基金会现场总线在循环流化床锅炉控制中的应用

摘要

现场总线控制系统(FCS)是二十世纪末发展起来的,继分散控制系统(DCS)之后出现的新一代控制系统,虽然它的出现才短短十来年的时间,但它代表的是一种数字化到现场、控制功能到现场和设备管理到现场的不可逆转的发展方向.现场总线控制系统的出现是计算机技术、通信技术、自动化控制技术发展到现阶段的必然结果.它的广泛应用将大幅度地降低了控制系统的投资,显著提高控制质量,明显地改善系统的集成性、开放性、分散性和互操作性.因此,现场总线控制系统己成为当今世界范围内自动控制技术的热点,研究并设计实现基于现场总线技术的控制系统,让最新的自动化技术为国民经济服务,具有很大的现实意义. 本文针对由一台75t/h循环流化床锅炉及其辅助工艺设备组成的热力系统,设计了一套完善的热工自动化系统,并利用基于FF现场总线(FoundationFieldbus,基金会现场总线)技术的控制系统方案予以实现.FF现场总线是符合IEC61 158标准的总线,侧重于过程控制自动化领域.本文详细论述了控制系统的软件、硬件体系结构,系统应用过程中软硬件设计及实现,完成了包括数据采集、模拟量控制、顺序控制等全部热工自动化功能. 本课题设计的锅炉现场总线控制系统己经在邯钢化肥厂成功投运.运行一年多来,系统稳定可靠,自动调节精度及顺序控制实时性均能满足工艺系统要求.证明本文提出的锅炉现场总线控制方案设计合理,切实可行.目前,DCS系统在大中型锅炉控制中占统治地位,而基于现场总线技术的控制系统则少见,这为现场总线技术进一步在热电、化工等工业控制领域应用作了有益的尝试和技术积累.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1课题背景及意义

1.2锅炉控制特点及其控制系统发展、现状

1.2.1锅炉控制特点

1.2.2锅炉控制系统发展、现状

1.3锅炉控制系统的比较和确定

1.4本论文主要内容和研究方向

第二章基金会现场总线(FF)技术

2.1现场总线简介

2.1.1什么是现场总线

2.1.2现场总线的特点

2.2几种流行的现场总线技术

2.2.1 CAN现场总线

2.2.2 LonWorks现场总线

2.2.3 Profibus现场总线

2.2.4 WorldFIP现场总线

2.2.5 FF现场总线

2.3FF现场总线通信模型

2.3.1FF通信模型和ISO/OSI参考模型

2.3.2 FF现场总线通信系统的组成部分

2.3.3 FF现场总线协议数据的构成与层次

2.4 FF现场总线物理层

2.4.1物理层的功能

2.4.2物理层的结构

2.4.3物理信号波形

2.4.4信号编码

2.5FF现场总线数据链路层

2.6FF现场总线应用层

2.7FF现场总线用户层与功能块应用

2.7.1功能块的内部结构与功能块连接

2.7.2用户应用块

2.7.3设备的功能块应用进程

第三章控制系统总体设计

3.1工艺系统介绍

3.1.1工艺流程及设备

3.1.2主体设备特点

3.2控制系统总体设计

3.2.1控制方式

3.2.2控制系统完成的热工自动化功能

第四章锅炉控制系统的体系结构

4.1控制系统硬件结构

4.2控制系统设备构成

4.2.1操作员站

4.2.2现场总线

4.2.3 PLC构成的数据采集系统

4.2.4其他现场总线设备简介

4.3控制系统的软件体系

4.3.1系统人机接口软件AIMAX-WIN

4.3.2总线设备组态软件SYSCON

4.3.3可编程控制器LC700组态软件CONF700

第五章锅炉控制系统组态及控制功能的实现

5.1现场总线系统的组态

5.1.1物理工程组态

5.1.2逻辑工程组态

5.1.3功能块参数描述

5.1.4通讯

5.2控制功能的实现

5.2.1总线一上控制策略的实现

5.2.2总线二上控制策略的实现

5.2.3总线三上控制策略的实现

5.2.4总线四上控制策略的实现

5.2.5可编程控制器LC700的功能实现

5.3人机接口的设计

5.3.1数据库组态

5.3.2实时监控画面的生成

第六章结束语

参考文献

发表论文情况说明

致谢

附录