50噸鍋爐計算機控制方案
更新時間：2014.10.22 瀏覽次數(shù)：
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(jié)構(gòu)
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(shè)備服務(wù)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(shè)備服務(wù)器共同構(gòu)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(jié)構(gòu)，確保了上位監(jiān)控計算機互為熱備功能的******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(shè)備服務(wù)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(wù)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(diào)節(jié)信號和＃1、2鍋爐流量積算信號，以確保快速的信號采集和控制輸出速度。
上位監(jiān)控計算機：
兩臺上位監(jiān)控計算機和串口設(shè)備服務(wù)器共同構(gòu)成了一個100M的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路。這兩臺上位監(jiān)控計算機通過以太網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定快速地采集到由串口設(shè)備服務(wù)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(dāng)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(chǎn)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(gòu)造一種比較可靠的控制系統(tǒng)。
雙機冗余構(gòu)造思想：
主機和從機通過HUB集線器實現(xiàn)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)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(nèi)代替主機，******實現(xiàn)主機的控制功能，當(dāng)主機修復(fù), 重新啟動后，從機檢測到了主機的恢復(fù)，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(luò)，通過串口設(shè)備服務(wù)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(yīng)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(yīng)答表示工作正常，主機如果沒有作出應(yīng)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。
雙機冗余時主機從機分別保存歷史數(shù)據(jù)，當(dāng)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(dāng)主機重新恢復(fù)，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(luò)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(jié)構(gòu)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xj****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(shù)指標
(1) 水位控制誤差 < ±10mm ；
(2) 汽包壓力誤差 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(nèi)置微處理器，進行信號的處理和轉(zhuǎn)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(dǎo)軌、面板、堆疊多種安裝方式選擇，方便現(xiàn)場就地安裝。
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(xué)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(nèi)的十幾類基本運算塊，內(nèi)置常規(guī)PID、比值控制、開關(guān)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。控制策略生成器與力控?的其它程序組件可以無縫連接。
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