，但是大體上看來都要完成以下幾個方面的任務:（1） 主蒸汽壓力的變化反映了鍋爐生產(chǎn)的蒸汽量和汽機消耗的蒸汽量相適應18 / 42的程度。為此必須設置蒸汽壓力控制系統(tǒng)。當負荷變化時，通過控制燃料量使蒸汽壓力穩(wěn)定。（2） 當燃料量改變時，必須相應地控制送風量，以保證燃燒過程的經(jīng)濟性。（3） 爐膛壓力的高低關系著鍋爐的安全經(jīng)濟運行。燃燒控制系統(tǒng)必須要讓引風量（煙氣量）與送風量相配合以保證爐膛壓力為一定值。3.3.3 過熱蒸汽系統(tǒng)的控制 維持過熱器出口溫度在允許圍，并保證管壁溫度不超過允許的工作溫度。被控變量一般是過熱器出口溫度，操縱變量是減溫水的噴水量。現(xiàn)代鍋爐的過熱器在高溫高壓條件下工作。過熱器

36、出口溫度是全廠工質溫度的最高點，也是金屬壁溫的最高點，在過熱器正常運行時已接近材料允許的最高溫度。如果過熱蒸汽溫度過高，容易燒壞過熱器，也會引起汽輪機部零件過熱，影響安全運行；溫度過低則會降低全廠的熱效率，所以電廠鍋爐一般要求過熱蒸汽溫度偏差保持在50C 以。過熱蒸汽溫度自動控制系統(tǒng)是鍋爐控制中的難點。目前，很多實際系統(tǒng)并沒有達到控制指標的要求。其主要原因有下述的兩個方面：（1） 擾動因素多變化大。各種擾動因素對過熱蒸汽溫度的靜態(tài)影響的關系我們要弄清楚。（2） 控制通道滯后大?？刂七^熱蒸汽溫度的手段是調節(jié)減溫水量?？刂仆ǖ赖膭討B(tài)特性與減溫器的安裝位置有關。假若能將減溫器安裝在過熱器的出口，顯然

37、控制通道的滯后小的多。但是這樣的工藝流程安排對過熱器的安全是不利的。為了保證過熱器不超溫，工藝上總是將減溫器安裝在過熱器的入口，這將帶來控制對象較大的滯后7。3.4 相關對象的動態(tài)特性3.4.1 汽包水位的動態(tài)特性（1）蒸汽負荷對水位的影響即干擾通道的動態(tài)特性19 / 42在燃料不變的情況下，蒸汽用量突然增加，瞬時必然導致汽包壓力下降，汽包的沸騰突然加劇，水中氣泡迅速增加，將整個水位抬高，形成虛假的水位上升現(xiàn)象即所謂的假水位現(xiàn)象。在蒸汽量的擾動下，水位變化的階躍響應曲線如圖 3.3 所示。當蒸汽流量突然增加時，由于假水位現(xiàn)象，在開始階段水位不僅不會下降反而會上升，而后下降（反之，當蒸汽流量突然

38、減小時，則水位先下降后上升） 。蒸汽突然增加時，實際的水位變化H，是不考慮水面下氣泡容積變化時的水位變化H1，與只考慮水面 圖 3.3 水位變化的階躍響應曲線下氣泡容積變化所引起水位變化H2的疊加，即 H = H1 + H2 (3.1)假水位變化的大小與鍋爐的工作壓力和蒸發(fā)量等有關，例如一般 100-300t/h 的中高壓鍋爐，當負荷突然變化 10%時，假水位可達 30-40mm。對于這種假水位現(xiàn)象，在設-*計方案時必須注意8。（2） 給水量對水位的影響，即控制通道的動態(tài)特性在給水流量作用下，水位的階躍響應如圖 3.4 所示。把汽包和給水看作單容自衡對象，水位響應曲線如圖 3.4 中的H1線。

