锅炉热控系统使用说明书

1、锅炉热控系统操作使用说明大连四方自控工程有限公司目录一、 工程概况··········································1二、 系统构成及说明

2、3;···································22.1仪表系统·············&#

3、183;······························22.2 计算机系统·················

4、3;························3三、 用户软件························&#

5、183;·················73.1软件功能·······························

6、·············73.2现场控制站软件···································&

7、#183;··8四、 操作使用说明······································104.1设备的启动及控制·····&#

8、183;······························104.2软件安装··················

9、;··························144.3监控画面说明······················

10、··················15五结束语·······························

11、···············21一、工程概况 本工程是对热水锅炉实现计算机自动控制的系统工程。其控制单元采用德国西门子公司生产的S7-300系列可编程控制器，操作员站采用台湾生产的工业控制计算机；压力差压变送器全部或部分采用重庆伟岸及上海威尔泰仪表公司生产的电容式1151系列变送器；温度传感器采用安徽福特的PTIOO传感器；二次仪表全部采用百特的智能显示仪和智能双光柱操作器；执行单元采用国产或国外系列变频器，直接控制鼓风、引风、炉排、给煤、循环

12、水泵、补水泵电机。流量检测部分采用超声波流量计。电器柜内全部采用德国金钟-默勒公司的电器元件。 该控制系统可对热水锅炉房热工参数进行检测、控制。控制室置于锅炉间运转层炉前部，便于对锅炉生产过程进行连续监视，实时控制和安全保护。本系统的主要功能有:对系统采集的工艺参数进行CRT屏幕显示和打印机制表记录;对系统申的重要参数进行越限报警和打印记录；对系统中的重要参数进行瞬时值显示和定期累计；对锅炉燃烧过程进行调节和锅炉热效率自动分析; 对锅炉补水能在锅炉出现超温超压时自动停止给煤并顺序切断引鼓风。该系统采用MPI网，将各PLC与操作员站联接成网。另外，利用操作员站的串行通讯，对锅炉房运行数据进行统一

13、管理，统一报表。采用世界名牌产品的最优组合，配以先进的SIMATIC WINCC软件系统，结合本公司研制开发的工业控制软件，本项目所使用的技术已达到当代国际水平。 1二、系统构成及说明该系统是由仪表系统和计算机系统两大部分构成。仪表系统是由一次仪表；二次仪表；执行单元组成。计算机系统是由硬件；软件；操作系统组成。21 仪表系统一次仪表一次仪表是对热水锅炉热工参数进行变送检测。压力差压参数是采用压力差压变送器（二线制）将该物理量变送成电信号（4-20mA），流量参数是采用流量计（超声波或电磁）将该物理量（流速）送成电信号（4-20mA），温度参数是采用铂电阻（PT100）将温度变送成电阻信号（）

14、。以上信号均通过导线传输到二次仪表和计算机系统进行显示，监控。二次仪表二次仪表是由智能显示仪和智能双光柱操作器组成。智能显示仪接受一次仪表的电信号或电阻信号进行压力、温度、流量显示、报警。智能双光柱操作器根据所检测到的压力、温度、流量信号能自动的方式接受计算机的控制信号（4-20mA）传输到执行单元或人工手动的方式直接将控制信号（4-20mA）传输到执行单元。同时能显示执行单元的阀位反馈信号，在系统手动自动切换中起到无扰动的作用（详见智能仪表使用说明书）。执行单元执行单元是由变频器、电动调节阀、电动执行器等组成。该执行单元接受来自仪表或计算机的控制信号（4-20mA）驱动各种电动机或执行机构以

15、达到系统控制目的。 222 计算机系统硬件构成 系统由两个操作员站和一个现场控制站通过MPI网构成，通过RS 232串行口与一号炉控制系统进行通讯，操作员站由两台工控机构成，现场控制由一台西门子S7-30O PLC构成。 现场控制站 现场控制站是完成现场测控的重要站点。本系统采用德国西门子公司的SlMATIC S7-300 PLC作为现场控制站。 SIMATlC S7-300是适合小规模性能要求的模块化小型PLC系统。S7-300有如下特点： 广泛的工业适用性 具有模块化、无排风扇结构，易于实现分布。具有高电磁兼容性，允许的最高环境温度达60，具有抗振动性和抗冲击性。诊断功能 智能化的CPU诊

