隨著工業(yè)技術的發(fā)展，鍋爐應用的范圍逐步增長，尤其在中小型熱電項目中更為突出，我國現(xiàn)有中小型鍋爐30多萬臺，每年耗煤量占我國原煤產量的三分一，目前大多數(shù)工業(yè)鍋爐仍年處于能耗高、浪費大、環(huán)境污染等嚴重的生產狀態(tài)。利用組態(tài)監(jiān)控制裝置，實現(xiàn)鍋爐內部的實時監(jiān)控，可以方便有效的保證鍋爐的安全、穩(wěn)定、經濟運行，提高熱效率，降低耗煤量，減輕操作人員的勞動強度，對我國資源節(jié)約及經濟社會發(fā)展也具有深遠意義。因此，對鍋爐組態(tài)監(jiān)控技術的研究具有重大的現(xiàn)實意義。

1．組態(tài)介紹

      組態(tài)（configuration）的含義是使用軟件工具對計算機及軟件的各種資源進行配置，達到使計算機或軟件按照預先配置，自動執(zhí)行任務，滿足使用者要求的目的。

      組態(tài)軟件指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，能以靈活多樣的組態(tài)方式(而不是編程方式)提供良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的使用方法，其預設置的各種軟件模塊可以非常容易地實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能，并能同時支持各種硬件廠家的計算機和I/0設備，與高性能的工控計算機和網絡系統(tǒng)結合，向控制層和管理層提供軟、硬件的接口，進行整個大的系統(tǒng)集成。

組態(tài)監(jiān)控軟件的基本功能：

（1）監(jiān)控功能即系統(tǒng)的實時測量和控制功能，包括對遠程設備和儀表的開關量輸入/輸出、模擬量的輸入/輸出的測量、控制功能。

（2）組態(tài)功能即人機圖形界面功能，包括根據(jù)實際控制網絡及對象給出形象而具體的圖形界面，方便操作人員進行實時監(jiān)視和控制。

（3）數(shù)據(jù)庫管理功能，要求監(jiān)控組態(tài)軟件應支持實時和歷史數(shù)據(jù)庫操作，即對現(xiàn)場全部運行當前及歷史數(shù)據(jù)進行存儲、查詢和分析的功能。

（4）實現(xiàn)Wed發(fā)布。

2．鍋爐的控制原理

      鍋爐是一個較為復雜的調節(jié)對象，它不僅調節(jié)量多，而且各種量之間相互聯(lián)系，相互影響，內部存在著較為復雜的能量轉換機理。因此，把鍋爐系統(tǒng)作了個簡化處理，化分為三個相對獨立的調節(jié)系統(tǒng)。

a.鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)

b.鍋爐燃燒過程控制系統(tǒng)

c.鍋爐蒸氣溫度控制系統(tǒng)

      鍋爐水位是影響鍋爐安全運行的重要參數(shù)。水位過高，會破壞汽水分離裝置的正常工作，嚴重時會導致蒸汽帶水增多，增加管壁上的結垢和影響蒸汽質量；水位過低，會破壞水循環(huán)，引起水冷壁管的破裂，嚴重時會造成干鍋，損壞汽包，甚至爆炸。它的被調量是汽包水位，調節(jié)量為給水流量，通過對給水流量的調節(jié)，使泡包內部的物料達到動態(tài)平衡。且要注意其存在的“假水位現(xiàn)象”。

      鍋爐燃燒過主要有三個任務：給煤控制，送風控制，爐膛負壓控制。保證燃配比，以保證燃燒過程的經濟性。爐膛負壓太小，爐膛向外噴火和外泄漏高爐煤氣，危及設備與運行人員的安全；負壓過大，爐膛漏風量增加，排煙損失增加，引風機電耗增加；其在鍋爐燃燒中最為重要，因此作為主參

      鍋爐蒸氣流量控制系統(tǒng)主要是為了解決鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)中出現(xiàn)的“假水位”現(xiàn)象和燃燒效率進行的完善系統(tǒng)。

      本鍋爐總系統(tǒng)采用前饋-串級控制，具有超前控制的作用，對系統(tǒng)穩(wěn)定性等性能有重大意義。

      所有主參量通過低壓傳感器采集數(shù)據(jù)，經過模數(shù)轉換送到三菱PLC進行數(shù)據(jù)處理，在世紀星上實現(xiàn)動態(tài)顯示。同時可以通過世紀星對鍋爐的各主參量進行控制輸出。實現(xiàn)整系統(tǒng)的實時監(jiān)控。

3. 監(jiān)控組態(tài)相關任務

a．動畫界面的設計及鏈接（動態(tài)數(shù)據(jù)采集與控制）

b．趨勢曲線

c．安全報警系統(tǒng)

d．組態(tài)與PLC通信

e．工程加密

f．web發(fā)布

4．鍋爐監(jiān)控的系統(tǒng)總體設計

圖1

工業(yè)控制計算機、底層控制器PLC和現(xiàn)場電氣控制系統(tǒng)組成，配置如圖2所示：

圖2 系統(tǒng)配置                     

      燃煤鍋爐自動控制系統(tǒng)的核心思想是使煤充分燃燒，提高利用能源的效率。系統(tǒng)包括兩層：PLC現(xiàn)場控制層和上位機監(jiān)控層?，F(xiàn)場控制采用高性價比的三菱FX2N系列PLC。一方面監(jiān)視鍋爐的各項參數(shù)的變化，如蒸汽壓力、爐膛溫度、爐膛負壓以及流量等，依據(jù)相應的控制策略和算法，通過驅動變頻器和電機把鍋爐控制在最佳的燃燒點運行。另一方面，PLC與計算機通信，可以實現(xiàn)上下位機的數(shù)據(jù)交換，起著重要的人機交互，監(jiān)視控制的作用。

PLC控制級如下圖3所示：

圖3