一種蒸汽鍋爐的遠程控制系統的制作方法
【專利摘要】一種蒸汽鍋爐的遠程控制系統，是一種基于PLC和GPRS模塊的蒸汽鍋爐遠程控制系統，由PLC、GPRS通信模塊、數據處理終端、現場控制設備及儀表構成，數據處理終端能將數據的顯示和輸入結合在一起，達到遠程操作和監控蒸汽鍋爐的作用；控制硬件開關量，采集調節模擬信號的任務主要交給下位機PLC，而數據處理終端主要負責修改和設定控制系統的相關參數、在線監視鍋爐的運作狀態、存儲和查詢系統的數據。通過PLC和數據處理終端的連接，實現設備和操作人員的交互。
【專利說明】
-種蒸汽鍋妒的遠程控制系統
技術領域
[0001] 本實用新型屬于蒸汽鍋爐領域，特別設及一種基于化C和GPRS通信的蒸汽鍋爐遠 程控制系統。
【背景技術】
[0002] 鍋爐作為能量轉換裝置，其供應動力的能力依然在當代社會得到青睞。在各行各 業起著不可或缺的作用成。雖然有大部分蒸汽鍋爐采取了較為先進控制方法和設計理念， 可是依舊有很多小型蒸汽鍋爐的構造比較簡單，類似于靠繼電器控制的鍋爐系統。由于其 需要的人力資源頗多、工作人員的勞動強度過高，鍋爐的產能效率低、資源浪費環境惡劣等 原因致使在應用時受到很大限制。所W我們有必要設計一套先進的蒸汽鍋爐遠程控制系 統，改善鍋爐控制系統的運作水平，提高產能效率。 【實用新型內容】
[0003] 為了克服現有蒸汽鍋爐控制系統的不足，本實用新型提出了一種基于化C和GPRS 通信技術的蒸汽鍋爐遠程控制系統，采用模塊化設計，可W方便的對現有蒸汽鍋爐進行升 級。
[0004] -種蒸汽鍋爐的遠程控制系統，包括用于采集鍋爐信號的采集模塊、PLC模塊、 GPRS通信模塊、終端數據處理模塊。采集模塊通過化C模塊與GPRS模塊連接，GPRS通信模塊 和終端數據處理模塊可通過GPRS、短信、電話Ξ種方法通訊。
[0005] 信號采集模塊包括壓力變送器、熱電阻、電磁流量計、雙法蘭液位變送器、玻璃板 液位測量表。壓力變送器測量蒸汽壓力、供水壓力和爐膛壓力;熱電阻測量進口爐膛溫度和 蒸汽溫度；電磁流量計測量蒸汽流量和給水流量;雙法蘭液位變送器測量鍋爐汽包液位;玻 璃板液位測量表測量現場液位。信號采集模塊的壓力變送器、電磁流量計、雙法蘭液位變 送器、玻璃板液位測量表采集的模擬信號和數字信號經模擬量端子排和數字量端子排分別 與化C模塊的模擬量輸入模塊和數字量輸入模塊連接，熱電阻測量的溫度信號經溫度端子 排與化C模塊的熱電阻模塊連接。
[0006] 本實用新型采用西口子S7-200型化C，EM223系列的DI/D0模塊，EM235系列AI/A0模 塊、EM231RTD模塊(4路熱電阻輸入)和EM232模塊(2路模擬量輸出）。
[0007] PLC模塊包括：電源模塊、CPU模塊、模擬量輸入/輸出模塊、熱電阻模塊。GPRS通信 模塊通過RS485串口與化C模塊連接，GPRS通信模塊采用GPRS和短信電話Ξ重通訊相結合的 方式。終端數據處理模塊可W是手機或者電腦，操作人員可發送手機短信或在電腦上控制 GPRS通信模塊，實現設備啟停，參數設置，故障復位等。
[000引在本控制系統中，控制硬件開關量，采集調節模擬信號的任務主要交給下位機 化C，而數據處理終端主要負責修改和設定控制系統的相關參數、在線監視鍋爐的運作狀 態、存儲和查詢系統的數據。通過化C和數據處理終端的連接，實現設備和操作人員的交互。
[0009]數據處理終端包括:按鈕開關、數值輸入/顯示、報警顯示、圖表曲線、動畫位圖、儀 表、指示燈、圖形、自繪圖形及部件復制。數據處理終端能將數據的顯示和輸入完美的結合 在一起，可W達到操作和監控蒸汽鍋爐自動控制的作用，使人機交互界面十分的簡單和友 好。
[0010] 控制部分分為上位機和下位機兩部分，下位機設計包括PID控制器模塊、汽包水位 調節模塊W及爐膛負壓調節模塊。
[0011] PID控制器模塊中的PID控制器，是在目前工程系統里使用較廣的閉環的控制器， 而在S7-200化C中PID閉環的控制功能依靠模塊B41完成。選擇過程值輸入的格式為參數 PVPER_0N，在PV陽R_0N為化1 se情況時，過程值從PV_IN輸入，其格式是百分數。控制系統先 是轉變PV_PER使其成為百分比PV_IN，再與設定值SP INT相減得出誤差，得到的誤差再通過 PID算法，經過一些列的處理最后得到LMN或LMN P邸輸出。
[0012] 汽包水位調節模塊選用了 Ξ沖量串級調節系統。為了控制供水閥口的開度和降低 "虛假水位"對供水系統運行造成的不利，并且讓汽包水位恒定在蒸汽鍋爐運作要求的范 圍。汽包水位在整個鍋爐流程中是主要的沖量信號。