16、断系统连续监控系统功能，并记录下出错和特定的系统事件 (例如:超时，更换模板等)，为了便于以后排除故障，将这些事件存入环形缓冲器，并设有时间标志。 高速的指令处理 每条指令的处理时间只有0.3S。 浮点数运算可有效地实现更为复杂的算术运算。 3 操作方式选择开关 钥匙抽出时，不可改变操作万式，可防止非法删除或改写用户程序。 灵活布置 机架可根据最佳布置水平或垂直安装。 操作员站 操作员站由高可靠工业微机配以外围设备组成，安装在操作台中。硬件配置要求如下：高可靠微机，80586，Pentium266MHzCPU，64M内存，4.3G硬盘80速光驱。标准键盘，鼠标。 LG19”工业彩色监视器，分辨

17、率1024*768。 EPSON型打印机。 MPI网卡。 通讯、联网方式本工程有一个现场控制站、两个操作员站，它们之间通过MPI网实现联网。作为现场控制站的PC机中插有MPI网卡，作为现场控制站的PLC的CPU内集成有多点MPI接口，可以万便地进行联网。通过方便的STEP7用户接口组态MPI通讯，为网络中的每一个节点定义一个唯一的MPI地址，定义好通讯双万(发送端和接收段)，然后SIMATIC S7-300就建立了与距离和网络无关的通讯联系。方便的操作和监视(HMI)服务己集成在S7-300 4操作系统内，SIMATIC HMI-系统从S7-300中请求过程数据，S7-300按用户指定的刷新速

18、率传送这些数据，SIMATIC S7-300的操作系统自动接收传送数据，而且所有这些都使用统一的符号和数据库。网络中的每一个操作员站都可以访问任何一个PLC的数据。2.2.2软件平台一、SIMATIC WinCC V4.0 WinCC是世界上第一个集成的人机界面 (HMI)软件系统，用来处理生产和过程自动化中的图形显示和控制等任务，真实地将工厂控制软件集成到自动化过程中。此系统提供了在工业上用于图形显示、信息、归档和报表的功能模块。其强大的驱动程序接口、快速图像更新和安全归档功能具有很高的实用性。 WinCC为用户提供了基于开放式接口的解决万案。这些接口将WinCC集成到复杂的、公司级的自动化

19、解决万案中。通过标准接口ODBC和SQL能够访问所有集成的归档数据。对象和文件的插入可通过OLE2.0和OLE常规控制(OCX)来集成。这些技术使WinCC成为Windows环境下的一个富有才能、容易交流的合作伙伴。 WinCC基于32位操作系统MSWindowsg5或MSWindowsNT。二者均具有优先多任务的能力，他保证了对过程事件的快速反应并将防止丢失数据的安全性提高到了一个高的水平。WinCC软件是32位的应用软件，采用最现代化的、面向对象的软件技术开发。二 STEP7 5STEP7使用于SIMATIC可编程逻辑控制器的组态和编程的标准包。它是SIMATIC工业软件的组成部分。STE

20、P7基本软件为用户执行自动化工程提供各种工具:SIMATIC管理器 为便于测览，集中管理有关 SIMATIC S7、SIMATIC C7和SIMATIC M7的所有工具软件和数据。符号编辑器用于定义符号名称、数据类型和全局变量的注释。硬件组态 用于为自动化系统组态和为各模板进行参数设置。通讯 用于定义经MPI连接的自动化组件之间时间中断的周期性数据传送或定义用MPI、PROFIBUS或工业以太网的事件中断的数据传输。信息功能 用于测览CPU数据和查看用户所写程序在运行中出现故障原因。编程语言 为生成用户所写程序，STEP7提供下列标准化编程语言: 语句表 (STL) 梯形图(LAD)功能方框图

21、(FBD) 6三、用户软件3.1软件功能 系统实现的主要功能有: 数据采集功能 每一循环扫描，cpu首先扫描输入模板的状态，将输入值装入过程输入映像表供软件使用。 图形显示 可以实时动态显示系统所要求的各类测点值，当测点值发生变化时，画面进行刷新，画面之间的切换可以通过画面上的按钮实现。 人机对话 系统所需的量纲转换参数、控制回路参数、报警限、流量计算系数、给煤量计算系数等可以通过人机对话输入和修改，为保证系统安全运行，这种参数设定拥有一定权限。 锅炉生产过程自动控制功能 锅炉的过程控制主要分为四个控制回路:给煤控制回路、鼓风控制回路、引风控制回路、炉排控制回路。具体控制万法见后面的控制回路万

