内蒙古德明电子科技有限公司产品解决方案 张工

摘  要：本文结合高炉煤气锅炉及发电项目，重点论述了ABB公司的DCS集散控制系统结构和特点及其组态开发应用，结合实际说明了在该系统中DCS控制充分发挥了其配置灵活、控制通讯可靠、编程方便和可现场调试的优点，保证了生产的稳定性和安全性。

锅炉DCS控制系统解决方案‌主要包括系统架构、硬件组成、软件功能和系统优势等方面。

系统架构

锅炉DCS控制系统的架构分为三层：操作层、控制层和信息层。

‌操作层‌：最靠近人机界面，主要包括人机接口（HMI）和操作终端设备。通过HMI界面，操作人员可以实时监控锅炉的工作状态，并进行操作控制‌

‌控制层‌：系统的核心，用于实现对锅炉各个部分的控制和调节。主要包括可编程逻辑控制器（PLC）、DCS服务器和控制器等硬件设备。PLC负责对锅炉的各个组件进行自动化控制，DCS服务器是系统的核心控制中心，负责数据采集、处理和存储，控制器负责控制和调节锅炉的运行参数‌

‌信息层‌：系统整体的管理和监控层，主要包括数据库、网络通信和报警系统等。数据库用于存储系统的配置参数、历史数据等信息，网络通信用于实现系统与其他设备的联网和数据传输，报警系统用于监测并及时报警系统异常情况‌

技术说明：
　　（1）采用DCS集散式控制系统;实现机电一体化自动控制，通过仪表、电气、计算机的综合统一控制，实现了燃气锅炉和气轮发电机组生产的全自动过程监控。

　　（2）下位机编程软件采用ABB公司AC800M，实现锅炉、汽机参数测量、流量运算、自动调节、气动阀连锁及汽机停机保护，系统操作方便，控制灵活，即降低了工人的劳动强度，又减少了设备故障率。

　　（3）上位机利用GE公司iFIX软件实现画面集中监控，查看变量实时数据和历史数据，设置重要参数报警，实现自动化连锁功能，防止锅炉回火，保证汽机紧急停机，保证安全生产。

工艺流程和设计要求：

　　按工艺流程分为：高炉煤气、焦炉煤气供气系统、45T燃气锅炉系统、蒸汽轮机系统、发电机组系统等四套自动控制系统。包括：锅炉汽包水位自动调节系统 、炉膛压力调节系统 、一次风压调节系统、主蒸汽温度调节系统 、煤气流量、煤气压力控制系统和汽机热力系统及汽机油路系统。

　　实现流程画面检查、组画面检查、 报警画面检查、事件顺序记录检查、事故追忆检查、历史数据库检查、实时趋势和历史趋势检查功能。

DCS系统组成：

　　2.1系统组成

DCS系统组成框图

　　电站DCS集散控制系统是一套分层分布式的网络体系结构，采用分级分布式网络体系结构，CPU分布式处理，基于优先级的实时操作系统作为控制算法处理平台，满足了机炉保护和电气控制的实时性要求。现场控制站完成过程数据采集和实时控制，所有的硬件均实现模块化、智能化。

　　上位机监控站通过冗余工业以太网络与之相连，CPU与各通讯模块、电源模块均为双冗余，保证了控制系统的安全性、可靠性。锅炉控制系统采用CI854与CI801模块构成PROFIBUS扩展网络，汽机部分采用TB801构成MODBUS扩展网络，充分利用了AC800M资源，锅炉与汽机各装有两台操作站，保证实时可靠监控。

　　本系统设现场控制站3台，分别用于1#、2#锅炉及汽机的数据采集和控制管理。控制站主要包括冗余电源组件、数据采集卡、控制器以及控制网总线控制器，实现现场数据的采集处理、过程控制、联锁保护、顺控逻辑等。监控站运行实时专用监控软件，完成工业过程的图形显示，报警管理、报表打印、历史数据记录与查询、事故记录查询等。

　　工程师站由其中一台监控站代替，完成整个DCS系统的组态，生成现场监测、控制和管理所需要的所有数据、图形和报表等，负责算法下装和监控站的管理。完成工业过程的集中监测管理，还可与企业管理网络相连，构成全厂综合生产自动化系统。

　　2.2　DCS系统的硬件配置

　　系统的所有硬件都基于统一的硬件平台;包括一个主机柜，三个现场I/O机柜、四个操作员站、一台工程师站、主电源柜一个（由UPS供电）。

软件功能

锅炉DCS控制系统的软件主要包括监控软件、报警系统和数据管理软件等。

‌监控软件‌：软件提供报警功能，当锅炉的关注参数超标报警时（锅炉房基本报警分为：锅炉熄火报警；锅炉超压报警；锅炉超温报警；排烟温度过高报警；系统压力过低报警，水箱水位过低、过高报警），现场操作员站和锅炉物联网系统能够同步产生报警信息，及时记录报警产生的位置、原因、时间等相关参数。软件也提供报警查询功能，用户可对历史产生的报警进行查询及分析，对问题进行排查和解决。