powerEasy应用于热电分厂锅炉控制系统
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powerEasy应用于热电分厂锅炉控制系统
文本预览
林源炼油厂热电分厂锅炉控制系统软件升级方案
林源炼油厂热电分厂锅炉控制系统
摘 要
锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要设备，本文结
合 GE-FANUC90-30 PLC 在林源热电厂锅炉控制中的应用，简要介绍一下
ForceControl Plus 2.0 工业组态软件和PLC通讯网络的实施情况。
一、引言
锅炉是重要的动力设备，它广泛用于国民经济的各个领域。在石
油化工、炼油的生产过程中，往往产生各种不同的驰放气和炼厂气，
为了充分利用燃料，所以有气煤混燃的锅炉，而锅炉的主要要求是供
给合格的蒸汽，使锅炉发汽量适应负荷的需要，为此，生产过程的各
个主要参数必须严格控制。因次，本文利用了两级计算机监控网络对
锅炉系统进行监控，该系统应用计算机技术、控制技术、通讯技术和
CRT 图形显示技术，能够完成巡检管理、参数显示、声光报警、历史
记录、连锁保护、PID 调节、报表打印、班组核算、线路自检等功能，
在现场中得到了良好的应用。
二、系统简介
计算机网络是计算机与现代通信技术相结合的产物，是计算机体
系结构发展的重要方向。而锅炉设备是一个复杂的控制对象，主要输
入变量是负荷、锅炉给水、燃料量、减温水、送风和引风等。主要输
出变量是汽包水位、蒸汽压力、炉膛负压、过剩空气等，并且由于现
场条件恶劣，因此对控制系统要求十分严格。林源热电分厂共有 3#
锅炉、4#锅炉和 3#汽轮机采用了 GE FANUC90-30 PLC 做为控制站进
行控制，上位机采用了两个工控机为操作站以达到操作站的冗余备
用，组态软件采用了 Forcecontrol 工业软件进行监控。林源炼油厂热电分厂锅炉控制系统软件升级方案
三、系统设计
1、硬件组成
模拟量输入单元 温度单元
K 型 2 个 HE693THM166A
T 型 1 个 HE693THM166A
Pt100 型 1 个 HE693RTD601J
AI 单元 5 个 IC693ALG223C
模拟量输出单元 1 个 IC646ALG392R
开关量输入单元 1 个 IC693MDL653AA
开关量输出单元 6 个 IC693MDL330F
电源模块单元 IC693PWR321
CPU IC693CPU341
通讯模块 IC693CMM311
IC693CMM302
2、通讯方式
一般的远程 I/O 通讯方式有以下几种：
（1） RS-232：是最简单，投资最省的总线。缺点是传输距离近，
只有 50 英尺。通信速率低，点对点形式。
（2） RS-422/485：使用差分通信，通信距离 4000 英尺以上。
特点：要是多站系统工作，每个设备须一个独特的地位，
以便和其它设备区分，由于通信通过两对线进行，主计算
机必须分辨出数据流的地址信息、数据信息。
（3） CAN、LONWORKS、PROFIBUS 等，次类型总线均有自己专用
协议。
本系统采用了 CMM311 可配置口和电源模块 RS-232 进入微
机，两台微机分别以 RS-232 和 RS-422 进行双操作站通讯。林源炼油厂热电分厂锅炉控制系统软件升级方案
如图:
3、PLC 通信网
控制系统通过 CMM302 摸块将三套系统连组成一个专门的 PLC 令牌
环网，可以把 PLC 控制指令和状态数据通过 Genius 网“广播”出去，
每一个挂在此网上的设备都可以收到这些数据。各自的 PLC“广播“的
数据为 128 字节，利用此通信网 PLC 之间可互相通信。
四 工艺过程
主要工作流程是燃料和空气按一定比例送入燃烧室燃烧,生成的
热量传递给蒸汽发生系统,产生饱和蒸汽。然后经过热器，形成一定
汽温的过热蒸汽，汇集至蒸汽母管。压力为一定的过热蒸汽，经负荷
设备控制供给汽轮机发电设备。与此同时，燃烧过程中产生的烟气，
