? 1 前言

??? 在我國冶金行業(yè)中，有很多冶煉過程中產(chǎn)生大量的熱量白白的浪費(fèi)掉，這樣既浪費(fèi)了能源又破壞了環(huán)境。安徽今昌冶煉廠去年引進(jìn)了澳大利亞的奧斯麥特冶煉爐的同時(shí)，引進(jìn)了芬蘭的余熱鍋爐，它利用該爐在冶煉銅精礦的中產(chǎn)生煙氣的熱量給余熱鍋爐進(jìn)行加熱，從而產(chǎn)生大量的蒸汽。所產(chǎn)生的蒸汽一方面用于廠內(nèi)其它車間熱量的供應(yīng)外，還將用于本廠發(fā)電。我們公司承擔(dān)了余熱鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝和調(diào)試，為了保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定，我們選用了西門子公司的S7-400 PLC,采用現(xiàn)場(chǎng)分布式I/O,即主站和從站之間利用Profibus總線結(jié)構(gòu)。于今年9月份完成調(diào)試并運(yùn)行效果很好，有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

??? 2工藝要求

??? 由于余熱鍋爐是利用冶煉爐在冶煉中產(chǎn)生的煙氣給鍋爐加熱，煙氣的溫度范圍一般在1000℃～1300℃之間波動(dòng)，所以對(duì)汽包液位的控制較困難，為了實(shí)現(xiàn)很好的控制，具體要求是：
??? 1）、汽包的水位以差壓變送氣器1HAD10CL101和1HAD10CL102兩個(gè)儀表來測(cè)量，測(cè)量的結(jié)果由汽包壓力變送氣1HAD10CP101來補(bǔ)償，如果壓力變送器出故障，液位控制器1HAD10DL101測(cè)量信號(hào)可以由操作人員手動(dòng)選擇，也可由控制系統(tǒng)自動(dòng)篩選。如果輸入信號(hào)低于3mA或高于25mA的時(shí)候，則有一個(gè)變送器出故障，測(cè)量信號(hào)可以是兩個(gè)變送器的平均值，但是變送器壞了，則此時(shí)的檢測(cè)值結(jié)果必須屏蔽掉。如果在有液位控制的情況下，控制器1HAD10DL101輸出信號(hào)直接傳送到給水控制閥1LAB10AA001。如果在串級(jí)三沖量控制情況下，液位控制器的輸出端作為給水流量控制器的遠(yuǎn)程設(shè)定點(diǎn)，根據(jù)給水流量1LAB10CF101控制給水閥
??? 1LAB10AA001,在流量控制器前，液位控制器輸出信號(hào)是由主蒸汽流量1LBA10CF101和兩臺(tái)渦輪泵（循環(huán)泵和給水泵）的蒸汽消耗情況進(jìn)行校正。有一個(gè)旁通電動(dòng)閥可以代替氣動(dòng)控制閥來控制汽包中的水位。電動(dòng)控制閥1LAB15AA001是由控制器1LAB10DF102以三沖量控制模式或水位控制器1HAD10DL101以液位控制模式或水位控制器來控制。閥門1LAB10AA001和1LAB15AA001在流量控制器1LAB10DF101和1LAB10DF102中有手/自動(dòng)交叉聯(lián)鎖，這兩個(gè)閥門不能同時(shí)處于自動(dòng)模式中?？刂破?HAD10DL101遠(yuǎn)程設(shè)定點(diǎn)來源于鍋爐汽化率相關(guān)的曲線。汽包中的水位設(shè)定點(diǎn)根據(jù)鍋爐汽化率在NWLL(正常低水位)和NWHL(正常高水位)之間變動(dòng)。
??? ２）、蒸汽包壓力控制是，鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，鍋爐壓力控制器１HAD10DP101根據(jù)理想的設(shè)定點(diǎn)來控制汽包壓力。如果壓力變送器１HAD10CP101測(cè)量的壓力信號(hào)增大，控制器１HAD10DP101輸出信號(hào)增加，控制閥１LBA10AA001開啟。如果壓力下降，控制器會(huì)驅(qū)動(dòng)控制閥向關(guān)閉方向運(yùn)行，因此，如蒸汽流量增加，汽壓下降，控制器將通過關(guān)閉控制閥來保持汽包壓力。
??? ３）給水箱水位控制，給水箱水壓是由控制閥１GHC10AA001控制補(bǔ)充水流量來實(shí)現(xiàn)控制的，控制閥的運(yùn)動(dòng)是根據(jù)變送器１LAA10CL101的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行控制。給水箱低水位用來作給水泵的聯(lián)鎖信號(hào)，以保護(hù)水泵。水箱高水位開關(guān)控制開啟水箱排水閥。排水閥是氣動(dòng)非開既關(guān)的閥門，F(xiàn)W水箱水位測(cè)量儀表會(huì)給出高或低的報(bào)警信號(hào)。給
??? ４）、給水箱壓力是由控制閥控制的低壓蒸汽來控制的，控制閥1LBS10AA001的運(yùn)動(dòng)是根據(jù)變送器1LAA10CP101的FW水箱壓力測(cè)量信號(hào)來進(jìn)行的。