22、案。 报警管理的显示 通过强制和列表方式显示报警信息，在流程图上，变色显示有报警的对象;报警确认后，以回顾的万式列表显示报警信息。所有的报警列表都可打印。趋势显示 7 包括模拟量实时趋势及历史趋势显示两种，系统可容纳上千条曲线。一幅趋势画面可显示多条曲线，曲线可纵向放大，曲线上每一点的值可列出。 打印功能 系统打印分两类情况: 一类是系统运行中自动定时打印。 另一类是系统运行中管埋员或工程师手动实时打印上述报表及锅炉运行实时数据和统计数据表。另外可打印报警记录表、曲线及拷屏打印任何一幅画面。 软启/停控制及连锁 对循环水泵、引风机、鼓风机、炉排电机、给煤电机进行软启/停控制。连锁开关打开后，在

23、引风机打开的情况下才能开鼓风机，在引风机关闭的情况下鼓风机自动关闭，否则系统会有提示。 通讯 可与一号、二号炉的监控系统通讯。 其它 可在线修改组态数据，可修改系统时钟等。3.2现场控制站软件程序结构现场控制站软件用STL语言编写，程序以组织块 (OB)、功能(FB)功能(FC)构成，程序的基本结构如下: 8 量纲转换模块 量纲转换模块分为两个部分:一部分当量纲转换参数改变时，一个量给定的六对数字量与工程量的对应关系计算出相应的量纲数;另一部分根据量纲转换系数，由采样得来的数字量转换成相应的工程量。 报警模块 对供水压力、供水压温度、给水压力、炉膛负压、鼓风压力等五个热工参数进行报警监测，若有

24、报警则置相应的标志，并发出闪光和鸣笛信号，操作员站可进行消音定光。若供水压力超过上上限则启动停炉程序。 PID控制模块 PID控制万案将在后面作详细介绍。 供水量、给煤量计算模块 供水量、给煤量计算系数由操作员站设定。 软启/停控制模块 根据操作员站发出的指令对给循环水泵、引风机、鼓风机、炉排电机、进行启动/停止控制。PID控制方案 燃煤工业锅炉是多变量系统。它的燃烧过程有明显的纯滞后特性和非线性待性，被控量时变性大，影响因素多，外部扰动频繁而内部关联强。控制燃烧的调节量有燃料量、鼓风量和引风量，为创造一个最佳燃烧环境必须使三个调节量能够协调改变，使煤风配比和负压同时达到最合适值。起炉后，要注

25、意根据煤的品种及时调整引风，鼓风，炉排等的参数。注 9意观察炉膛温度，含氧量参数，和实际观察的炉膛燃烧情况做出正确的调整。四操作使用说明4·1设备的启动及控制该系统的引凤，鼓风等设备的启动分为仪表盘和计算机两种启动方式（以变频器为例）。 仪表操作盘启动及手动控制启动步骤第一步：将仪表操作盘上的启动转换开关打到仪表位置，根据启动顺序和需要以此按下引凤机，鼓风机等设备启动按钮（此时启动按钮灯亮），第二步：点动一次智能双光柱操作器的AM键,MAN指示灯亮，使该表处于手动状态。第三步：按住智能双光柱操作器的键达到所控制的频率，此时该表上行显示的是输出给变频器给定频率的百分比数（0-50z对应

26、0-100），下行显示的是变频器反馈频率百分比数。键是频率增加键，键是频率减少键。（见图一） 10智能双光柱操作器 图一仪表操作盘启动连锁仪表操作盘连锁开关在连锁位置时，设备启动只能先启动引凤机，后启动鼓风机；停引凤机，鼓风机一齐停。当仪表操作盘连锁开关在解锁位置时，设备启动不受限制。除渣机的启动连锁当1号除渣机就地控制箱的连锁开关在连锁位置时，除渣机的就地启动只能先启动1号除渣机，再就地启动2号除渣机，当1、2号除渣机均启动后，才能启动炉排电机。连锁开关在解锁位置时，不受限制。 计算机启动及手动控制 启动步骤第一步：将仪表操作盘上的启动转换开关打到计算机位置，进入计算机的电气操作画面（如图二

