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Wincc软件在济南将军烟草集团链条炉中的应用

Wincc软件在济南将军烟草集团链条炉中的应用

2005/11/7 13:57:00
一、摘要:
  本文系统地叙述了控制系统Wincc软件及网络控制技术应用,介绍了Wincc软件实际应用的功能和开发及工程括况。

二、关键词:
  Wincc 网络 功能 控制

三、概述:
  过去国内主控系统都普遍采用DCS技术,包括除灰系统、除渣系统、化水系统、输煤系统等采用的是独立、分散的常规控制系统,由于各系统工艺有其不同的特性,所以采用的控制系统配置不同、技术水平、监控方式各异,这就势必对每个系统都需配备相当的运行人员,使劳动生产率不能进一步提高。因此,在系统中采用网络控制技术,用先进、成熟、可靠的技术来实现更新换代是时代发展的必然趋势。
  济南锅炉工程采用上位机+PLC网络监控方式,自动化水平有较大的提高;使系统的监控水平逐步提高。控制系统全部采用上位机、可编程控制器(西门子PCS7—300)、网络控制方式,结合工艺系统和地理位置的情况组成两个网络控制系统,监控软件采用西门子公司的Wincc版本(运行版和开发版)。

四、Wincc应用软件包的主要特性:
  上位机的监控软件采用西门子公司的Wincc版本,它是基于多任务,多平台,实时性好,开放性好的集成软件包。Wincc软件包含了大量强大的图形化工具,允许用户能够快速直观地建立面向过程的实时窗口,使用户能够快速简单地开启系统,而且Wincc软件提供了工业界最为强大的功能,包括实时过程的监视和监督控制,报警和报警管理,历史趋势,统计过程控制,基于用户的安全系统,方便的系统扩展,网络等。它集成了COM/DCOM、OPC、VBA、ActiveX等最先进的现代软件技术,使所有的应用组件都有可以无缝集成到一个系统中,并且数据可以很方便地在网络上共享。Wincc包括两个全集成的环境,组态环境和运行环境,它提供了开发和显示的画面,调度报表和C语言程序,并与实时数据交互工作,组态提供了所有图形,文本,数据及动态和趋势图形工具,通过这些工具生成容易操作和理解的画面,在运行和组态环境之间可快速完成测试对画面的修改,同时保持实时报警和数据采集。

五、工艺系统的控制主要功能及网络结构配置:
  1、网络结构及主要设备的配置:
  网络系统配置二台工控机,并且互为备用,配置为PⅢ500以上,内存256M、40G硬盘、CP5611网卡、标准键盘+鼠标AM-SA85-032通讯网卡等,显示器采用21英寸直角平面1280×1024彩色CRT。操作系统为Windows 2000 SP5,监控软件Wincc版本(运行版和开发版)。
  2、工艺流程的控制主要实现的功能:
  a、 在两个系统的上位机上运行人员可进行系统控制的自动、半自动、单操基本监视和操作。
  b、 CRT画面显示工艺流程及测量参数及控制方式的选择,参数越限报警、系统故障诊断、报警、顺序运行、参数的成组显示,当参数越限报警,控制对象故障或状态变化以及控制系统故障报警时,以红色闪烁显示报警所在位置,直到操作人员确认。
  c、在手动方式下操作员启停电机、 开关阀门及其他设备时,提供了操作指导画面。
  d、现场设备故障,影响程控前进时, 在运行人员干预下进行跳步操作,设备处于就地操作方式时,PLC自动闭锁对该设备的操作。
  e、上位机中均有完整的系统组态,数据库管理, 程控逻辑编程和系统调试功能,运行人员能直接调出各种所需的汉化画面。
  f、CRT屏幕上显示任一画面(包括实时参数)的响应时间小于2秒, CRT 画面刷新每秒一次。在系统总画面中通过按钮可调用各子系统的一览画面,在各子系统一览画面再可进入工艺过程操作画面。而在操作画面中设有回到系统总画面的按钮,方便运行操作。
  G、历史趋势图显示;用Wincc的历史数据显示功能,可查看各系统的实时值、历史数据值、统计值,可对曲线进行放大、缩小、打印等。
  H、报表制作及打印功能:可根据用户的要求自动生成日报表、月报表以及其他表格,同时选择画面上的打印按钮打印画面及报表。报表保存时间根需要确定。
  I、设置了基于用户的安全系统和系统安全性应用程序,安全系统可保护Wincc文件、重要的程序、操作显示画面和配方、数据库模块。系统安全性应用程序包括安全配置和登录两种程序。操作人员登录程序,输入姓名和密码。在登录后,操作人员才能访问权限允许范围内的操作。