??? 3 控制系統(tǒng)的硬件組成

??? 控制系統(tǒng)由上位機(jī)OS操作員站監(jiān)控系統(tǒng)和下位機(jī)PLC可編程邏輯控制系統(tǒng)組成。上位機(jī)和下位機(jī)通過西門子Profibus
??? FMS協(xié)議網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成兩級(jí)不同的層次，分別完成整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)視和控制功能?？刂葡到y(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如下圖所示

?? 3.1下位機(jī)硬件配置

??? 從工藝要求、I/O點(diǎn)數(shù)、掃描速度、自診斷功能等方面考慮，下位機(jī)選用性能及可靠性都很高的SIEMENS公司的TI565型PLC，并采I/O分布從站控制方式，這樣主站采用高性能的控制系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度，從站可以采用S-300系列的信號(hào)模塊，降低系統(tǒng)的整體造價(jià)，從而提高系統(tǒng)的性能價(jià)格比，以減少用戶對(duì)工程的資金投入。主站系統(tǒng)機(jī)架采用6ES7
??? 400-1JA00、電源采用6ES7 407-0DA01、CPU采用6ES7
??? 414-2DP、OS站和PLC之間的通訊采用6ES7 443-5DX02。
??? 系統(tǒng)的開關(guān)量輸入點(diǎn)有150點(diǎn),開關(guān)量輸出點(diǎn)有60點(diǎn),模擬量輸入點(diǎn)有20個(gè),模擬量輸出點(diǎn)有16個(gè)，共計(jì)246點(diǎn)。主站和從站之間通過Prfibus現(xiàn)場(chǎng)總線，采用Pribus
??? Dp協(xié)議通過通訊接口模塊進(jìn)行連接。通訊模塊采用6ES7 153-1AA03,模擬量輸入模塊采用6ES7
??? 331-7KF02,它既可以采集4～20mA電流信號(hào)也可以采集電壓信號(hào)，以及熱電阻，熱電偶信號(hào)，并可以進(jìn)行編程組態(tài)。模擬量輸出模塊采用6ES7
??? 332-5HD01可輸出4～20mA電流信號(hào)，也可以輸出1～10V電壓信號(hào)。數(shù)字量輸入采集模塊選用6ES7
??? 321-1BH02,電壓信號(hào)為直流24V。數(shù)字量輸出模塊 6ES7 332-1BH01,
??? 電壓信號(hào)為直流24V。以上四種型號(hào)的信號(hào)采集模塊都帶光電隔離和故障診斷功能，大大提高系統(tǒng)的可靠性，也便于用戶對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。

??? 3.2上位機(jī)硬件配置

??? 按集中管理、集中顯示、分散控制的思想，系統(tǒng)設(shè)有1個(gè)操作員終端監(jiān)控站，選用Dell Pentium-Ⅳ
??? 2.4GHz/512M工控機(jī)，硬盤60G,加PHILIPS 21"彩色顯示器，并配以打印機(jī)。工控機(jī)內(nèi)安裝西門子公司的CP
??? 5611 Profibus
??? FMS通訊接口卡，通訊速率從9.6KB/s～12MKB/s,實(shí)時(shí)監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，同時(shí)通過OS站修改各個(gè)PID參數(shù)的設(shè)定點(diǎn)、比例、積分、微分和報(bào)警的設(shè)定值。