循环流化床锅炉控制中的集散控制系统之分析

隋强

摘 要：循环流化床锅炉是一种高效、低污染、清洁燃烧的新型燃煤锅炉，其燃料适应性较高，能够更好的调节负荷，从而逐渐在工业上流行开来，成为燃煤锅炉技术中的主要生力军。通过循环流化床锅炉而产生的新型的锅炉控制方法，能够实现循环流化床锅炉的实时监控，从而保证这种新型燃煤技术的锅炉机组能够自动运行，保证热电厂的安全生产和经济效益。

关键词：循环流化床锅炉;集散控制系统;上位机;下位机

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A

循环流化床锅炉技术是一种新型的燃煤技术，较其他类型的锅炉，拥有更加优越的性能。然而，在将其应用于工业化和大型化时，很多问题凸现出来。这些问题中包括了循环流化床本身的设计问题以及自身结构的不足。循环流化床锅炉不同于煤粉炉和重油炉，因此，造成其在进行燃烧时无法完美控制其自动化进行，主要表现是不同的燃煤工况会出现不同的燃烧状态。

1、集散控制系统的硬件组成

集散控制系统的硬件由两大主要部分组成，分别是上位机和下位机，这两项组成部分分别承担不同的管理任务。上位机的主要任务是完成人机界面的协调和控制等功能，而下位机则是完成相关数据的采集和对工作过程进行控制。为了使系统的功能运行更加可靠、稳定，上下位机采用冗余的配置结构。

1.1 下位机介绍

HC900是honeywell公司的一种适应中小型用户和设备的集成控制系统，该系统能够将多种控制策略结合到一起，包括连续控制和顺序控制等。其具有分散的模块化结构和先进的控制功能，可以将用户对设备的连续及离散控制整合到一起，然后通过全开放的通讯标准，实现厂景的实时监控。HC900具有模块化结构，能够更加方便的对用户设备进行升级和扩展，具有先进的以太网接口，因此，能够和多款第三方软件或者设备进行通讯。HC900具有较多类型的远程I/O口，该I/O接口具备热插拔功能。因此，用户不需要停止设备的运行，就可以对I/O卡件进行维护。此外，HC900具有图形化组态功能，可以同时支持5000个功能模块的操控。

1.2 上位机介绍

上位机采用工业级的计算机产品，该计算机具备稳定性高、故障率低、扩张性强等特点。上位机上采用GE公司的IFIX组态软件。IFIX是世界上最流行的工业控制监控软件之一，将集中控制技术、数据库技术、人机界面技术和网络技术结合为一体，能够实现数据的采集和生产过程的实时控制监控等，因此具有很强的适应性和通用性，在工业和化工等生产领域中得到大面积应用。通过计算机对生产过程进行监控和对数据进行采集等。上位机具有稳定可靠的系统架构，同时还具有高效的数据库，在运行中取得了较好的应用效果。

IFIX系统是一个集成式的软件包。可以利用网络将自身的服务程序同其他的组件进行数据的交换和共享。其有着先进的图形开发环境，能够将面向对象的图形技术应用到其中，然后快速进行组态和运行模式的切换。IFIX核心是分布式的实时数据库，能够对整个系统的数据和报警信息进行处理。

2、集散控制系统的功能

该集散控制系统的功能分为二大部分，分别是现场控制层和操作运转层。

2.1 现场控制层

现场控制层包括多个组成部分，大致可分为过程控制站、各种传感器、输入输出I/O卡件等，能够实现运行参数的采集和回路的控制等。过程控制站是整个控制系统的核心，能够利用网络将数据传送到运转层的计算机中。其主要的组成是HC900控制器，该控制器具有多种功能模块可进行组合，包括基本的CPU模块、通讯模块和电源模块等，其中的通讯模块及其I/O卡件支持带电热插拔功能。为了提高该系统的稳定性和可靠性，CPU模块和电源等模块都必须采用冗余结构。当系统发生故障时，自控系统可以自动切换到备用器件上，从而保证自控系统的连续运行。

HC900控制器与传统的PLC控制器相比，具有连续的控制功能，能够将图形的组态进行顺序控制，从而实现在线监视和数据控制等功能。

2.2 操作运转层

操作运转层主要由操作员站和工程师站组成，主要是用来监视和控制设备的安全运行，通过手动或者自动两种方式实现设备的控制。操作运转层不仅能够对锅炉的生产过程进行控制和监测，还具有更多的拓展功能：第一，实时动画模块，能够通过计算机显示器实现系统总貌的显示，以及报警和分组等信息的显示。此外，对于动态流程图、历史曲线以及实时趋势等也能进行良好的显示。操作运转层方便直观的显示模式，使操作人员仅仅站在监控台前，就能实现如同查看常规仪表和控制设备的相同操作功能。第二，参数报警功能，该功能能够对现场的数据进行分析，然后形成报警信息，系统根据检测到的报警程度的高低，进行不同程度的报警警示。此外，系统还能够将出现故障的地点进行显示，从而方便相关人员的维修。第三，事故情况下设备的联锁控制功能。锅炉是一种危险的高压容器，在生产中，锅炉安全运行是非常重要的。因此，在重要的环节系统进行了事故连锁关机功能，能够大大降低安全事故的发生率。第四，对锅炉的运行成本和收益进行计算，根据锅炉的生产效率和成本消耗等，得到锅炉运行产生的经济效益。第五，对锅炉安全性的管理，主要是根据锅炉运行的各种实时数据，判断锅炉是否处于安全生产状态。第六，故障诊断功能，主要是结合得到的实时数据和数据库中的历史数据进行分析，根据相应的推理和判断程序，对锅炉运行中的主要设备的运行状态进行实时监控和诊断。

3、总结

本文主要对循环流化床锅炉集散控制系统的硬件和软件进行了分析，并对该系统的组成和工作原理等进行了详细的介绍。其深入的自控运行方式，大大提高了锅炉的生产效率，节约能源，降低污染，还能够使锅炉系统的各项参数保持稳定，满足锅炉运行的生产要求。

参考文献：

[1]姚仁汉，王建林.循环流化床锅炉控制系统研究[J].电子制作，2014，（7）：121-121.

[2] 曹梦婷，吴飞等.循环流化床锅炉DCS控制方案[J].机械工程与自动化，2011，（5）：172-173.

[3] 马米玲.循环流化床锅炉控制调节和DCS应用的探讨[J].有色金属设计，2011，38（3）：56-56.