39、但是由于給水溫度比汽包飽和水的溫度低，所以給水量變化后，使汽包中的氣泡減少，導致水位下降。因此使勁的響應曲線是圖 3.4 中的H線，即當突然加大給水量后，汽包水位不是立20 / 42即增加，而是要呈現(xiàn)出一段起始慣性段。圖 3.4 給水流量作用下水位的階躍響應曲線3.4.2 壓力的動態(tài)特性（1）氣壓的動態(tài)特性氣壓對象由一系列裝置組成，它包括給煤機，爐膛，汽水系統(tǒng)，過熱器，汽輪機進氣閥和汽輪機。在燃料量和風量同時變化時對發(fā)氣量基本上是一個純滯后環(huán)節(jié)。汽包的壓力對象，反映過熱器的過熱蒸汽壓力對象都是一個積分環(huán)節(jié)。其它的都可以看做是一個比例環(huán)節(jié)。但是需要指出的是氣壓的動態(tài)特性是與汽輪機調速運行系統(tǒng)的運

40、行情況有關的。當然主蒸汽壓力的變化反映了鍋爐生產(chǎn)的蒸汽量和汽輪機消耗的蒸汽量相適應的程度，為此我們要設置蒸汽壓力控制系統(tǒng)，這也是有氣壓的動態(tài)特性決定的。這里所指的氣壓是燃料量擾動下的氣壓和負荷擾動下的氣壓9。（2）爐膛壓力對象特性為了保證爐膛安全，一般要求爐膛壓力略小于大氣壓力，所以爐膛壓力一般稱之為爐膛負壓。爐膛負壓放映了引風量與送風量之間的平衡關系。當送風21 / 42量或引風量單獨改變時，爐膛負壓慣性變化很小，故可以將爐膛負壓對象近似看成是一個時間常數(shù)很小的一階慣性環(huán)節(jié)。（3）關于經(jīng)濟燃燒眾所周知，對于燃燒過程應保持燃料量與空氣量成比例。但是假若配置的是燃料量與空氣量固定的比值控制系統(tǒng)，

41、卻因為以下原因，并不能保證在整個生產(chǎn)過程中始終保持經(jīng)濟燃燒。因為其一，在不同的負荷下，兩流量的最優(yōu)比值是不一樣的；其二，燃料成分（如含水分，灰分的量）有可能變化；其三，流量測量的不準確。這些因素都不同程度的影響到燃料的不完全燃燒或空氣的過量，造成爐子熱效率下降。為了改進這一情況，最好有一個指標來閉環(huán)修正兩流量的比值。目前常用的是煙氣中的含氧量。煙氣中的各種成分，如 O2,CO2,CO 和未燃燒烴的含量，基本可以反映燃料燃燒的情況，最簡便的方法是用煙氣中的氧量A0來表示。根據(jù)燃燒反應方程式，可以計算出使燃料完全燃燒時所需要的氧量，從而可以得到所需的空氣量，稱為理想空氣QT。但是實際上完全燃燒所需

42、的空氣量QP，要超過理論計算的量，即要有一定的過剩空氣量。由于煙氣的熱損失占鍋爐熱損失的絕大部分，當過?？諝庠龆鄷r，一方面使爐膛溫度降低；另一方面使煙氣熱損失增多。因此過?？諝饬繉Σ煌娜剂隙加幸粋€最優(yōu)值，以滿足經(jīng)濟燃燒的要求10。過?？諝饬砍Ｓ眠^剩空氣系數(shù) 來表示，即實際空氣量QP與理論空氣量QT之比為： = QP/QT (3.2)因此，是衡量經(jīng)濟燃燒的一種指標。保證鍋爐熱效率最高的值稱為最佳值，最佳值與鍋爐負荷有關，一般在 1.2-1.4 之間。很難直接測量，但是可用煙氣氧含量百分數(shù)A0來衡量。在完全燃燒情況下，存在以下近似式 = 21/(21-A0) (3.3)22 / 42當=1.2-