27、所示） 11电气操作画面 图二根据启动顺序和需要以此用鼠标点击启动引凤机，鼓风机等设备启动软钮（此时画面启动灯由红变绿，提示符由停止变运行）。第二步：点动一次智能双光柱操作器的AM键,MAN指示灯灭，使该表处于自动状态。进入计算机的控制画面（如图三所示），此时该画面的程控软键由跟踪变为程控（在智能双光柱操作器手动状态下该软键为跟踪）。第三步：用鼠标点击程控软键左边的软键使至变为软操，用鼠标点击输出滑动块，达到所控制的频率，此时输出值显示计算机输出给变频器给定频率的百分比数（0-50z对应0-100），反馈值显示变频器反馈频率百分比数（0-50z对应0-100）。 12控制画面 图三 计算机启动

28、连锁在电气操作画面右下角，有引风机连锁保护提示，用鼠标点击连锁或解锁提示，能使计算机起到连锁或解锁功能。 连锁先启动引风机，后启动鼓风机，引风机停，鼓风机停。 解锁 取消此功能。 13计算机的自动控制第一步：启动引凤机，鼓风机等设备（仪表操作盘上的启动转换开关打到计算机位置），智能双光柱操作器处于自动状态。第二步：用鼠标点击程控软键右边的参数键，设定好该回路的给定值及PIDD等参数。第三步：在用鼠标点击程控软键右边的软操键使至变成自动状态，此时计算机就会根据设定的该回路给定值和PID等参数进行自动控制。4·2软件的安装一、运行环境 操作员站软件运行于具有优先多任务的能力的32位的Wn

29、dowsXP操作系统下，它保证了对过程事件的快速反应并能防止丢失数据。二、现场控制站的软件装入 现场控制站软件已固化在EPROM卡中，EPROM卡巴插在PLC的CPU模块上。 ·若RAM中的程序丢失，进行一次CPU存储器复位操作即可恢复，操作方法见S7-300可编程序控制器硬件和安装手册申8-11页8.4节CPU存储器复位。三、操作员站软件的装入 操作员站软件己刻在光盘中，重装并运行的步骤如下:1. 将光盘放入光驱，将 F盘根目录下的 Wenpi文件夹拷贝到 C:SiemensWinCCWinCCProjects目录下。 14 2.将F盘根目录下的comm文件夹拷贝到C盘根目录下。

30、3.运行菜单命令 开始>Simatic>WinCC>Windows Control Center。 4.在弹出的窗口中的工具栏上点击 42 监控画面说明开机运行后，屏幕出现系统主画面，点击运行键，系统进入工艺画面 (一)、工艺画面（如图四所示） 工艺画面 图四画面左边的按钮是锅炉系统和公共系统的画面切换按钮，画面上边的按钮系统功能画面的切换按钮。(二)、动态数据表（如图五所示） 15数据画面 图五 图五是锅炉运行时各参数的动态数据表。这些数据正常时以绿色显示，若有越限报警则以红色显示，各项数值实时刷新。本图上边与右变各功能按钮的功能与前述相同。(三)、组态画面（如图六所示）组

31、态图所显示的是每个PLC模拟量输入模块八个通道的模拟量检测参数的设定。参数设定包括量纲转换、报警上、下限设定，流量修正和给煤量设定等项目。量纲转换设定以给水压力为例，由变送器 (一次仪表)来的信号为4-2OmA，对应的检测压力为0-lMPa，量程下限为0，量程上限为lMPa。 2、报警设定 可设定报警参数的预警上、下限和报警上、下限。 16 组态图 图六(四)、控制画面（如图三所示） 本画面同时显示四个控制回路的动态运行参数和软操/程控状态，其中各回路的给定值和实际测量值分别用棒图和数字双重显示。由本画面可以弹出各回路的控制动态曲线和控制参数设定表。例如用鼠标单击"引凤回路曲线&qu

32、ot;按钮则显示引凤控制回路动态曲线，可以观测到负压随时间的变化曲线。用鼠标再单击画面右下角的"参数设定"按钮，可以得到控制回路参数修改窗口。用鼠标点击所要修改的栏目，键入所要修改的数字再按ENTER键即完成更改PID参数、阀位限幅等各项参数。各控制回路的PID参数及阀位输出限幅条件按下列步骤进行：例如要设定引凤回路的参数时，由画面点击“引凤回路参数”对话框，即出现如图七的画面。此画面显示在控制引凤时，引凤与负压的PID控制参数。按照画面的提示，添入各参数。各参数的定义与本公司以前的软件 17版本一致。本程序只设三档PID参数，“PID切换限”指的就是由第一档PID参数到第二档之间切换时的偏差范围。例如，此值送20，即表示当负压偏差e<20pa按照第一档PID参数进行控制，e>20pa则按第