1、 检修电工：蔡永祥 李积祥二零零七年十二月十五焙烧燃烧控制系统焙烧燃烧系统的调试工作除焦油架的加热及伴热带功能未完成焦油架未投入系统运行外其它燃烧架均已投入系统运行正常。现对燃烧系统的调试过程中对此系统的学习和理解对领导做一个简要的汇报。阴极焙烧炉为 32 个炉室两套系统组成，每套有连续的 16 个炉室。每套系统都由一个排烟架、一个水架、一个低温加热架、两个高温加热架、一个焦油架和两个冷却架组成。现在我们焙烧工艺中采用的是八室运转方式，每个炉室上的循环周期是 48 小时。为了更清楚的介绍我们在外国专家调试时对这个系统所学的内容，对此我们作了个分类归纳以便更加系统化的掌握和学习。我们把内容分为了
2、三大类：一类是燃烧架电气控制；第二类是燃烧系统通信方式和网络类型；第三类是中央控制系统。在下面分别对这三类作详细的介绍：一.燃烧架电气控制燃烧架共有五种,排烟架(ER)、低温燃烧架（LT-HR） 、高温燃烧架（HR） 、水架（WR） 、焦油燃烧架（TAR） 、冷却架。下面对每个架子电气控制作了介绍：在排烟架中 S7-200 的配置为：TP170B 操作者触摸屏（西门子公司产品） ；CPU226 中央处理单元 24 伏直流；EM277 Profibus 通信处理器；EM231 热电偶模块 x4；EM231 模拟输入模块 AI4；EM232 模拟输出模块 AO2。其中模拟输入量为：1 个管子温度（
3、4-20 毫安） ；1 个管子压力（4-20 毫安） ；1个挡板位置（0-10 伏） ；1 个一氧化碳测量值（4-20 毫安） ；1 个阴极温度（为S 型） ；1 个 TP-MU 测量架的炉室温度（为 S 型） ；1 个 TP-MU 测量架的炉室压力（4-20 毫安） 。数字量输入为：炉室号的 7 个输入；1 个 I/O 电源节点；1 个04.Q.2 电源节点；1 个急停节点；1 个 06.KM6 电源节点；1 个空调电源节点；1 个 04.Q3 电源节点；1 个 TP-MU 压力开关节点。数字量输出为：1 个挡板打开；1 个挡板关闭；1 个报警灯。模拟量输出为：1 个用于一氧化碳控制器的 4
4、-20毫安信号。排烟架通过压力或压力+温度的 PID 来调节挡板的开度，PLC 输出挡板开或关来控制 06.KM.2 吸合或 06.KM.3 吸合控制电机的动作，其相应的电机返回信号为 0-10 伏来精确控制电机从而控制挡板来调节负压。在水架中 S7-200 的配置为：CPU226 中央处理单元 24 伏直流电源；EM277 Profibus 通信处理器；EM231 热电偶模块 x4。其中模拟量输入为：1 个炉室温度（S 型） ；1 个阴极温度(S 型)。数字量输入为：炉室号的 7 个输入节点；1 个 I/O 电源节点；1 个 04.Q.2 电源节点；1 个急停节点；1 个 04.Q.3 电源
5、接通节点；1 个空调节点；1 个水的压力开关节点。数字量输出为：1 个电磁阀开关的输出；1 个报警灯的输出。水架通过设定的时间根据温度曲线来控制 10.KA.2 吸合时间以调节电磁阀打开的持续时间来达到调节温度的目的。在低温架中 S7-200 的配置为：TP170B 操作者触摸屏（西门子公司产品） ；CPU226 中央处理单元 24 伏直流；EM277 Profibus 通信处理器；EM221 数字量输入模块 8X24V；EM231 热电偶模块 x4；EM231 模拟输入模块AI4；EM232 模拟输出模块 AO2。模拟量输入为：1 个炉室温度（S 型） ；1 个阴极温度（S 型） ；1 个气
6、体压力（4-20 毫安） 。数字量输入为：炉室号的 7 个输入；1 个 I/O 电源节点；1 个 06KM.2 电源节点；1 个急停节点；1 个空调节点；1 个 05.Q.9 电源的节点；1 个气体低压节点；1 个气体高压节点；1 个控制阀开关节点；5 个火焰开关节点；1 个旁通阀打开节点；2 个气体流量计节点。数字量输出为：1 个报警；1 个控制阀输出；1 个安全阀输出；5 个通短喷射器输出；5 个启动喷射器输出。模拟量输出为：1 个控制阀输出量（4-20 毫安） 。低温架根据温度曲线通过 PID 来控制伺服电机，调节阀的开度来调节给气量以调节温度。高温架的 S7-200 配置为： TP17
