关键词：锅炉 R150控制 改造
Application of R150 DCS in 35T/H boiler
Abstract:The article describes in detail the design idea and control scheme from software and hardware in 35T/H boiler computer control system.
Key Words: boiler R150 control alteration
本着方便快捷、经济适用、挖潜增效的原则，技术人员选用美国Honeywell公司R150系列产品对35T/H锅炉控制系统进行了升级改造。
1 系统构成
Honeywell R150控制系统是美国霍尼韦尔公司九十年代初期推出的产品，它是介于大型集散系统、单回路控制器和可编程序控制器之间的中、小规模控制系统。
35T/H锅炉R150计算机控制系统由监控管理站、Ethernet通讯网和控制器组成，其结
构见图1。
1.1 上位监控站
监控站采用台湾研华工控机，其配置为P4 1.8GB CPU/80GB硬盘/128MB内存/64MB显存/50X CD-ROM/19”TRT。机内安装ISA插槽的以太网通讯卡：3C509B。
1.2 控制器
该控制系统采用了9000e控制器。9000e控制器能完成回路控制、逻辑控制和数据采集，并且具有通讯功能。控制器内有两个并行的微处理器――回路处理器和逻辑处理器，分别处理模拟量和开关量，其基本功能综合了多个单回路控制器和可编程控制器的功能，可以实现快速而精确的控制响应。
逻辑处理器的型号是：9010-012,它可以提供诸如触点、锁、顺序发生器、计时器和计数器等逻辑功能，可以借助组态软件工具方便地实现各种功能的综合。
回路处理器的型号是：620-0073,它借助连续控制图这一组态工具，方便地实现串级控制方案。
1.3 模件
621-0020RC 通用模拟量输入（T/C, mV, V, mA）,16点
621-0025R 热电阻输入 8点
621-0010AR 模拟量输出 4-20mA 4点
621-65500R 数字量输出 24VDC源输出 16点
621-0083C 控制器电源 155/230VAC 15A
1.4 MASnet通讯
监控站与控制器之间采用MASnet通讯，其类型为IEEE802.3Ethernet，采用TCP/IP通讯协议。通讯介质为细同轴电缆，终端电阻75Ω。
2 系统功能与工作原理
2.1锅炉现场的水位、水量、水压、水温、汽量、汽温、汽压、炉温、炉压、含氧量、阀位等参数，经由相应的检测传感器或变送器转换为4-20mA电流信号，送入相应的输入模板中，进行数据采集。当检测参数超出工艺允许范围时，程序输出开关量信号，发出声光报警。
2.2锅炉减温水调节主要控制减温水温度在工艺允许范围，此调节实行单回路PID控制。
2.3汽包水位的控制直接影响蒸汽的质量和锅炉的安全运行，因此对水位采用三冲量
调节。水位为主控信号，蒸汽流量、给水流量为辅控信号。水位调节器根据给定与测量信号控制阀门阀位维持水位的恒定。经集散系统运算后的输出控制信号由I/O模板输出，经操作器、电气转换器控制气动给水阀，实现调节控制。控制系统按照设定的控制规律选择较佳参数进行调节。大型锅炉汽包水位控制常采用双PID串级控制方案。控制原理见图3。
3 软件安装
监控站主机上首先安装DOS6.22和Windows3.1操作系统，然后安装中文之星2.5或其它Windows环境下的汉字系统，如果需要生产报表，还应安装Execl软件，最后安装R150组态监控软件。
所有软件安装完毕后，关闭监控站电源，将KEY（俗称看门狗）插在主机的并行口上，然后启动监控站。
4 系统组态
4.1 简介
系统提供了方便直观的图形化组态软件，可以快速地构造用户所需的控制方案。组态软件采用Windows3.1环境下标准的窗口化、图形化用户界面，用鼠标点拉菜单方式操作。
