50噸鍋爐計(jì)算機(jī)控制方案
更新時(shí)間：2014.10.22 瀏覽次數(shù)：
一、計(jì)算機(jī)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(jī)熱備鍋爐計(jì)算機(jī)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(guò)一臺(tái)串口設(shè)備服務(wù)器進(jìn)如上位以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路并通過(guò)以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)送至各臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)。兩套計(jì)控系統(tǒng)的監(jiān)控計(jì)算機(jī)和串口設(shè)備服務(wù)器共同構(gòu)成一個(gè)100M的以太網(wǎng)路數(shù)據(jù)鏈路。該方案的優(yōu)點(diǎn)是：
實(shí)現(xiàn)了信號(hào)采集、控制輸出通計(jì)算機(jī)監(jiān)控的分網(wǎng)結(jié)構(gòu)，確保了上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)互為熱備功能的完全實(shí)現(xiàn)，大大提高了系統(tǒng)的安全性能。
便于系統(tǒng)的擴(kuò)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(kuò)展和升級(jí)。
數(shù)據(jù)信號(hào)的采集和控制輸出：
系統(tǒng)采用了 RM 4000系列遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)采集與控制模塊 ，通過(guò)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(guò)以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)送至各臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)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(shí)現(xiàn)鍋爐實(shí)時(shí)控制輸出。所以根據(jù)我公司工程經(jīng)驗(yàn)，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(hào)、＃2鍋爐熱工信號(hào)、＃1、2鍋爐調(diào)節(jié)信號(hào)和＃1、2鍋爐流量積算信號(hào)，以確保快速的信號(hào)采集和控制輸出速度。
上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)：
兩臺(tái)上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)和串口設(shè)備服務(wù)器共同構(gòu)成了一個(gè)100M的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路。這兩臺(tái)上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過(guò)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(lái)的兩套鍋爐熱控信號(hào)并相互之間交換數(shù)據(jù)。通時(shí)每臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)分別是所轄鍋爐的主控制機(jī)，同時(shí)也是另一臺(tái)鍋爐的從控制機(jī)。
b. 雙機(jī)冗余熱備
在單主機(jī)系統(tǒng)中，當(dāng)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)檢修或故障時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)都將停止運(yùn)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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兩機(jī)的相互冗余熱備，構(gòu)造一種比較可靠的控制系統(tǒng)。
雙機(jī)冗余構(gòu)造思想：
主機(jī)和從機(jī)通過(guò)HUB集線器實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接，正常情況下主機(jī)處于工作狀態(tài),從機(jī)處于監(jiān)視狀態(tài)，一旦從機(jī)發(fā)現(xiàn)主機(jī)異常，從機(jī)將會(huì)在很短的時(shí)間之內(nèi)代替主機(jī)，完全實(shí)現(xiàn)主機(jī)的控制功能，當(dāng)主機(jī)修復(fù), 重新啟動(dòng)后，從機(jī)檢測(cè)到了主機(jī)的恢復(fù)，會(huì)自動(dòng)將主機(jī)丟失的數(shù)據(jù)拷貝給主機(jī)，同時(shí)從機(jī)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(gè)相對(duì)完整的數(shù)據(jù)庫(kù)、報(bào)警信息和歷史數(shù)據(jù)等。
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的冗余實(shí)現(xiàn)：
正常工作時(shí),主機(jī)和從機(jī)分別由以太網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)串口設(shè)備服務(wù)器采集的各模塊和流量計(jì)算儀的數(shù)據(jù)信號(hào)。兩臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)有相同的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)但從機(jī)不參與控制。從機(jī)與主機(jī)之間的監(jiān)聽(tīng)采取請(qǐng)求與應(yīng)答的方式，從機(jī)以一定的時(shí)間間隔向主機(jī)發(fā)出請(qǐng)求，主機(jī)應(yīng)答表示工作正常，主機(jī)如果沒(méi)有作出應(yīng)答，從機(jī)將切斷主機(jī)的控制數(shù)據(jù)傳輸，改由從機(jī)完成。通過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的熱備。
雙機(jī)冗余時(shí)主機(jī)從機(jī)分別保存歷史數(shù)據(jù)，當(dāng)主機(jī)失效時(shí)，從機(jī)代替主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，同時(shí)繼續(xù)保存從下位機(jī)上傳的數(shù)據(jù)。當(dāng)主機(jī)重新恢復(fù)，從機(jī)監(jiān)測(cè)到主機(jī)的存在，首先從機(jī)停止下位機(jī)采集數(shù)據(jù)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流從主機(jī)獲取數(shù)據(jù)；然后從機(jī)通過(guò)比較主機(jī)與從機(jī)的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，向主機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)拷貝其丟失的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)了歷史數(shù)據(jù)庫(kù)之間的熱備。結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖二。
c. 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能
1、實(shí)現(xiàn)整個(gè)鍋爐系統(tǒng)信號(hào)采集；
2、采用xj****的計(jì)算機(jī)控制理論，實(shí)現(xiàn)鍋爐系統(tǒng)自動(dòng)化控制；
3、自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警事件；
4、手自動(dòng)雙向無(wú)擾動(dòng)切換；
5、在線修改控制參數(shù)；
6、全漢化人性的操作員畫(huà)面；
7、系統(tǒng)聲光報(bào)警；
8、雙機(jī)冗余熱備；
3、實(shí)現(xiàn)的主要技術(shù)指標(biāo)
(1) 水位控制誤差 < ±10mm ；
(2) 汽包壓力誤差 遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)采集和控制模塊 ：
采用了RM4000系列模塊，特點(diǎn)如下：
◇內(nèi)置微處理器，進(jìn)行信號(hào)的處理和轉(zhuǎn)換；
◇提供各種AIO/DIO的選擇類(lèi)型；
◇具備RS485通信功能，布線方便，傳輸距離遠(yuǎn)，信號(hào)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(chǎng)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(dòng)化控制軟件，采用符合IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)的圖形化編程方式，提供包括：變量、數(shù)學(xué)運(yùn)算、邏輯功能、程序控制、常規(guī)功能、控制回路、數(shù)字點(diǎn)處理等在內(nèi)的十幾類(lèi)基本運(yùn)算塊，內(nèi)置常規(guī)PID、比值控制、開(kāi)關(guān)控制、斜坡控制等豐富的控制算法。同時(shí)提供開(kāi)放的算法接口，可以嵌入用戶自己的控制程序?？刂撇呗陨善髋c力控?的其它程序組件可以無(wú)縫連接。
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