六、系统软件的应用及开发:
  WINDOWS 2000 是微软公司推出的网络操作系统,具有稳高效、不容易崩溃等良好特性,适合监控系统运行时要求稳定等要求。Wincc监控平台采用了开放式的结构,并运用了微软的一系统列工业标准技术,例如COM/DCOM、ACTIVEX控件等,在很短的时间内就可以开发出非常直观,十分有利于监控系统的集成开发。OFFICE是微软推出的集成办公软件,具有强大的报表汇总处理功能。为了确保Wincc的正常运行,在安装WINDOWS 2000后必须安装SERVER PACK5以上的版本的补丁文件。
  1、数据库及设备驱动的配置: Wincc软件提供与PLC等硬件设备的接口,可将数据从寄存器中读出。Set PG/PC Interface设备驱动程序采用cp6511(Plug&Play)网卡;在控制面板中设置选择PC/PPI cable Board1。Wincc数据库可从驱动程序映射表中检索数据,处理过程数据(包括指令)等。
  2、应用程序的配置: Wincc最重要的功能是为用户提供了可视化的窗口进行过程信息处理。Wincc在用户屏幕上提供的图形化过程信息,包括原始数据、计算数据、报警、变量字符串、点信息、趋势报警或变量状态。图形应用程序的核心是从数据库访问信息。为了直接显示数据,图形应用程序提供了多样性的链接方式,链接可以有多种格式及配置的灵活选择,对系统或过程数据进行显示。操作人员使用链接也能向数据库写数据。数据源来自Wincc数据库,这些数据传输可以是双向的。针对操作员设定只有运行的权限。
  3、报警的配置:本系统默认可容纳的最多报警数为200条。
  4、Wincc软件中的二次开发应用:
  4.1建立报表及打印功能:
  A、报表自动抄表功能:根据电厂提供的报表首先建立样板文件,按各报表和具体情况,用基于时间的调度程序来实现报表的自动抄表功能。
  B、 表汇总功能;在任一画面上按报表汇总按钮便可打开一幅图,在此可设置想查看数据的开始时间、结束时间,在按下确认时间选择按钮之后,便可在下拉列表框中选择想要查看的数据点。

4.2趋势图:系统中共有两种形式的趋势图:
  总趋势图:可以在一下拉列表柜中选择本系统中想要查看的点,同时进行和历史趋势的查看,并能对实时趋势的时间间隔,历史趋势的起止时间和时间间隔分别进行调整,在同一图表中可能同时查看多个点的趋势曲线,能方便地进行增点与减点的操作。
  实时趋势图:在图片的初始化时,我们将作为参数带入的节点设置为当前节点,以便显示其趋势曲线,在监控流程画面上点击实时趋势图,实时监视实时数据。

  4.3报警一览表:在报警一览表中可进行确认单个报警、删除单个报警,确认所有报警、删除所有报警的功能,当从某一画面打开报警一览表时,只显示与本画面有关的报警,实现方式:在配置模式下,双击报警一览表中的报警汇总控件,在表单中设置过滤条件,即需查看的相应报警区,为了实现显示报警的监控流程图画面的功能,在添加数据点时,须在报警扩展字段中填写相应的监控画面图的图形名称,此功能才能实现。
  Wincc软件的结构是开放式的,它所用到的协议驱动程序可由用户自己开发。通过该软件可以监控水煤灰的所有设备,但由于操作员站放在控制室内,所以有必要将一些重要的运行参数,送至操作员站进行监视;运行方式为Wincc启动即时启动通讯程序。目前该通讯正常。DCS系统对水煤灰接口软件通讯协议要求如下:
  采用cp6511通讯参数设置:特率9600,奇校验,8位数据位,1位起始位, 1位停止位。数据帧格式:要求发送方连续不断地发送数据。

七、控制系统功能:
  1. 给水调节:汽包给水调节是整个控制系统中比较难控制的一个环节,在这个控制中,影响汽包水位的参数比较多,其中最关建的有蒸汽流量,给水流量两个参数。由于现场对蒸汽压力变化范围的要求比小,当汽包中水位变化较大时,对蒸汽压力影响较大,不符合现场工艺要求,因此,在设计时,我们采用了PID调节。为了满足工艺要求,我们把汽包水位作为主调节对象,把给水阀作为被控机关,通过闭环调节来实现汽包水位平稳。为使汽包水位总处于中间位置,我们把PID的死区设置为 –8 ~ 8的范围内进行调节,为使给水波动小,经过反复试验后,我们把PID的积分常数设置为30s,积分常数设为2,比例常数设为5。经过一段时间的试运行,该给水调节系统基本满足运行要求。
  2. 蒸汽压力调节:蒸汽压力是现场运行中重要考核的参数之一,蒸汽压力的大小直接影响到车问的生产,因此它的压力范围只充许在1 ~ 1.05Mpa的范围内进行变化,误差范围不超过5%。对蒸汽压力对象来说,影响它的直接因素是炉膛温度,而实质影响它的是给煤量和鼓风机风量。由于现场供给燃料为煤块,它的燃烧过程具有持续性,且煤质有优劣性,因此燃烧过程中所释放的能量变化较大,当采用PID前馈控制时,由于压力范围小,调节达不到所要求的节能效果。经过一段时间的手动操作运行观察和运行人员的运行经验所得的数据我们决定采用仿模糊控制方法,把控制对象蒸汽压力分隔成若干小的部分,对每一个小的部分进行程序罗辑判断控制,使给煤量和给风量随时跟随每部分的压力来控制,从而实现整体的优化控制。经过一段时间的运行,不但压力范围控制满足工况要求,而且节能郊果明显,光电能每天就节约200多元。
  3. 负荷调节:因烟厂的特殊性,锅炉为制烟丝车间的辅助设备,从而使它输出的蒸汽流量极不稳定,变化范围大,且变化频繁。为了保证正常运行,并从能源节约的角度出发,我们采用随动跟随控制,使鼓风机跟随蒸汽流量实时控制。
  4. 炉膛负压调
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