除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，还经省煤器预热锅炉给水和空气预热
器预热空气，最后经引风机送往烟囱，排放大气。
负
荷
给水量 水位
减温水
蒸汽温度
燃料量 锅炉设备
蒸汽压力
送风量
过剩空气
引风量
炉膛负压
锅炉对象简图林源炼油厂热电分厂锅炉控制系统软件升级方案
因输入变量与输出变量相互关联，如果蒸汽负荷发生变化，必将
会引起汽包水位、蒸汽压力和过热蒸汽温度等变化。所以说锅炉是一
个多输入、多输出且相互关联的控制对象，本控制系统将其分为送风
系统、炉膛负压系统、磨煤热风系统、汽包水位系统、汽包压力和主
汽温度。
只对汽包水位进行说明，受控变量是汽包水位，操纵变量是给水
流量。它主要考虑汽包内部的物料平衡，使给水量适应锅炉的蒸发量，
维持汽包中水位在工艺允许范围内。因为维持它在给定范围内是保证
锅炉、汽轮机安全运行的必要条件之一，是锅炉正常运行的重要指标。
1） 汽包水位的动态特性
a、蒸汽负荷（蒸汽流量）对水位的影响，即干扰通道的动态特
性。主要是在蒸汽量突然增加时，产生假水位现象。
b、给水流量对水位的影响，即控制通道的动态特性。当给水时，
和汽包内的水温相差很大，所以给水量变化后，使汽包中汽泡含
量减少，导致水位下降。
c、锅炉排污、吹灰等对水位也有影响。
2）控制方法
基于汽包水位的特性，我们采用串级控制系统。因本系统对象特
性有较大滞后，主控制器采用 PID 控制。
a． 减少干扰对主回路的影响，可由副回路控制器予以校正。
b． 副回路的相位滞后，由于构成了副回路而减少，从而改
善了主回路的响应速度。
c． 对控制阀特性的变化具有较好的鲁棒性。
d． 副回路可以按照主回路的需求对对象实施精确控制。
林源炼油厂热电分厂锅炉控制系统
摘 要
锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要设备，本文结
合 GE-FANUC90-30 PLC 在林源热电厂锅炉控制中的应用，简要介绍一下
ForceControl Plus 2.0 工业组态软件和PLC通讯网络的实施情况。
一、引言
锅炉是重要的动力设备，它广泛用于国民经济的各个领域。在石
油化工、炼油的生产过程中，往往产生各种不同的驰放气和炼厂气，
为了充分利用燃料，所以有气煤混燃的锅炉，而锅炉的主要要求是供
给合格的蒸汽，使锅炉发汽量适应负荷的需要，为此，生产过程的各
个主要参数必须严格控制。因次，本文利用了两级计算机监控网络对
锅炉系统进行监控，该系统应用计算机技术、控制技术、通讯技术和
CRT 图形显示技术，能够完成巡检管理、参数显示、声光报警、历史
记录、连锁保护、PID 调节、报表打印、班组核算、线路自检等功能，
在现场中得到了良好的应用。
二、系统简介
计算机网络是计算机与现代通信技术相结合的产物，是计算机体
系结构发展的重要方向。而锅炉设备是一个复杂的控制对象，主要输
入变量是负荷、锅炉给水、燃料量、减温水、送风和引风等。主要输
出变量是汽包水位、蒸汽压力、炉膛负压、过剩空气等，并且由于现
场条件恶劣，因此对控制系统要求十分严格。林源热电分厂共有 3#
锅炉、4#锅炉和 3#汽轮机采用了 GE FANUC90-30 PLC 做为控制站进
行控制，上位机采用了两个工控机为操作站以达到操作站的冗余备
用，组态软件采用了 Forcecontrol 工业软件进行监控。林源炼油厂热电分厂锅炉控制系统软件升级方案
三、系统设计
1、硬件组成
模拟量输入单元 温度单元
K 型 2 个 HE693THM166A
T 型 1 个 HE693THM166A
Pt100 型 1 个 HE693RTD601J
AI 单元 5 个 IC693ALG223C
模拟量输出单元 1 个 IC646ALG392R
开关量输入单元 1 个 IC693MDL653AA
开关量输出单元 6 个 IC693MDL330F
电源模块单元 IC693PWR321
CPU IC693CPU341
