組態(tài)王軟件在熱煤爐監(jiān)控系統(tǒng)中的應用方案

一、熱媒爐控制系統(tǒng)及網(wǎng)絡構成

PLC = Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。是工業(yè)控制的核心部分。

早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic CONtroller,PLC），它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術的發(fā)展，這種采用微型計算機技術的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機（Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程序控制器簡稱PLC,plc自1966年美國數(shù)據(jù)設備公司（DEC）研制出現(xiàn)，現(xiàn)行美國，日本，德國的可編程序控制器質量優(yōu)良，功能強大。

控制系統(tǒng)采用PLC和上位機方式實現(xiàn)熱媒爐自動控制功能。PLC與上位機采用OMRON公司Controller LINK方式通信，構成同級網(wǎng)絡結構。上位機使用熱媒爐組態(tài)軟件組態(tài)人機界面，畫面美觀、交互性強。控制系統(tǒng)采用兩臺上位機可實現(xiàn)雙機熱備，一臺為主機，一臺為從機。主、從機采用TCP/IP協(xié)議構成局域網(wǎng)，從機適時從主機獲得數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)刷新。當任意一臺PLC與上位機通信出現(xiàn)故障時，在上位機報警畫面中會出現(xiàn)響應的報警文字提示。當故障主機排除故障恢復正常，系統(tǒng)會自動將主、從機切換回原始狀態(tài)。系統(tǒng)運行時，在界面左上角會有登陸用戶名、操作權限、本機狀態(tài)指示。

上位機是指人可以直接發(fā)出操控命令的計算機，一般是PC，屏幕上顯示各種信號變化（液壓，水位，溫度等）。下位機是直接控制設備獲取設備狀況的計算機，一般是PLC/單片機之類的。上位機發(fā)出的命令首先給下位機，下位機再根據(jù)此命令解釋成相應時序信號直接控制相應設備。下位機不時讀取設備狀態(tài)數(shù)據(jù)（一般為模擬量），轉換成數(shù)字信號反饋給上位機。簡言之如此，實際情況千差萬別，但萬變不離其宗：上下位機都需要編程，都有專門的開發(fā)系統(tǒng)。組態(tài)王6.5順應這種發(fā)展趨勢，提供高速歷史數(shù)據(jù)庫，支持ms級高速歷史數(shù)據(jù)的存儲和查詢。完整實現(xiàn)歷史庫數(shù)據(jù)的后期插入、合并，可將特殊設備中存儲的歷史數(shù)據(jù)片段通過組態(tài)王驅動程序完整的插入到歷史庫中；也可將遠程站點上的組態(tài)王歷史數(shù)據(jù)片段合并到歷史數(shù)據(jù)服務器上，真正解決了數(shù)據(jù)丟失的問題。

通常上位機和下位機通訊可以采用不同的通訊協(xié)議， 可以有RS232的串口通訊，或者采用RS485串行通訊，當用計算機和PLC通訊的時候不但可以采用傳統(tǒng)的D形式的串行通訊，還可以采用更適合工業(yè)控制的雙線的PROFIBUS-DP通訊，采用封裝好的程序開發(fā)工具就可以實現(xiàn)PLC和上位機的通訊。當然可以自己編寫驅動類的接口協(xié)議控制上位機和下位機的通訊。

二、組態(tài)王軟件使用說明

1. 熱媒爐點爐操作畫面

點爐分自動點爐和系統(tǒng)測試（手動點爐）兩種。

（1） 自動點爐

按如下步驟執(zhí)行自動點爐過程：

（a）將上位機人機界面切換至"燃燒流程"界面中（如圖1所示）；

圖1 燃燒流程界面圖

圖2 熱媒系統(tǒng)流程圖

（b）復位——按控制柜面板復位鈕A3；

（c）開車——按控制柜面板開車鈕A1。

自動點爐執(zhí)行過程中，畫面右側顯示"自動點爐流程"分畫面，隨自動點爐執(zhí)行時序，各個指示燈依次亮滅此畫面中，管理員可進行點爐參數(shù)修改，按"確認"鍵即可。其他4個變量：油量PV、風量PV、油壓PV、油壓MV只作為指示變量。

（2） 系統(tǒng)測試

只有管理員以上級別者登錄方可進行系統(tǒng)測試操作。將上位機人機界面切換至"系統(tǒng)測試"畫面。按"進入系統(tǒng)測試"進入測試狀態(tài)，此時風閥、油閥已處于點火開度。如此時不想進行系統(tǒng)測試，則可按"退出系統(tǒng)測試"按鍵，退出此狀態(tài)。