43、1.4 時，相應A0為 3.5-6（O2%）.最佳的氧量值與負荷關系為 A0 = 6-D/50 (3.4)式中，D為負荷百分數(shù)。第 4 章 鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)設計4.1 設計方案由于鍋爐是一個復雜的控制對象，所以我們要想對其進行全面的監(jiān)控是很難做到的，在前面我們也都講過鍋爐可以分成為若干個控制環(huán)節(jié)進行控制，所以我們設計的時候也要這么考慮。在本文中我們是將鍋爐控制分為三個環(huán)節(jié)，但是這三個環(huán)節(jié)并不是孤立的，它們之間也是相互關聯(lián)的。下面我們就將三個環(huán)節(jié)的設計方案一一介紹。4.1.1 汽包水位控制系統(tǒng)設計23 / 42前面我們已經(jīng)說過液位對于整個系統(tǒng)的重要性，這里我們就不做敘述了。汽包水位的控制手段主要是控

44、制給水量，基于這一原理我們可以用汽包的液位去控制給水量，這樣構成的是單回路控制系統(tǒng)。但是由于這樣控制下，控制效果并不理想，所以我們可以再引入飽和蒸汽溫度這個量，蒸汽的溫度越高說明爐膛的壓力越大，這樣產(chǎn)生的熱量就越多，所以自然而然需要的水量就要增加，所以我們可以用汽包液位與飽和蒸汽溫度組成串級控制系統(tǒng)這樣可以滿足汽包液位在一定的穩(wěn)定狀態(tài)下。如圖 4.1 所示：圖 4.1 汽包水位控制簡圖4.1.2 燃燒控制系統(tǒng)的設計24 / 42 現(xiàn)代鍋爐中可以分為燃油鍋爐和燃煤鍋爐。本文所采用的是燃油鍋爐。對于現(xiàn)代大型的燃油鍋爐，多采用微正壓燃燒。這樣可以減少漏風，實現(xiàn)低氧燃燒，從而防止鍋爐受熱面積的腐蝕和污

45、染等。由于低氧燃燒時過?？諝庀禂?shù)很小，在符合變動時更應該注意燃料量與空氣量的配合恰當，否則會產(chǎn)生不完全燃燒，引起爐膛爆炸，受熱面污染，尾部再燃等事故。因此燃燒系統(tǒng)對于壓力的穩(wěn)定要求很高，所以我們可以考慮用壓力去控制燃燒，在本文中我們采用的是爐膛負壓與飽和蒸汽壓力組成串級控制去控制燃燒系統(tǒng)。前面我們也介紹過主蒸汽（飽和蒸汽）和爐膛壓力對整個燃燒系統(tǒng)的重要性這里就不做敘述。但是用這兩個量去控制燃燒系統(tǒng)安全是沒有問題，但是要做到經(jīng)濟燃燒卻是很難。基于這一點我們還要控制送風量，在這里我們選用主蒸汽（飽和蒸汽）的壓力去控制送風量。如圖 4.2 所示是鍋爐燃燒控制的簡圖。圖 4.2 鍋爐燃燒系統(tǒng)簡圖4.1

46、.3 過熱蒸汽溫度控制 過熱蒸汽的溫度是鍋爐生產(chǎn)過程的重要參數(shù)，一般由鍋爐和汽輪機生產(chǎn)的工藝確定。從安全生產(chǎn)和經(jīng)濟技術指標上看，必須控制過熱蒸汽溫度在允許圍25 / 42之。需要指出的是，由于不同的工藝情況，過熱蒸汽溫度被控過程的控制難度具有極大的差異，假若減溫器采用混合器，而且在減溫器出口有允許安裝測溫元件，對于這種情況我們就采用如圖 4.3 的控制方案，這樣能得到滿意的控制效果。這個方案是兩個溫度的串級控制，但是該方案設計的前提是減溫器到過熱器之間有預留孔，允許安裝測溫元件去測量溫度11。 圖 4.3 過熱蒸汽溫度控制簡圖4.2 工程的組態(tài)4.2.1 基于 MCGS 組態(tài)軟件的人機界面圖前