系统组态主要包括控制组态和监控组态两部分。控制组态中，连续控制图用于PID调节、数据采集和连续计算的组态。监控组态包括建立实时数据库、绘制工艺流程图、设定报警的显示与打印、设定历史趋势的显示与打印，以及设定报表的打印等。
4.2 组态步骤
4.2.1 根据过程或被对象本身的特性与用户需求制定方案。
4.2.2 规划并设定各输入输出模板和控制器的类型与地址。
4.2.3 用连续控制图实现连续控制部分的方案。
4.2.4 设定监控站的预定义格式画面，生产规范化的监控界面。
4.2.5 完成用户流程图、报警、历史趋势和报表等监控界面的组态。
4.2.6 连接并调试各个监控界面。
4.2.7 现场安装，整定调试，试运行，运行。
4.3 连续控制图
连续控制图提供回路调节、梯形逻辑、数学运算、常用计算、报警信号、辅助功能等50多种功能。每种模块完成一定的控制和计算功能，输入输出引脚供信号互连引用，同时提供模拟量、数字量的操作员点和信号点供监控调用。根据控制方案，选择所需模块，设置内部参数，按合理的执行顺序编号，并连接信号引脚。
连续控制图组态步骤如下：
⑴ 进入组态环境，选择访问级别。
⑵ 创建一个新的组态。
⑶ 建立连续控制图，实现软件功能的软线联结。
⑷ 组态各软件功能块的参数。
⑸ 设定标签名，同时在连续控制图上加注释。
锅炉水位三冲量调节的连控图见图4。
5 监控组态
5.1 实时数据库建立
用户在完成连续控制图的设计，并将组态软件下装到控制器后，连续控制图中的回路点、信号点、操作员点、报警点、设备点等点名就存入用户的实时数据库。
5.2 工艺流程图
使用软件提供的绘图工具和丰富的图形库，可以绘制各种形象直观、动态的工艺流程图，通过宏命令定义画面切换关系。
5.3 报警
系统提供标准格式的报警显示画面，可按照起始时间、报警类型、报警点名、报警区域和报警优先级等进行快速检索，对报警确认和打印。
5.4 历史趋势
可定义、采集、显示并打印历史趋势画面，每幅历史趋势可以同时显示8条数据曲线，历史趋势数据可定时存成硬盘文件。
历史趋势组态步骤如下：
（1） 历史分配：建立一个收集组
（2） 历史收集
（3） 历史显示
①定义趋势组
②定义笔组
③定义时间组
6 联机调试
控制组态和监控组态完成后，进行联机调试。步骤如下：
6.1 进入控制器组态窗口，获得组态存取级别。
6.2 组态一个新的控制器，生成控制器名、控制器IP地址和控制器类型。
6.3 选择35T锅炉项目组态，下装到控制器。
6.4 将逻辑控制器的开关打到RUN/PRGM位置，下装LPM码。
6.5 设置组态节点。
6.6 将逻辑控制器的开关打到PRGM位置，然后组态逻辑控制器工作特性和主控制器机架上每个槽的I/O点。
6.7 设置控制器时钟。
6.8 设置缺省的控制器组态。
6.9 设置UAIM/RTD电源频率，为50HZ。
7 监控站画面
35T/H锅炉监控站共有6幅主画面，操作人员可以方便地完成对锅炉的监视、调节以及查询等。
7.1 锅炉工艺流程图
该画面从给水到汽包、从煤气管道到炉膛等描绘了锅炉生产的全过程，在工艺流程图的相应位置直观地标明了对应的监测参数。
7.2 实时趋势
本画面共有8条主要工艺参数的实时趋势，便于观察重要参数的稳定性和变化情况。
7.3 数据报表
本画面以图表形式显示了35T/H锅炉的全部动态监测参数，包括对给水流量等流体量的累计，累计流量达到设定值可以自动清除，维护人员也可随时清零，以便消除对现场设备进行调整或检修时造成的非真值。
7.4 报警画面
该系统可以方便地对任一参数设定高报、高高报、低报、低低报的报警限，当出现报警时，可发出声响，且屏幕上显示的该报警参数闪烁，其背景变颜色。
7.5 调节画面
本画面以棒状图的形式显示了锅炉水位的调节过程。维护人员根据工况可以方便地修改PID参数以及实现手动/自动切换。
7.6 历史趋势
所有现场的模拟及累加量每隔2min存盘一次，可连续存放999天的数据，便于对生产事故进行追忆、分析和查询。
8 结束语
锅炉计算机控制系统经过一周的现场调试，一次投运成功，系统运行状况良好。它的投运对降低维护费用、减少自动化设备故障、减少维护工作强度有着明显的效果。
