工业锅炉控制及远程监管系统的设计与应用

摘要

工业锅炉作为能源转换的压力容器，强调安全、可靠、节能、环保。因此对其控制系统具有一系列的专业化技术要求，可靠性是尤为重要的指标之一。本文以葫芦岛某厂锅炉改造项目为背景，以往虽引入计算机控制，一直处于司炉工人依靠经验手动操作，并没有实现自动控制;同时，该系统安全性和可靠性的措施不足，存在发生事故的隐患;由于工业网络化建设滞后，远程管理人员无法获取有效信息，实现远程指导和优化调整有困难。针对上述问题，本文设计一种工业锅炉控制及远程监管系统，并于2013年在该厂投入应用。
　　本系统按层次化设计。工业锅炉控制系统作为控制层，由上下位机构成，为实现锅炉自动化控制引入PID控制算法;针对具体工艺要求，为解决多参数、大惯性、强耦合等问题，特定和有效韵前馈设计能对水位、负压等控制回路产生良好的控制效果。为了提高系统可靠性，引入了冗余技术。在满足控制需求的条件下，采用成本较低的PLC300，利用WinCC的软件冗余功能实现服务器的热备，以较高的性价比显著提升了整体控制系统的可靠性。承担数据传输的网络层，是连接控制层与应用层的桥梁;本文对比分析了四种数据传输方法，结合项目背景，选择最合适的数据传输方案。工业锅炉管理系统作为应用层，具有实时数据、历史数据、能效分析和锅炉绩效统计等功能，方便管理人员随时随地查看锅炉运行情况，分析锅炉运行能效和绩效等，大大提高了锅炉运行的远程管理水平。
　　在整个供暖季的运行中，系统能够稳定可靠运行，减少了司炉工人手动操作，实现了锅炉自动化控制。冗余服务器的热备避免了服务器故障等情况下锅炉控制系统的运行崩溃，有效提升锅炉运行安全性和控制系统可靠性。锅炉控制远程监管的实现，方便管理人员分析指导现场工作，达到了“随时随地”监管锅炉生产运行的目的，实现了工业锅炉的管控一体化的阶段性效果。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景与意义

1．2 国内外研究现状及发展趋势

1．3 课题主要研究内容

1．4 本文结构安排

第二章 系统相关技术

2．1 OPC技术

2．1．1 OPC概述

2．1．2 OPC的应用

2．2 Modbus通讯协议

2．2．1 Modbus协议简介

2．2．2 Modbus协议特点及其通信方式

2．3 SQL Server数据库

2．3．1 SQL Server简介

2．3．2 SQL Server特点

第三章 工业锅炉控制系统的设计与应用

3．1 系统总体设计

3．1．1 系统结构

3．1．2 控制站组成

3．1．3 上位机组成

3．1．4 网络组成

3．2 下位机PLC设计

3．2．1 硬件配置和网络

3．2．2 程序设计

3．2．3 控制回路设计

3．2．4 控制算法

3．3 上位机监控服务器设计

3．3．1 系统功能

3．3．2 参数设置功能

3．3．3 冗余服务器设置

第四章 数据传输方案设计

4．1 数据传输方案

4．1．1 基于网络传感器的信号数据传输

4．1．2 应用配电隔离器进行信号提取

4．1．3 基于Modbus的数据传输

4．1．4 基于OPC的数据传输

4．2 数据处理

第五章 工业锅炉管理系统的应用

5．1 系统介绍

5．2 系统功能及其应用

第六章 总结与展望

参考文献

攻读学位期间公开发表论文

致谢