7、0B 操作者触摸屏（西门子公司产品） ；CPU226 中央处理单元 24 伏直流；EM277 Profibus 通信处理器；EM221 数字量输入模块 8X24V；EM231 热电偶模块 x4；EM231 模拟输入模块AI4。模拟量输入为：1 个炉室温度（S 型） ；1 个阴极温度（S 型） ；1 个气体压力（4-20 毫安） 。数字量输入为：炉室号的 7 个输入；1 个 I/O 电源节点；1 个电源节点；1 个急停节点；1 个空调节点；5 个喷射器节点；1 个气体低压节点；1 个气体高压节点；2 个气体流量计节点。数字量输出为：1 个报警输出；1 个电磁阀输出；5 个喷射器输出。高温架根据温
8、度曲线通过 PID 来调节电磁阀打开的时间来控制温度。焦油架的 S7-200 配置为： TP170B 操作者触摸屏（西门子公司产品） ；CPU226 中央处理单元 24 伏直流；EM277 Profibus 通信处理器；EM221 数字量输入模块 8X24V；EM231 热电偶模块 x4；EM231 模拟输入模块AI4。模拟量输入为：1 个炉室温度（S 型） ；1 个阴极温度（S 型） ；1 个气体压力（4-20 毫安） 。数字量输入为：炉室号的 7 个输入；1 个 I/O 电源节点；1 个电源节点；1 个急停节点；1 个空调节点；1 个 07.KM.3 泵的节点；1 个燃油压力节点；1 个燃
9、油温度节点；1 个加热器状态节点；1 个燃油泵状态节点。数字量输出为：1 个报警；11 个加热器工作输出；1 个泵工作输出；1 个空气电磁阀输出；1 个 11.KA.5 喷射器电源输出。焦油架中经过 PLC 和 SEQUENSOR 的通信并通过温度曲线来调节喷射器的持续时间来调节温度。冷却架用 SIEMENS-MIRCOMASTER 420 变频器来控制三个 2.2KW 变频电机来对阴极块进行冷却，冷却架与燃烧系统无关联。二.焙烧燃烧系统通信方式和网络类型焙烧的燃烧系统是工业控制论中一个典型的温控系统，其系统的集成难点也就在这控制方式上。为了实现工艺中不同的需求则在控制系统中采用的网络类型和通
10、信方式各不同。现对网络和控制方式分别进行介绍。此燃烧系统网络系统是一个工业以太网，有两层网络，每层网络设备的不同，其组网方式及通信协议都不同。这两层网络在系统中分别命名为 LEVEL1 和LEVEL2，现对这两层分别进行介绍。1. 现场总线型网络 LEVEL1L1 是对现场整个设备的控制，是整个系统中基础的网络也最重要的部分，它的运行情况直接影响着整个系统的运行，所以在以后燃烧系统得维护和检修中是主要内容。LEVEL1（L1）是实现在现场所有设备上，其硬件组成是所有的燃烧架控制系统的 PLC、32 个 TB（通信连接变送盒）盒、两个远方 PLC 通信模块、两个模拟量采集站和西门子 S7300
11、系列的 PLC 主站（MASTER） 。L1 的组网方式是现场总线、网络专用的接口是西门子 PLC 模块上的 DP 口、通信所用的协议遵循的是PROFIBUS 协议。由于此系统中要进行火焰移动所以每个燃烧架的地址定义就比较复杂，每个燃烧架上的 PLC 上定义有两个地址。一个是燃烧架本身 PLC 在网络中地址，它是唯一特定的；而另一个是在火焰系统中纳入的系统中的地址站地址，这两个地址时绝对地址（物理地址） 。而除了这两个地址外还有在火焰系统中对架子排列的顺序定义的虚拟地址。对两个绝对地址的定义是从 PLC 输入模块 I1.0到 I2.7 16 个输入点中进行外部触发式的来定义，它的这种方式类似于
12、拨码开关触发方式。输出节点引出的地址两组触发编号依次是 1 2 4 6 8 16 32 64 分别对应 I1.0-I1.7 和 I2.0-I2.7；前一组定义的是的地址，而后一组定义的是站地址。触发是靠外部供电提供的+24V DC，以上编号组合短接+24V DC的方式触发的，例如，31 号站点是短接 1 2 4 8 16 和 24V DC 定义的。L1 在现场的通信布置方案是： LEVEL1 中模拟量采集:燃烧系统的控制依据就在于模拟量,即温度和压力的采集.这个系统所用的传感器的不同所采取的模拟也不同,但主要采集的是 4-20mA 量，个别的还有数字量采集计算（天然气流量）和 0-47.5MV