47、面我們已經(jīng)一一介紹了鍋爐控制系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)的控制設計方案，現(xiàn)在我們就這些方案在 MCGS 中組態(tài)出來。結果如下面的圖 4.4，圖 4.5 所示。 （這里所獲得的圖是在 MCGS 環(huán)境下的）26 / 42圖 4.4 鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)的液位控制系統(tǒng)與燃燒控制系統(tǒng) （MCGS 組態(tài)畫面）27 / 42圖 4.5 鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)的過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)（MCGS 組態(tài)畫面）4.2.2 組態(tài)過程我們打開 MCGS 組態(tài)軟件，在工作臺上的用戶窗口新建若干窗口分別對其命名，如圖 4.6 所示。各個窗口下的畫面是對應一個監(jiān)控系統(tǒng)所需的畫面，在各個畫面下也有其相應的組態(tài)信息。當然我們用到的每個數(shù)據(jù)對象都要在實時數(shù)據(jù)庫里

48、面定義，如圖 4.7 所示。28 / 42圖 4.6 用戶窗口圖 4.7 實時數(shù)據(jù)庫這樣數(shù)據(jù)與圖都有了，但是從前面我們介紹的 MCGS 相關知識可知我們還必須要 0 一定的腳本程序才能使監(jiān)控系統(tǒng)運行起來，現(xiàn)在我們就把在組態(tài)軟件MCGS 環(huán)境下的腳本程序輸入到相應的模塊，如圖 4.8，圖 4.9 所示。29 / 42圖 4.8 腳本程序輸入框圖 4.8 所對應的是圖 4.4 中的鍋爐監(jiān)控窗口的屬性中的循環(huán)腳本中的程序。圖 4.9 是對應鍋爐監(jiān)控續(xù)窗口的屬性中的腳本程序。需要指出的是這些腳本程序都是 MCGS 部提供的一些僅供試驗用的。這樣也可以測試設計的是否合理12。圖 4.9 腳本程序輸入框4

49、.3 腳本程序說明一般的控制都是通過把控制器輸出的信號傳遞給執(zhí)行器（一般都為控制閥） ，執(zhí)行器處理這些信號然后達到控制的目的。在這里需要強調的是由于條件限制，30 / 42本文的這個監(jiān)控系統(tǒng)只能通過 MCGS 一些部功能進行一些演示和測試。也就是說本文沒有涉與到通訊的功能。本文腳本程序可以這樣描述，系統(tǒng)啟動與關閉是通過點火和熄火來實現(xiàn)的。至于 PID 參數(shù)的實現(xiàn)是通過在設備窗口建立了六個虛擬的 PID 控制軟設備，如圖 4.10 所示。每個軟設備對應一個控制器的 PID 的關聯(lián)與設定。在關聯(lián)中都指出了 PV 值對象，SV 值對象，OP 值對象，控制器的正反作用等。如圖 4.11 所示。這就不難

50、看出腳本程序中的 OP1 到 OP6 就是各個控制器的輸出信號。設定值自己能夠在界面中的輸入框輸入，PID 等參數(shù)都能在相應的模塊輸入。 圖 4.10 虛擬設備窗口4.4 系統(tǒng)簡介4.4.1 監(jiān)控系統(tǒng)的功能31 / 42圖 4.11 PID 控制參數(shù)框圖實時準確檢測鍋爐的運行參數(shù)：為全面掌握整個系統(tǒng)的運行工況，監(jiān)控系統(tǒng)將實時監(jiān)測并采集鍋爐有關的工藝參數(shù)、電氣參數(shù)、以與設備的運行狀態(tài)等。系統(tǒng)具有豐富的圖形庫，通過組態(tài)可將鍋爐的設備圖形連同相關的運行參數(shù)顯示在畫面上；除此之外，還能將參數(shù)以列表或分組等形式顯示出來。 綜合分析與時發(fā)出控制指令：監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測到的鍋爐運行數(shù)據(jù)，按照設定好的控制策略，

51、發(fā)出控制指令，調節(jié)鍋爐系統(tǒng)設備的運行，從而保證鍋爐高效、可靠運行。診斷故障與報警管理：主控中心可以顯示、管理、傳送鍋爐運行的各種報警信號，從而使鍋爐的安全防爆、安全運行等級大大的提高。同時，對報警的檔案管理可使業(yè)主對于鍋爐運行的各種問題、弱點等了如指掌。為保證 鍋爐系統(tǒng)安全、可靠地運行，監(jiān)控系統(tǒng)將根據(jù)所監(jiān)測的參數(shù)進行故障診斷，一旦發(fā)生故障，監(jiān)控系統(tǒng)將與時在操作員屏幕上顯示報警點。報警相關的顯示功能使用32 / 42戶定義的顯示畫面與每個點聯(lián)系起來，這樣，當報警發(fā)生時，操作員可立即訪問該報警點的詳細信息和按照所推薦采取的應急措施進行處理。歷史記錄運行參數(shù)：監(jiān)控系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫將維護鍋爐運行參數(shù)的

