基于力控的锅炉烟气排污控制系统改造

刘素娟

（东北石油大学 秦皇岛分校，秦皇岛 066004）

0 引言

随着工业自动化水平的迅速提高，组态控制技术已经在工业控制领域得到了广泛应用[1,2]，原有的一些手动控制系统正在逐步被计算机自动控制系统取代。例如，秦皇岛某高校的燃煤锅炉集中供热系统主要解决冬季学生宿舍楼供暖的问题，但是由于该系统为十年前建造，所有的控制均为工人手动完成。虽然目前重要参数可以从自动控制系统的工作台上监控，但是有些控制，例如锅炉烟气处理后的污水排放需要工人每隔一两个小时到现场手动打开蝶阀，等待排污一段时间后再关闭。控制过程劳动量大，费时费力。应工人师傅要求，为其进行了从手动控制到计算机自动控制系统的改造。

1 系统的总体设计

考虑到若采用常见的单片机或PLC进行控制，硬件成本比较高[3,4]，且本设计对控制的精度要求并不高，因此笔者设计了一套“上位机+开关量模块+蝶阀”的系统[3]。上位机中采用的是目前应用比较广泛的力控6.0组态软件。蝶阀的开关状态通过开关量模块的输入端传送到上位机并在力控的人机界面上显示；开关命令控制程序在上位机的力控软件中编写，通过开关量的输出端连接到蝶阀。系统的总体设计如下。

1.1 工艺要求

燃煤锅炉排放的气体中含有烟尘、二氧化硫等，直接排放到空气中会造成环境污染，因此采用了湿式除尘、湿法脱硫进行处理。但是，处理后会有含泥污水聚集在烟囱底部，需要打开烟囱底部管道上的的蝶阀定时排放，污水排空后，需要关闭蝶阀，使新的污水在底部重新聚集。污水排放原来采用人工，费时费力。要求把它改造成基于组态软件的计算机监控系统，能够在计算机上实现手动和自动排污。

1.2 控制要求

手动模式下要求点击“开阀”按钮，阀门开度逐渐变大直至全开；点击“关阀”按钮，阀门开度逐渐变小直至全关。自动模式下要求实现整点（10：00、11：00等）时自动打开蝶阀排污，半点（10：30、11：30等）时自动关闭蝶阀。需要采集的开关量有蝶阀的开状态反馈和关状态反馈，需要控制的开关量有蝶阀的开命令和关命令。并且注意蝶阀实际运行中开命令和关命令不能同时存在，否则会对蝶阀造成损坏。

1.3 解决问题

了解了工艺流程和控制要求后，基于控制的灵活性和经济性，本系统采用了当前应用广泛的力控6.0组态软件以及成本低廉的自制开关量模块，如图1所示。

1）开关量接口模块

采用自制的开关量采集模块，有8路数字量输入通道、8路数字量输出通道，实现了价值千元的莫迪康系列PLC的采集和控制的功能。采用MODBUS通讯协议和力控进行通讯，但是成本仅200元左右，并且易于维护。

图1 自动排污控制系统

2）蝶阀的内部端子图如图2所示。

图2 蝶阀内部端子图

3）人机交互界面设计

基于力控的锅炉烟气排污控制系统运行时的人机界面如图3所示。

图3 基于力控的锅炉烟气排污控制系统

4）程序调试

在力控软件“工程项目——IO设备组态”中填入对应参数建立力控软件和开关量模块的数据连接。在“数据库组态”中建立的点名称、含义及与开关量模块的连接如图4所示。

图4 数据库点及含义

在“中间变量”中建立的变量名称及类型如图5所示。

图5 中间变量名称及类型

主要程序如下：

1）“特殊功能-动作-应用程序-进入程序”路径下

flag.PV=1;

2）“特殊功能-动作-应用程序-程序运行周期执行”路径下

3）“开阀”按钮-左键动作-按下鼠标

“关阀”按钮-左键动作-按下鼠标

此外，程序还包含需要提供用户名和对应密码进入的用户级别管理、故障检测、报警[5]、开机自动运行等功能。

2 结束语

本文介绍了基于力控的锅炉烟气排污控制系统的需求分析和系统软件硬件的设计过程，实现了生产过程的自动监视和控制[6,7]，并可根据实际要求随时增加新的功能。实际运行情况证明，本系统运行可靠，实现了生产过程的自动化，大大降低了工人师傅的劳动强度，提高了工作效率，并且成本低廉，易于维护，便于升级[8]，在实际应用中有一定的推广价值。

[1]顾曙敏,王洪福.组态技术在水塔水位控制系统中的应用[J].制造业自动化,2011,(24)：122-124.

[2]牛根艺.工业监控操作员站组态软件设计[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学,2009.

[3]刘素娟,包天悦.高校太阳能集热供水系统改造[J].计算技术与自动化,2013,32(2)：44-47.

[4]张伏,王唯,张亚坤,王俊,李树强.PLC和MCGS 组态软件在温室控制中的应用[J].农机化研究,2014,10：51-53.

[5]田振东.基于组态王的矿区供水远程监控系统.机械工程与自动化[J],2014,2：169-171.

[6]王丽艳.基于组态技术的蒸汽锅炉控制系统[J].电子设计工程,2014,1：88-90.

[7]孔祥凯,刘广萍,翟润平.基于组态软件的交通信号控制实验教学系统设计[J].教学研究(河北),2013,36(2)：：77-80.

[8]齐继阳,吴启,春李,筱凡.基于WinCC的立体仓库监控系统的设计机械设计与制造[J].2011,3：58-60.