浅谈组态王软件在热煤炉监控系统中的应用方案

　　一、热媒炉控制系统及网络构成

　　PLC = Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的部分。

　　早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller,PLC），它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC,plc自1966年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行美国，日本，德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。

　　控制系统采用PLC和上位机方式实现热媒炉自动控制功能。PLC与上位机采用OMRON公司Controller LINK方式通信，构成同级网络结构。上位机使用热媒炉组态软件组态人机界面，画面美观、交互性强。控制系统采用两台上位机可实现双机热备，一台为主机，一台为从机。主、从机采用TCP/IP协议构成局域网，从机适时从主机获得数据进行数据刷新。当任意一台PLC与上位机通信出现故障时，在上位机报警画面中会出现响应的报警文字提示。当故障主机排除故障恢复正常，系统会自动将主、从机切换回原始状态。系统运行时，在界面左上角会有登陆用户名、操作权限、本机状态指示。

　　上位机是指人可以直接发出操控命令的计算机，一般是PC，屏幕上显示各种信号变化（液压，水位，温度等）。下位机是直接控制设备获取设备状况的计算机，一般是PLC/单片机之类的。上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。下位机不时读取设备状态数据（一般为模拟量），转换成数字信号反馈给上位机。简言之如此，实际情况千差万别，但万变不离其宗：上下位机都需要编程，都有专门的开发系统。组态王6.5顺应这种发展趋势，提供高速历史数据库，支持ms级高速历史数据的存储和查询。完整实现历史库数据的后期插入、合并，可将特殊设备中存储的历史数据片段通过组态王驱动程序完整的插入到历史库中；也可将远程站点上的组态王历史数据片段合并到历史数据服务器上，真正解决了数据丢失的问题。

　　通常上位机和下位机通讯可以采用不同的通讯协议， 可以有RS232的串口通讯，或者采用RS485串行通讯，当用计算机和PLC通讯的时候不但可以采用传统的D形式的串行通讯，还可以采用更适合工业控制的双线的PROFIBUS-DP通讯，采用封装好的程序开发工具就可以实现PLC和上位机的通讯。当然可以自己编写驱动类的接口协议控制上位机和下位机的通讯。

　　二、组态王软件使用说明

　　1. 热媒炉点炉操作画面

　　点炉分自动点炉和系统测试（手动点炉）两种。

　　（1） 自动点炉

　　按如下步骤执行自动点炉过程：

　　（a）将上位机人机界面切换至"燃烧流程"界面中（如图1所示）；

图1 燃烧流程界面图

 

　　图2 热媒系统流程图

　　（b）复位——按控制柜面板复位钮A3；

　　（c）开车——按控制柜面板开车钮A1。

　　自动点炉执行过程中，画面右侧显示"自动点炉流程"分画面，随自动点炉执行时序，各个指示灯依次亮灭此画面中，管理员可进行点炉参数修改，按"确认"键即可。其他4个变量：油量PV、风量PV、油压PV、油压MV只作为指示变量。

　　（2） 系统测试

　　只有管理员以上级别者登录方可进行系统测试操作。将上位机人机界面切换至"系统测试"画面。按"进入系统测试"进入测试状态，此时风阀、油阀已处于点火开度。如此时不想进行系统测试，则可按"退出系统测试"按键，退出此状态。

　　（3） 系统停车

　　停车分主动停车、故障停车和紧急停车3种：这3种情况在"燃烧系统"画面和"系统测试"画面中均有指示。

　　（a）主动停车

　　主动停车是人为停止热媒炉运转。只需按下控制柜前的"停车"按钮。PLC自动执行后处理程序，风阀全开，进行大风吹扫；打开蒸汽吹扫阀，进行进油阀后的油管线吹扫；同时关闭蒸汽吹扫阀和雾化蒸汽阀。

　　（b）故障停车

　　故障停车是由于发生故障，执行热媒炉联锁停车，同时在触摸屏上的报警画面中显示报警联锁点。PLC自动执行后处理程序。

　　（c）紧急停车

　　由于发生紧急事故，导致热媒炉停车，需按下控制柜前的"紧急停车"按钮。PLC不但会自动执行后处理程序，还会执行停风机、油泵、热媒泵的操作。

　　2. 热媒炉负荷调节画面

　　热媒炉负荷调节包括5个调节回路：助燃风调节回路、油量调节回路、烟气残氧调节回路、热媒总管出口温度调节回路。为便于操作，将这些调节回路置于一画面中"负荷调节"（见图3）。

　　图3 负荷调节实施界面

　　（1） 风量、油量调节回路

　　手动调节：PLC在上电后，调节回路自动锁定在手动状态。若要从其他控制状态切换至手动调节，只需用鼠标点"手动"键，此时"手动"键变成灰色，而其他控制方式键恢复原状绿色，表示下次可切换状态，在状态显示区内显示"手动"。手动调节时，只需从"MV："的数据区内输入所需要的MV值，并按"确认"键。