52、歷史記錄，另外監(jiān)控系統(tǒng)還。設有專門的報警事件日志，用以記錄報警事件信息和操作員的變化等。歷史記錄的數(shù)據(jù)根據(jù)操作人員的要求，系統(tǒng)可以顯示為瞬時值，也可以為某一段時間的平均值。歷史記錄的數(shù)據(jù)可有多種顯示方式，例如曲線、特定圖形、報表等顯示方式；此外歷史記錄的數(shù)據(jù)還可以由以網(wǎng)絡為基礎的多種應用軟件所應用。計算運行參數(shù)：鍋爐運行的某些運行參數(shù)不能夠直接測量，如年運行負荷量、蒸汽耗量、補水量、冷凝水返回量、設備的累積運行時間等。監(jiān)控系統(tǒng)提供了豐富的標準處理算法，根據(jù)所測得的運行參數(shù)，將這些導出量計算出來。4.4.2 實施方式MCGS 組態(tài)軟件集控制技術、人機界面技術、圖形技術、數(shù)據(jù)庫、通訊技術于一體。其

53、包括動態(tài)顯示、歷史趨勢記錄、報警、控制策略組件等。并提供一個友好的用戶界面，使用戶在不用編代碼的情況下，即可生成需要的應用軟件。 建立數(shù)據(jù)庫：監(jiān)控組態(tài)的工作首先是建立實時數(shù)據(jù)庫，其前提是在完成連續(xù)控制圖、梯形邏輯圖的設計后，將相關的回路點、信號點、寄存器點、報警點等點名存入實時數(shù)據(jù)庫。界面組態(tài)：其中最重要的是控制畫面設計，用 ACTIVE 圖庫提供的繪圖工具和豐富的圖形等元素，來形成特定的人機界面。每臺鍋爐設計有 9 個操作畫面，具體是：鍋爐本體流程圖、調節(jié)系統(tǒng)畫面、參數(shù)顯示畫面、電氣操作畫面、報表顯示畫面、綜合趨勢圖畫面、回路整定畫面、報警總貌畫面、設定參數(shù)畫面。報警組態(tài)：按工藝要求定義各報

54、警點，并設置報警點的高低限，越限時會在報警33 / 42總貌畫面顯示并發(fā)出聲光信號。 報表組態(tài)：按工藝要求制作的班報表與月報表，即利用 DDE 方式將實時數(shù)據(jù)庫的資料輸出到 EXCEL 中生成報表數(shù)據(jù)，并進行相關的與設定打印時間，班報表自動打印，而月報表是人工操作打印。 歷史趨勢組態(tài)：用軟件定義、采集、顯示汽包水位、汽包壓力、蒸汽流量、爐膛負壓等重要參數(shù)的歷史趨勢數(shù)據(jù)，必要時可打印。 操作員層：只能對設定好的畫面進行切換、操作和監(jiān)視，無權更改參數(shù)與退出和最小化系統(tǒng)。 工程師層：客隊系統(tǒng)進行組態(tài)，參數(shù)設置、退出系統(tǒng)。 管理員層: 最高權限，可進行一切操作。 運行中可在監(jiān)控站上對控制器參數(shù)進行設定