（3） 系統(tǒng)停車

停車分主動停車、故障停車和緊急停車3種：這3種情況在"燃燒系統(tǒng)"畫面和"系統(tǒng)測試"畫面中均有指示。

（a）主動停車

主動停車是人為停止熱媒爐運轉。只需按下控制柜前的"停車"按鈕。PLC自動執(zhí)行后處理程序，風閥全開，進行大風吹掃；打開蒸汽吹掃閥，進行進油閥后的油管線吹掃；同時關閉蒸汽吹掃閥和霧化蒸汽閥。

（b）故障停車

故障停車是由于發(fā)生故障，執(zhí)行熱媒爐聯(lián)鎖停車，同時在觸摸屏上的報警畫面中顯示報警聯(lián)鎖點。PLC自動執(zhí)行后處理程序。

（c）緊急停車

由于發(fā)生緊急事故，導致熱媒爐停車，需按下控制柜前的"緊急停車"按鈕。PLC不但會自動執(zhí)行后處理程序，還會執(zhí)行停風機、油泵、熱媒泵的操作。

2. 熱媒爐負荷調節(jié)畫面

熱媒爐負荷調節(jié)包括5個調節(jié)回路：助燃風調節(jié)回路、油量調節(jié)回路、煙氣殘氧調節(jié)回路、熱媒總管出口溫度調節(jié)回路。為便于操作，將這些調節(jié)回路置于一畫面中"負荷調節(jié)"（見圖3）。

圖3 負荷調節(jié)實施界面

（1） 風量、油量調節(jié)回路

手動調節(jié)：PLC在上電后，調節(jié)回路自動鎖定在手動狀態(tài)。若要從其他控制狀態(tài)切換至手動調節(jié)，只需用鼠標點"手動"鍵，此時"手動"鍵變成灰色，而其他控制方式鍵恢復原狀綠色，表示下次可切換狀態(tài)，在狀態(tài)顯示區(qū)內顯示"手動"。手動調節(jié)時，只需從"MV："的數(shù)據(jù)區(qū)內輸入所需要的MV值，并按"確認"鍵。

自動調節(jié)：按下"自動"鍵，調節(jié)方式即會從其他控制方式切換至"自動"狀態(tài)，"自動"鍵變灰色，"手動"鍵變綠色，表示下次可切換的狀態(tài)為"手動"。SP值的給定有兩種方式：一種是直接人為給定SP值，可通過數(shù)字鍵盤在"SP："的數(shù)字輸入?yún)^(qū)域輸入所需SP值，或直接拖動條狀指示欄內的SP指示器設定，即內給定；另一種是在熱媒總管出口溫度調節(jié)回路選擇"自動"、"定燒"控制方式時，風量、油量的SP值由熱媒總管出口溫度回路計算外給定，不需操作人員設定。

（2） 熱媒總管出口溫度調節(jié)回路

在此調節(jié)回路畫面中，有兩種控制方式："自動"、"定燒"。

"自動"控制方式：在負荷調節(jié)畫面熱媒溫度調節(jié)回路中按"自動"鍵。油量、風量的SP值由熱媒出口溫度調節(jié)回路外給定，顯示"自動（外）"狀態(tài)，不需操作人員設定，熱媒爐控制系統(tǒng)即投入全自動運行狀態(tài)。此時，只需操作人員在熱媒溫度調節(jié)回路的SP數(shù)據(jù)區(qū)輸入所需設定值即可。

"定燒"控制方式：在負荷調節(jié)畫面熱媒溫度調節(jié)回路中按"定燒"鍵。油量調節(jié)回路顯示為自動狀態(tài)，風量調節(jié)回路顯示為自動（外）狀態(tài)，氧量默認設置為修正狀態(tài)。油量的設定值由操作人員通過數(shù)字鍵盤在"設定值SP："的數(shù)字輸入?yún)^(qū)域輸入所需SP值，風量設定值由燃油流量調節(jié)回路比例計算外給定，不需人為輸入。

（3） 煙氣殘氧調節(jié)回路

此回路設有"修正"、"不修正"兩種狀態(tài)，在熱媒總管出口溫度調節(jié)回路投入"自動"、"定燒"控制方式后，此回路自動投入"修正"控制，進行殘氧修正，按"不修正"按鈕即可將殘氧修正摘除。

