电除尘大梁加热控制系统改造设计与实现

2019-05-15黄立华孙金梅张少利程依坚

设备管理与维修 2019年3期

黄立华，孙金梅，张少利，张军，程依坚

（克拉玛依石化有限责任公司，新疆克拉玛依 834003）

0 引言

2009年电厂完成4#炉及配套电除尘装置建设投产，同时将1#～3#炉电除尘进行改造，4套电除尘装置的控制系统集成到1台操作站上。2016年集成商大连天罡公司停止生产其中大梁加热控制器，新的大梁加热控制器由于通信协议、控制方式发生变化，无法与其他控制器完成系统集成，安装后大梁加热温度无法显示、控制，影响电除尘装置运行，决定对系统进行改造实现原有的控制功能。

1 电除尘系统结构

热电厂电除尘装置采用4套独立的硬件系统，上位机作为人机界面通过PPI（Pixels Per Inch，每英寸像素）点对点通信方式分别与4套主控制PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）通信，控制并显示4套电除尘相关参数。PLC作为主控制器，控制现场主体设备，实现电除尘相关功能。大梁加热控制器采集电除尘大梁相关部位温度，并将其温度通过串口通信传送至上位机，上位机根据接收的温度，判断是否需要启动对应加热器。当温度过低时，上位机发出命令至PLC启动相关加热器，确保大梁和烟气温度在合理范围内。上位机软件采用VB程序编写，4套电除尘系统相对独立，每个大梁加热控制器、PLC进行相对编址。4套PLC之间无逻辑关系，仅共用上位机。

大梁加热控制器设备更新换代后，其通信协议发生变化，与上位机无法通信，上位机软件厂家未提供VB程序源代码，系统不具备修改程序条件，致使大梁加热系统无法正常运行。如果大梁瓷轴周围空气温度过低，其表面可能结露，当电除尘带电运行时，就会引起其表面产生爬电或放电现象，甚至造成高压静电场升压失败。

2 电除尘系统改进方案

整个大梁加热系统改造中需要解决2个问题：①控制大梁各个加热器启停；②在上位机上显示每套电除尘装置各个部位的温度。新的加热控制器采用Modbus通信方式，并提供相应温度通道开关量输出，通过设置各个通道比较值，当温度低于设定值时，相应触点闭合，PLC通过接收该触点信号控制大梁加热器的启停。新增1台上位机通过Modbus通信获取当前各个点的温度，并在上位机上显示。大梁加热控制器部分改造结构如图1所示。

图1 电除尘改造后系统结构

1#，2#炉电除尘大梁加热控制器位于燃料控制室，与操作站距离较近。3#，4#电除尘机柜间距离控制室较远。考虑到485传输距离仅为1200 m，且电除尘升压时形成高压静电场，可能对数据传输产生电磁干扰，3#，4#加热器数据传输过程中增设485中继，提高数据传输过程的抗干扰能力。计算机采用RS232串行接口，控制器采用485差分传输，需要进行串行通信电平转换。大梁加热器数据流如图2所示：

3 改造方案实现

图2 大梁加热系统数据能流图

新的大梁加热控制器采用Modbus协议，16进制传输模式，主从协议——主站（上位机）以轮询广播形式发出命令请求，从站（大梁加热控制器）收到请求命令后进行地址及数据有效性分析，满足条件时按要求返回数据帧。主站对接收数据帧CRC校验，解析获取有效数据。该系统主要完成读寄存器功能，涉及功能码为03H，大梁加热控制器发送、返回数据帧格式如表1和表2所示。

表1 读寄存器帧数据格式

表2 读寄存器返回帧数据格式

上位机软件采用Delphi软件，借助第三方串口通信控件SPCOMM控件，通过编程完成上位机通信功能。通信参数设置为波特率9600，数据位8位，1位停止位，无奇偶校验，4套加热控制器地址分别为01，02，03，04，串口控件name为Comm1。利用Timer定时器控件间隔1 s进行轮询发送读寄存器命令，分别对4个加热控制器进行通道温度读取，读取寄存器个数为8，寄存器起始地址为0000。

为保证数据安全可靠系统采用CRC校验，字符串尾部需增加2个字节CRC校验码。Modbus要求按十六进制发生字符串，因此需要将16进制字符串转成字符串发送。CRC校验码求解和16进制字符串转换代码如下：//CRC校验求解

所用加热控制器收到读寄存器命令后，首先对地址位进行检查，若与自身地址不符，则将数据帧舍弃。与自身地址相符时，对数据有效性进行CRC效验检查。数据帧有效时，按格式返回对应数据。上位机利用串口控件onReceiveData事件对接收数据进行处理。首先进行CRC检查，然后数据帧第4个字节至第19个字节，每2个字节代表1个通道温度值。将16进制字符进行10进制转换，然后按地址对应不同电除尘装置予进行显示。