组态技术在锅炉燃烧器控制中的应用

王丽艳

（大连职业技术学院，辽宁　大连　116035）



组态技术在锅炉燃烧器控制中的应用

王丽艳

（大连职业技术学院，辽宁大连116035）

摘要：本文论述了“组态王”软件在蒸汽锅炉控制系统中的应用，详细地介绍了蒸汽锅炉控制系统的组成和控制功能。通过数据词典完成数据库的建立；通过燃烧器主画面实现数据的采集和远程控制功能；通过报警窗口可以检测系统发生的异常情况。

关键词：组态王；控制；数据采集

组态（Configuration）的含义是模块的任意组合，组态控制技术以其编程简单、运行安全可靠、故障率低、可维护性强等诸多优点，逐步在工业控制系统中得到广泛采用。组态控制技术构成的计算机系统在硬件设计上除采用工业PC机外，系统大量采用各种成熟通用的I/O接口设备和现场设备，基本上不再需要单独进行具体电路设计，不仅节约了硬件开发时间，更提高了工业控制系统的可靠性和安全性［1］。

鉴于组态控制技术的诸多优点及实际应用的良好效果，本文主要介绍组态控制技术在锅炉控制系统中的应用。本系统硬件采用研华板卡PCL-818L作为信号的输入输出接口，上位机软件采用北京亚控公司的“组态王”。软硬件采用模块化设计，结构与功能设计合理，操作简单，智能化程度高，采用高性能的电源，具有较强的抗干扰能力。可对锅炉的当前工作状态进行实时监控，并对故障进行自动识别及处理，使系统安全、可靠地运行。通过本文的实际应用介绍，以期为优化组态控制技术在锅炉控制系统中的应用提供参考。

1　锅炉控制系统的控制要求

根据蒸汽锅炉的工作过程，要求蒸汽压力、锅炉水液位和燃烧器达到以下控制要求。

1.1锅炉水液位控制

当炉水液位到达上限时，关停补水泵；当炉水液位到达上上限时，关停补水泵和燃烧器并报警；当炉水液位到达下限时，启动补水泵；当炉水液位到达下下限时，关停补水泵和燃烧器并报警；当补水泵出现故障时，关停小火、大火和补油泵并报警。

1.2蒸汽压力控制

炉内压力要求控制在0.01MPa≤P≤0.10MPa。当蒸汽压力P＜0.01MPa时，燃烧器先启动小火，延时0～100s（可调）。当延时时间到，启动大火；当蒸汽压力0.01MPa＜P＜0.10MPa时，先关停大火，小火继续工作，维持压力；当P=0.10MPa时，关停小火；当蒸汽压力0.10MPa＜P＜0.15MPa时，报警并停炉；当P≥0.15MPa时，关停补水泵、补油泵和燃烧器并报警，切断燃烧器电源。

1.3燃烧器控制

当蒸汽压力P≤0.01MPa时，燃烧器处于大、小火自动切换工作模式；当P＞0.10MPa时，燃烧器处于停机工作模式；当燃烧器出现故障时，关停小火、大火、补水泵和补油泵并报警。

2　锅炉控制系统方框图

本系统有温度、液位、压力等7路模拟信号，经变送器转换成4～20mA信号后，经250欧姆电阻转换成1～5V，再经端子板送入研华板卡PCL-818L，经A/D转换后，进入计算机，在计算机中处理之后输出控制信号给PCL-818L，再经端子板送给74LS07驱动中间继电器，使其得电后来控制指示灯亮灭、燃烧器的工作方式和泵的通断。

图1　系统方框图

本系统有8个开关量控制信号需要输入到计算机，分别是启动按钮SB1、停止按钮SB2、手动SB3、自动SB4、检漏复位、报警器复位、补水泵故障和燃烧器故障。计算机有9个开关量控制信号需要输出到控制系统，分别是燃烧器故障报警、检漏报警、液位低报警、电源指示、燃烧器、补水泵、补油泵、大火启动和小火启动。

本系统I/O接口设备选择研华公司板卡PCL-818L、端子板选择PCLD-9138、2个压力变送器、4个温度传感器和1个流量计，系统方框图如图1所示。

表1　控制系统I/O配置

3　锅炉控制系统I/O分配表

本控制系统I/O配置如表1所示。数字量和模拟量通过研华板卡PCL-818L输入和输出，模拟量可以实时显示在操作画面中，数值范围满足表1要求，若出现数值超限应在主画面中出现报警提示。

4　蒸汽锅炉控制系统的功能实现

4.1锅炉控制系统数据库建立

根据I/O变量表进行数据库建立，如图2所示。在组态王工程浏览器的“数据库”大纲项下面的“数据词典”成员名中进行变量的定义，完成各个变量基本属性的设置、漏量高于20%时，主画面中将自动跳出“报警窗口”，报警窗口中将显示事件日期、事件事件、报警日期、报警时间、变量名和报警类型等信息；当出口温度高于95℃，炉内压力高于0.15Mpa，炉内液位低于5mm，燃气泄漏量高于30%时，燃烧器将自动停机，各变量以红色显示，待炉内压力恢复正常后，燃烧器会自动启动。系统的运行状态为：燃烧器运行时，火苗闪烁且显示绿色“燃烧器运行”；当燃烧器停止时，火苗停止闪烁且显示红色“燃烧器停止”。

4.2主画面设计

在组态王工程浏览器“文件”大纲项下面的“画面”中新建“锅炉燃烧器控制系统”新画面，进入画面开发系统，利用画面开发系统提供的工具箱绘制燃烧器运行主画面，如图3所示。

4.3运行与调试

本系统可以通过运行主画面来实时显示燃烧器的工作状态，通过操作画面，可以实时监测燃烧器工作参数并进行远程控制。图4所示为燃烧器运行状态画面图。

4.4报警

在“变量定义”时将“油出口温度”“炉内压力”和“燃气泄漏量”3个变量定义高报和高高报警，当高报时自动跳出“报警窗口”；高高报警时燃烧器自动停机。“炉内液位”定义低报和低低报警，当低报时自动跳出“报警窗口”；低低报警时燃烧器自动停机。报警窗口情况如表2所示。

图2　数据词典

图3　锅炉燃烧器主画面

图4　燃烧器运行状态画面图

表2　系统报警窗口

5　结语

通过对本系统运行结果的测试表明，该系统能够实时记录锅炉燃烧器的运行情况，且系统操控界面友好、运行稳定、使用方便，实现了蒸汽锅炉运行系统的实时监测和自动控制。

参考文献：

［1］袁秀英.组态控制技术［M］.北京：电子工业出版社，2003.

中图分类号：TM621.2

文献标识码：A

文章编号：1003-5168（2016）01-0034-05

收稿日期：2015-12-28

基金项目：大连职业技术学院校级科研课题（DZ2015B-05）。

作者简介：王丽艳（1970-），女，副教授，研究方向：可编程控制技术应用、组态控制技术与应用。

Configuration Technology Application in Steam Boiler

Wang Liyan
（Dalian Vocational Technology College，Dalian Liaoning 116035）

Abstract:This paper discussed the software"Configuration King"in the steam boiler control system in the applica⁃tion,introduced the steam boiler control system and control functions in detail,completed the establishment of the data⁃base through the data dictionary,achieved data acquisition and remoted control function through the burner main screen,detected the abnormal situation of the system through the alarm window.

Keywords:configuration king；control；data collection