13、 量。每个炉室上都有温度的采集，而采集的途径有两种：一种是通过集中的采集WR PLC ER PLC PLCTR PLCMASTERLT PLC HR PLC HR PLCTP-MU站进行采集；另一种是通过各个燃烧架采集。通过采集站这种方式可以采集到每个炉室的温度和炭块温度，在 32 个 TB 盒上都有一个温度传感器接口，每个接口都直接连接到采集站。采集站有两个，每一个站是由一个 PLC 机架组成，在这个机架上有两个西门子 S7300 系列的模拟模块和一个通信模块，每个模拟量模块上有 8 个通道，每个站点共有 16 个通道，每个通道对应一个 TB 盒上的温度测量口。在燃烧架上的采集的温度是炉室温
14、度和炭块温度。是通过架子上的 EM231 的模块采集的，一个架子一个模拟量模块，一个模块四个通道。因热电偶的类型不同，可以配置模块底部上的双列直插开关（DIP 开关） ，我们用的热电偶是 S类型，可根据附带资料给的 DIP 开关的配置列表把开关 1、2、3 号拨置为ON、OFF、ON 状态；4 号为 OFF；5 号为线路检测方向标定即温度零上、下标定，所用的温度标量范围是 0-3276.7 度则为向上标定，开关拨置 0FF。6 号为使能与去能设定，当信号在+-200 毫伏内是申能设定开关 OFF，超出这个范围为去能设定开关为 ON，现用使能设定；7 号为模块温度报告为摄氏度和华氏度的设定，OF
15、F 为摄氏度，ON 为华氏度；8 号为冷端补偿使能和去能的设定，当正在使用热电偶的时必须使冷端补偿被使能。如果不使能，则从模块的信号的变换将因为带电压而产生信号采集上的混乱造成错误，当选用+-80 毫伏量程范围时就对需使能，开关 0N 为去能，OFF 为使能，现用使能。在这个系统中如果炉室上有燃烧架而这个架子也被纳入到火焰系统中则热电偶必须连接到架子上，而不能插到 TB 盒上，否则温度不会显示。在这套系统中唯一采集数字量的仪表是天然气流量的数据，它的采集原理是：用流量表上机械流量冲击圆盘的角速度来实现的，它把旋转圆盘分成 20 等份，每个等份间有间隙，当间隙通过模块时为 0，圆盘等份时为 1；
16、这些采集到 PLC AI 模块上在经过程序中计数和运算得出流量。它的采集都是实现在燃烧架上的。采集站上用的是 S7300 的模块，其热电偶的设定在 S7 软件上硬件组态的模块属性中设定，其设定参数为 4DMU 4-20MA（4 线列内 4-20 毫安模拟量输入） 。2.以太网星型网络拓扑 LEVEL2L2 是基建于 L1 上一个高层次的网络链路，它的主要功能在于燃烧系统进行监控、实现工艺数据输入控制和数据时时采集量反馈于备份。 L2 是计算机网络中以太网，网络拓扑是星型。遵循 OSI 七层网络模式，通信协议 IP/TCP 协议。其网络配置环境是：硬件有三台计算机、一个 D-LINK16口网络交
17、换机、一台网络打印机、及三台不间断供电电源 UPS；软件环境是WINDOWS XP 操作系统、以及操作系统自带的 IP/TCP 协议包、WINDOWS 2000 操作系统。其网络拓扑图图示：L1 和 L2 网络通信都是定义在 OSI 七层模式上的，这两层主要用的是第二层数据链路层和第四层传输层。L1 和 L2 的连接时通过第二层数据链路层实现的，PROFIBUS 协议是数据链路层上的一个协议，IP/TCP 协议是第四层上的一个协议，每个协议从它们的电气特性、数据报文寻址方式和解编码方式都不同。所以为了兼容这些特性系统中有专门相配套的硬件和软件。三.中央控制系统中央控制系统数据交换和控制方式实现