　　自动调节：按下"自动"键，调节方式即会从其他控制方式切换至"自动"状态，"自动"键变灰色，"手动"键变绿色，表示下次可切换的状态为"手动"。SP值的给定有两种方式：一种是直接人为给定SP值，可通过数字键盘在"SP："的数字输入区域输入所需SP值，或直接拖动条状指示栏内的SP指示器设定，即内给定；另一种是在热媒总管出口温度调节回路选择"自动"、"定烧"控制方式时，风量、油量的SP值由热媒总管出口温度回路计算外给定，不需操作人员设定。

　　（2） 热媒总管出口温度调节回路

　　在此调节回路画面中，有两种控制方式："自动"、"定烧"。

　　"自动"控制方式：在负荷调节画面热媒温度调节回路中按"自动"键。油量、风量的SP值由热媒出口温度调节回路外给定，显示"自动（外）"状态，不需操作人员设定，热媒炉控制系统即投入全自动运行状态。此时，只需操作人员在热媒温度调节回路的SP数据区输入所需设定值即可。

　　"定烧"控制方式：在负荷调节画面热媒温度调节回路中按"定烧"键。油量调节回路显示为自动状态，风量调节回路显示为自动（外）状态，氧量默认设置为修正状态。油量的设定值由操作人员通过数字键盘在"设定值SP："的数字输入区域输入所需SP值，风量设定值由燃油流量调节回路比例计算外给定，不需人为输入。

　　（3） 烟气残氧调节回路

　　此回路设有"修正"、"不修正"两种状态，在热媒总管出口温度调节回路投入"自动"、"定烧"控制方式后，此回路自动投入"修正"控制，进行残氧修正，按"不修正"按钮即可将残氧修正摘除。

　　（4） 画面其他功能

　　PID参数修改：管理员以上级别登陆有权限修改PID参数。"实时趋势"：显示相应回路PV、SP及MV值的实时曲线。注意：参数修改后要按相应回路的"输入"键将PID参数写入回路参数区方可起作用。

　　3. 油压、油温调节回路画面

　　此两个调节回路置于"负荷调节"画面中。油压、油温两个调节回路均采用单回路控制方式，只有"手动"、"自动"两种控制方式，其中，"自动"状态即由操作人员在"SP"数据区上输入设定值。控制方式及各参数的修改等同上。

　　4. 其他功能

　　（1） 热媒炉参数设置画面（画面显示图略）

　　从主画面上选择"参数设置"，可进入系统参数设置的画面。此画面为报警参数设置，只有管理员级别以上登陆方可修改。

　　（2） 报警画面

　　在报警画面中查阅报警记录，报警画面中共有两幅报警表格：当前报警及历史报警。

　　（a） 当前报警：显示当前报警点，报警点位于表格上方。当系统出现报警点时，控制柜报警音响进行报警，报警和联锁音响声音不同以便操作人员区分。系统报警后，操作人员先按屏幕上消音键消音，然后查找原因排除故障。

　　（b） 历史报警：在此表格中记录所有出现过的报警点，报警点位于表格上方；表格中红颜色字体为出现报警时记录。黑颜色为报警点消失时的记录。

　　图4 报警清单

　　（3） 历史趋势画面

　　系统所有主要运行参数在图5、图6中均有显示，便于操作人员进行观察记录，并可查询以前各时间各个记录数据。

图5 历史趋势图

 

　　图6 历史数据报表

　　（4） 报表画面

　　（a）实时报表画面

　　在上位机控制系统中，针对每套热媒炉系统及外围系统的各个重要参数，系统在实时报表中作实时记录，操作人员可根据不同的时间点随时进行实时报表的打印，以便掌握任意时刻的系统运行参数。

　　（b）日报表

　　每一小时系统会将控制系统中所有测量值存储在报表中，从每个工作日的零时记起，每日存储一个文件记录当日24小时运行数据。操作人员在准备查询相应系统的报表文件时， 首先"刷新列表"，此时列表框调出系统存储的记录文件，文件以相应系统的名称和日期组合，后缀名为".rtl"，当选中所要查询的某日的报表文件时，列表框栏出现选中文件，此时点"报表查询钮"，所需报表即显示在画面的报表控件中。

　　（5） 其他功能

　　控制系统登陆在主画面中，管理员和系统管理员登陆有效时间为30min，操作员登陆无时间限制。系统所有联锁点的解锁开关及点火参数设在"启停画面"中。系统解锁后会在画面的页眉中有相应的中文提示。

　　三、结论

　　组态王软件与上位机的联合使用成功地取代了原控制系统中的触摸屏，在性能上，组态王软件具有权限功能的设置。操作员只具有操作权限；管理员具有操作、参数修改、系统测试、解锁等一系列权限；系统管理员除具有以上功能外还具有修改操作员、管理员登陆。但是组态王软件由于自身限制，从机画面中也可修改数据，但修改的数据是无法下传到PLC中，而此时主机画面中的数据还保持原有数据不变，造成主、从机数据不符。作为组态王的一个用户，在体验到它的超级功能的同时也体会到了国产软件的局限性，希望组态王软件的开发更注重系统应用的稳定性。