通讯模块 IC693CMM311
IC693CMM302
2、通讯方式
一般的远程 I/O 通讯方式有以下几种：
（1） RS-232：是最简单，投资最省的总线。缺点是传输距离近，
只有 50 英尺。通信速率低，点对点形式。
（2） RS-422/485：使用差分通信，通信距离 4000 英尺以上。
特点：要是多站系统工作，每个设备须一个独特的地位，
以便和其它设备区分，由于通信通过两对线进行，主计算
机必须分辨出数据流的地址信息、数据信息。
（3） CAN、LONWORKS、PROFIBUS 等，次类型总线均有自己专用
协议。
本系统采用了 CMM311 可配置口和电源模块 RS-232 进入微
机，两台微机分别以 RS-232 和 RS-422 进行双操作站通讯。林源炼油厂热电分厂锅炉控制系统软件升级方案
如图:
3、PLC 通信网
控制系统通过 CMM302 摸块将三套系统连组成一个专门的 PLC 令牌
环网，可以把 PLC 控制指令和状态数据通过 Genius 网“广播”出去，
每一个挂在此网上的设备都可以收到这些数据。各自的 PLC“广播“的
数据为 128 字节，利用此通信网 PLC 之间可互相通信。
四 工艺过程
主要工作流程是燃料和空气按一定比例送入燃烧室燃烧,生成的
热量传递给蒸汽发生系统,产生饱和蒸汽。然后经过热器，形成一定
汽温的过热蒸汽，汇集至蒸汽母管。压力为一定的过热蒸汽，经负荷
设备控制供给汽轮机发电设备。与此同时，燃烧过程中产生的烟气，
除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，还经省煤器预热锅炉给水和空气预热
器预热空气，最后经引风机送往烟囱，排放大气。
负
荷
给水量 水位
减温水
蒸汽温度
燃料量 锅炉设备
蒸汽压力
送风量
过剩空气
引风量
炉膛负压
锅炉对象简图林源炼油厂热电分厂锅炉控制系统软件升级方案
因输入变量与输出变量相互关联，如果蒸汽负荷发生变化，必将
会引起汽包水位、蒸汽压力和过热蒸汽温度等变化。所以说锅炉是一
个多输入、多输出且相互关联的控制对象，本控制系统将其分为送风
系统、炉膛负压系统、磨煤热风系统、汽包水位系统、汽包压力和主
汽温度。
只对汽包水位进行说明，受控变量是汽包水位，操纵变量是给水
流量。它主要考虑汽包内部的物料平衡，使给水量适应锅炉的蒸发量，
维持汽包中水位在工艺允许范围内。因为维持它在给定范围内是保证
锅炉、汽轮机安全运行的必要条件之一，是锅炉正常运行的重要指标。
1） 汽包水位的动态特性
a、蒸汽负荷（蒸汽流量）对水位的影响，即干扰通道的动态特
性。主要是在蒸汽量突然增加时，产生假水位现象。
b、给水流量对水位的影响，即控制通道的动态特性。当给水时，
和汽包内的水温相差很大，所以给水量变化后，使汽包中汽泡含
量减少，导致水位下降。
c、锅炉排污、吹灰等对水位也有影响。
2）控制方法
基于汽包水位的特性，我们采用串级控制系统。因本系统对象特
性有较大滞后，主控制器采用 PID 控制。
a． 减少干扰对主回路的影响，可由副回路控制器予以校正。
b． 副回路的相位滞后，由于构成了副回路而减少，从而改
善了主回路的响应速度。
c． 对控制阀特性的变化具有较好的鲁棒性。
d． 副回路可以按照主回路的需求对对象实施精确控制。
AIGC"PowerEasy"是一种高效、智能化的电力管理系统解决方案，特别适用于热电分厂的锅炉控制领域。在热电分厂中，锅炉作为核心设备，其运行状态直接影响到整个发电过程的效率和环保性能。通过将PowerEasy应用到锅炉控制系统中，可以实现对锅炉燃烧、蒸汽产生、温度调节、负荷分配等关键参数的精确监控与自动化控制。
PowerEasy系统具备先进的数据采集、处理和分析功能，可根据实时运行数据进行动态优化调整，确保锅炉工作在最佳状态，减少能源浪费和排放，提高整体能源利用效率，并有助于预防设备故障及异常情况的发生。此外，该系统还支持远程监控与维护，使得工作人员能够在任何时间、地点获取锅炉运行状况并及时做出决策，显著提升热电分厂的运营管理水平。