18、的一个集合单元，他的实现主要依靠的是软件。它分三部分组成：RTS 实时监控器；PCS 生产过程控系统；PSC 参数定义。它所用到的软件有：1Safe（它是用于信息自动检测、磁盘数据管理和备份） 、HOT-Fix（用于热键驱动） 、Ultra VNC（用于 DMS 上数据窗口化浏览） 、SQL Server 2000（数据管理的数据库管理系统） 、Setaram DMS（是 DMS 数据管理系统软件） 、Applicom3.8（是 PCU2000ETH 通信插件的驱动程序） 、Intouch9.5（是实时监控程序） 、报警 DB 登录管理器（用于报警察看浏览）除了这些外行有一些外围辅助管理的软件
19、。为了更好的阐述这些软件对数据的的管理，资料中用图示的方法来介绍数据管理：数据 数据报警 报警命令 数据 命令 数据次级中央控制系统 主中央控制系统（一）.数据管理 历史数据库生产过程控制系统SQL Server 数据库历史数据库参数数据库历史数据库参数装置生产过程控制系统Intouch参数装置历史数据IntouchLEVEL1：MASTER PLCApplicomApplicom以上简单的介绍了一下这个系统的构成和软件运行方式。但对我们来说主要的在于这个系统的维护和恢复，这个系统的维护主要是数据库的维护，恢复软件的正常运行。1. 数据库的维护在这个系统中数据库系统是 SQL Server20
20、00 ,数据库系统的维护是一个专门的学科,但在这里对数据库维护主要是数据备份和冗余数据的删除,这些维护有专门的软件实现.其维护流程和周期是:DMS 每 5 分钟读一次数据、报警。存入 MAIN 库文件中，一个月后转入到SECOND 库文件（容量满或四个月后 SECOND 数据将转入到 HARD FLOPPY（移动存储磁盘，它的容量是） 。每个月在正常情况下产生的冗余数据为。停超过一星期数据及报警丢失，启动后自动转存。传输对应库文件列图：CCSACCSBBopp AlmRESTORBopp DatdbBACKUP SECOND MAINRESTOR BACKUP SECOND MAIN2. 软件
21、软件备份恢复：数据管理站中有四个保存文件“SupervisMainDat” ，“SupervisMainLog.ldf ”,和“SupervisSecondDat ”, “SupervisSecondLog.ldf ”。如果你使用的是当前安装，这些文件将存储在下列目录中：E:MssqlDataSupervisMainDat.ldfE:MssqlDataSupervisMainLog.ldfE:MssqlDataSupervisSecondDat.ldfE:MssqlDataSupervisSecondnLog.ldf软件恢复是用 Ghost 镜像恢复软件来恢复的，GHSOST 文件都放在三台计
22、算机 D 盘中，其恢复文件列表如下：站名称 镜像文件名 恢复至目标分区号CCS-A CCS-gho 1CCS-B CCS-B.gho 1DMS-data.gho 3DNSDMS-c.gho 1（二）.控制方式在这个控制主要依靠的是温度和压力反馈到 PID 控制环中进行比例、微分、积分运算输出控制的。在这个控制中的监控操作方式共有三种：本地方式：执行在 L1 级设备上进行控制。.断开方式:执行机构停止.手动方式(M):必须执行操作者输入的执行机构命令.自动方式(A):执行机构由 PLC 中的程序连锁来控制的远程方式：执行机构由 L2 上的设备来控制的备份方式：备份命令在特殊情况下通过 1 级或者
23、 2 级来应运的PID 控制是这个系统中对执行机构控制的根本环节，现对 2 级上的 PID 控制进行阐述：PID 控制环主要有温度控制环和压力控制环，这也就表明这个系统控制方式即温度控制方式（T） 、压力控制方式（P）H 和温度+压力控制方式（P+T） 。温度控制环 PID 公式为：In j=PKT1（E n+ En-1）+IKT 2En+DEn是同一时间点上设定温度值与实际测量到的温度值的差 En-1是 En时间点前 20S 上设定温度值与实际测量到的温度值的差KT1 =1 KT2=0.101 KT2=20P=30 I=10 D=0 (P I 是可设定，其他的是不可设定，固有的)计算机上每过 20S 计算一次In j但 PLC 的运算对 PID 控制阀有以下运算关系：P%=In j1+In j2+In j3+In jnP%为阀补偿输出功率 但最终还是改变阀的脉冲时间的其关系式