（4） 畫面其他功能

PID參數(shù)修改：管理員以上級別登陸有權限修改PID參數(shù)。"實時趨勢"：顯示相應回路PV、SP及MV值的實時曲線。注意：參數(shù)修改后要按相應回路的"輸入"鍵將PID參數(shù)寫入回路參數(shù)區(qū)方可起作用。

3. 油壓、油溫調節(jié)回路畫面

此兩個調節(jié)回路置于"負荷調節(jié)"畫面中。油壓、油溫兩個調節(jié)回路均采用單回路控制方式，只有"手動"、"自動"兩種控制方式，其中，"自動"狀態(tài)即由操作人員在"SP"數(shù)據(jù)區(qū)上輸入設定值?？刂品绞郊案鲄?shù)的修改等同上。

4. 其他功能

（1） 熱媒爐參數(shù)設置畫面（畫面顯示圖略）

從主畫面上選擇"參數(shù)設置"，可進入系統(tǒng)參數(shù)設置的畫面。此畫面為報警參數(shù)設置，只有管理員級別以上登陸方可修改。

（2） 報警畫面

在報警畫面中查閱報警記錄，報警畫面中共有兩幅報警表格：當前報警及歷史報警。

（a） 當前報警：顯示當前報警點，最新報警點位于表格最上方。當系統(tǒng)出現(xiàn)報警點時，控制柜報警音響進行報警，報警和聯(lián)鎖音響聲音不同以便操作人員區(qū)分。系統(tǒng)報警后，操作人員先按屏幕上消音鍵消音，然后查找原因排除故障。

（b） 歷史報警：在此表格中記錄所有出現(xiàn)過的報警點，最新報警點位于表格最上方；表格中紅顏色字體為出現(xiàn)報警時記錄。黑顏色為報警點消失時的記錄。

圖4 報警清單

（3） 歷史趨勢畫面

系統(tǒng)所有主要運行參數(shù)在圖5、圖6中均有顯示，便于操作人員進行觀察記錄，并可查詢以前各時間各個記錄數(shù)據(jù)。

圖5 歷史趨勢圖

圖6 歷史數(shù)據(jù)報表

（4） 報表畫面

（a）實時報表畫面

在上位機控制系統(tǒng)中，針對每套熱媒爐系統(tǒng)及外圍系統(tǒng)的各個重要參數(shù)，系統(tǒng)在實時報表中作實時記錄，操作人員可根據(jù)不同的時間點隨時進行實時報表的打印，以便掌握任意時刻的系統(tǒng)運行參數(shù)。

（b）日報表

每一小時系統(tǒng)會將控制系統(tǒng)中所有測量值存儲在報表中，從每個工作日的零時記起，每日存儲一個文件記錄當日24小時運行數(shù)據(jù)。操作人員在準備查詢相應系統(tǒng)的報表文件時， 首先"刷新列表"，此時列表框調出系統(tǒng)存儲的記錄文件，文件以相應系統(tǒng)的名稱和日期組合，后綴名為".rtl"，當選中所要查詢的某日的報表文件時，列表框欄出現(xiàn)選中文件，此時點"報表查詢鈕"，所需報表即顯示在畫面的報表控件中。

（5） 其他功能

控制系統(tǒng)登陸在主畫面中，管理員和系統(tǒng)管理員登陸有效時間為30min，操作員登陸無時間限制。系統(tǒng)所有聯(lián)鎖點的解鎖開關及點火參數(shù)設在"啟停畫面"中。系統(tǒng)解鎖后會在畫面的頁眉中有相應的中文提示。

三、結論

組態(tài)王軟件與上位機的聯(lián)合使用成功地取代了原控制系統(tǒng)中的觸摸屏，在性能上，組態(tài)王軟件具有權限功能的設置。操作員只具有操作權限；管理員具有操作、參數(shù)修改、系統(tǒng)測試、解鎖等一系列高級權限；系統(tǒng)管理員除具有以上功能外還具有修改操作員、管理員登陸。但是組態(tài)王軟件由于自身限制，從機畫面中也可修改數(shù)據(jù)，但修改的數(shù)據(jù)是無法下傳到PLC中，而此時主機畫面中的數(shù)據(jù)還保持原有數(shù)據(jù)不變，造成主、從機數(shù)據(jù)不符。作為組態(tài)王的一個用戶，在體驗到它的超級功能的同時也體會到了國產(chǎn)軟件的局限性，希望組態(tài)王軟件的開發(fā)更注重系統(tǒng)應用的穩(wěn)定性。