55、、修改，但為保證系統(tǒng)安全，進入設定參數(shù)、歷史數(shù)據(jù)查詢、月報表制作等容時，須輸入密碼后才能進入各畫面進行操作。 菜單組態(tài)：所有換面的切換按鈕、打印功能按鈕、系統(tǒng)登錄退出按鈕、幫助按鈕、系統(tǒng)時鐘、操作員權限顯示等功能按鈕。第 5 章 MCGS 環(huán)境下系統(tǒng)的模擬運行結果 前面我們已經(jīng)說過整個系統(tǒng)的運行是以點火為信號的，即當點火等于 1 時系統(tǒng)處于運行狀態(tài)；點火等于 0 時系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)。當我們進入運行界面時我們要做的就是把各個設定值寫入相應的模塊。本系統(tǒng)要輸入的是壓力設定值，液位設定值，T1 設定值以與各個控制器的 PID 參數(shù)。等這些都準備好后我們就點擊點火按鈕系統(tǒng)就開始運行，同時我們在界面上也

56、能看到我們自己設置的各個輸出值。這樣以便于我們進行參數(shù)調整。下面我們將運行結果用我們監(jiān)控系統(tǒng)中的各個功能列出來。如圖 5.1，圖 5.2，圖 5.3，圖 5.4 所示。需要指出的是下面所得到的結果都是在以下條件得到的：設定壓力=100KPa，設定液位34 / 42=50cm，設定T1=500C，P=P1=30,I=I1=20,D=D1=0,P2=P3=40,I2=I3=20,D2=D3=0,P4=P5=50,I4=I5=20,D4=D5=0。圖 5.1 鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)報警顯示35 / 42圖 5.2 鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)的實時曲線圖 5.3 鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)的歷史曲線36 / 42圖 5.4 鍋爐監(jiān)控控制系

57、統(tǒng)的存盤數(shù)據(jù)顯示37 / 42第 6 章 儀表選型、清單與概算6.1 儀表選型6.1.1 執(zhí)行器工作原理：在過程控制系統(tǒng)中，執(zhí)行器由執(zhí)行機構和調節(jié)機構兩部分組成。調節(jié)機構通過執(zhí)行元件直接改變生產(chǎn)過程的參數(shù)，使生產(chǎn)過程滿足預定的要求。執(zhí)行機構則接受來自控制器的控制信息把它轉換為驅動調節(jié)機構的輸出（如角位移或直線位移輸出）。它也采用適當?shù)膱?zhí)行元件，但要求與調節(jié)機構不同。執(zhí)行器直接安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，有時工作條件嚴苛。能否保持正常工作直接影響自動調節(jié)系統(tǒng)的安全性和可靠性。為了保證在停電或停氣情況下，避免危險或使危險程度降低，應使燃料供應閥處于關閉狀態(tài)，所以選用氣開閥13。6.1.2 溫度測量儀表的選型溫

58、度是一個重要的物理量，它是國際單位制(SI)7 個基本物理量之一，也是工業(yè)生產(chǎn)過程中的主要工藝參數(shù)之一。物體的許多性質和現(xiàn)象都與溫度有關，很多重要的過程只有在一定的溫度圍才能有效地進行。因此，選擇合適的溫度測量儀表，就可以對溫度進行準確的測量和可靠的控制。溫度測量儀：昌安科技的 WK1 系列溫濕度控制器。技術指標：響應速度：典型值5s控溫圍： 050，控制精度：1溫度啟控： 可由用戶自行設定，回差 46工作電壓： AC220V10%（特殊規(guī)格訂貨指明）輸出： 1 倍工作電壓額定功率阻性負載 AC220V，3A體積： 48x48x78 安裝方式：1.基座式：將 8 芯繼電器座固定在 35mm 導軌或通過安裝螺孔直接固38 / 42定在安裝板上。 2.嵌入式：在安裝面板上開具 4545mm孔，通過安裝支架將溫控器固定在面板上。6.1.3 壓力測量儀表的選型 壓力是工業(yè)生產(chǎn)過程中重要工藝參數(shù)之一。在許多工藝過程中只有在一定的壓力條件下進行，才能取得預期的效果；壓力的監(jiān)控也是安全生產(chǎn)的保證。因此，對選擇合適的儀表對生產(chǎn)過程有著重要的意義。壓力傳感器：采用銘動電子科技的 MD-G1210 壓力傳感器。技術指標：壓力圍 -100KPa05KPa60MPa.300MPa 過載能力 2 倍(更高可選) 工作電壓 1536VDC（典型