[0013] 爐膛負壓調節模塊的相關參數在整個鍋爐工作流程中占有重要地位。所W應用了 爐膛負壓的測定值調節和引風機的參數調節實現對蒸汽鍋爐的爐膛負壓調節。同時為了確 保系統穩定工作，需要控制引風機來穩定鍋爐內部的壓力。對引風機的管理環節可W近似 看做比例環節，由于引風系統的工作慣性較小。送風量和引風量的合理比例可W使爐膛負 壓穩定安全。為了經濟的目的，對爐膛負壓的合理調節尤為重要，還可W提高控制質量并且 對爐膛負壓的送風量進行前饋補償。
[0014] 上位機監控軟件的任務是監控整個自動控制系統的正常運行，其要求達到監視數 據、控制設備、設定參數、記錄報警、記錄趨勢曲線和數據報表等目的。根據監控系統的操作 方法，先要確定I/O點和一些相關的I/O設備的大致情況之后，考慮到項目的現場狀況和監 控系統的作用，再著手對監控系統圖形界面的制作。
[0015] 本實用新型的有益效果：采用手機或電腦作為上位機，可W直觀的顯示鍋爐的運 行狀態，并可直接通過上位機對鍋爐進行控制和調節，大大減輕了工作人員的負擔。如果出 現壓力過低或過高，溫度不穩定，汽包水位過高或過低就進行報警，并通過短信或電話通 知操作人員，記錄實時數據并進行儲存，通過對歷史數據的分析來預測鍋爐運行狀態，大大 提高鍋爐運行穩定性。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本實用新型蒸汽鍋爐工藝流程圖。
[0017] 圖2為鍋爐輸入輸出關系示意圖。
[0018] 圖3為遠程控制系統結構圖。
[0019] 圖4到圖7為化C接線示意圖。
[0020] 圖8為FB41的框圖。
[0021 ]圖9為Ξ沖量液位控制系統框圖。
[0022] 圖10為爐膛負壓控制系統框圖。
[0023] 圖中：10數據處理終端;20GPRS通信模塊;30P1X模塊;40現場控制設備及傳感器。
【具體實施方式】
[0024] 蒸汽鍋爐控制系統主要采集的參數包括鍋爐的溫度和壓力、蒸汽的溫度、汽包水 位和供水量。操作員通過數據處理終端對氣閥的開度和引風機的轉速，爐膛的溫度、給水的 壓力、蒸汽的流量和汽包水位的調節，實現鍋爐遠程控制。
[0025] 本蒸汽鍋爐遠程控制系統的儀表及執行器件如下：1、壓力變送器測量蒸汽壓力、 供水壓力和爐膛壓力;2、熱電阻(RTD)測量進口爐膛溫度和蒸汽溫度;3、電磁流量計測量蒸 汽流量和給水流量;4、雙法蘭液位變送器測量鍋爐汽包液位;5、玻璃板液位測量表測量現 場液位。
[0026] 蒸汽鍋爐的遠程控制系統中應該包含W下性質不同的I/O點：8個開關量輸入、16 個開關量輸出、17個模擬量輸入、7個模擬量輸出、4個熱電阻輸入。在本系統中，PLC的接口 功能如表1、表2和表3所示。
[0027] 表1PLC接口功能表
[002引
[0029] 表2PLC接口功能表
[0030]
[0032] 表3PLC接口功能表
[0033]
[0034] 本系統PID控制功能的實現依靠化C中PID閉環的控制功能模塊FB41完成。單回路 閉環控制或多回路閉環控制依靠 FB41功能塊實現，該模塊的功能是恒值控制器、級聯控制 器和比例控制器。由于FB41的參數較廣，所W可W采取系統確定的相關參數。
【主權項】
1. 一種蒸汽鍋爐的遠程控制系統，包括用于采集鍋爐信號的采集模塊、PLC模塊、GPRS 通信模塊、終端數據處理模塊;采集模塊通過PLC模塊與GPRS模塊連接，GPRS通信模塊和終 端數據處理模塊可通過GPRS、短信、電話三種方法通訊； 信號采集模塊包括壓力變送器、熱電阻、電磁流量計、雙法蘭液位變送器、玻璃板液位 測量表;壓力變送器測量蒸汽壓力、供水壓力和爐膛壓力;熱電阻測量進口爐膛溫度和蒸汽 溫度;電磁流量計測量蒸汽流量和給水流量;雙法蘭液位變送器測量鍋爐汽包液位;玻璃板 液位測量表測量現場液位;信號采集模塊的壓力變送器、電磁流量計、雙法蘭液位變送器、 玻璃板液位測量表采集的模擬信號和數字信號經模擬量端子排和數字量端子排分別與PLC 模塊的模擬量輸入模塊和數字量輸入模塊連接，熱電阻測量的溫度信號經溫度端子排與 PLC模塊的熱電阻模塊連接； PLC模塊包括：電源模塊、CPU模塊、模擬量輸入/輸出模塊、熱電阻模塊;GPRS通信模塊 通過RS485串口與PLC模塊連接，GPRS通信模塊采用GPRS和短信電話三重通訊相結合的方 式;終端數據處理模塊是手機或者電腦，操作人員發送手機短信或在電腦上控制GPRS通信 模塊，實現設備啟停，參數設置，故障復位。
【文檔編號】G05B19/05GK205620778SQ201620348041
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年4月22日
【發明人】李英順, 陰楠, 王德彪, 秦旭東, 李迎麗, 張博程
【申請人】沈陽順義科技有限公司