组态王在热管式锅炉监控系统中的应用

收稿日期:2004209221作者简介:刁　芬(1971-),女,辽宁瓦房店人,沈阳大学讲师;宋君烈(1946-),男,辽宁大连人,东北大学教授・第16卷第6期2004年12月沈阳大学学报
J OURNAL OF SHEN YAN G UN IV ERSIT Y Vol 116,No.6Dec.2004
文章编号:100829225(2004)0620018203
组态王在热管式锅炉监控系统中的应用
刁　芬1,宋君烈2
(1.沈阳大学信息工程学院,辽宁沈阳　110044; 2.东北大学信息科学与工程学院,辽宁沈阳　110004)
摘 要:介绍了油田注汽锅炉自动控制系统的基本结构,并且利用组态王作为开发平台,完成了锅炉监
控系统的软件设计・该系统能够实现趋势曲线显示、报表打印、故障报警,以及现场设备实时控制等功能,提高了锅炉监控的自动化水平・关　键　词:热管式锅炉;监控系统;组态王;自动控制中图分类号:TP 274 文献标识码:A
辽河油田采油厂注汽站锅炉原为热管式燃油锅炉,因燃烧燃油费用较高,而且原控制系统只对供水回路进行了闭环控制,对于其他的锅炉子系统并未进行有效的控制,同时,由于只是在现场使用PLC 进行控制,无法对锅炉运行的状态进行实时自动监测,只能靠人工在锅炉运行现场进行实际监视・因此,不仅增加了工人的劳动强度,而且监控水平低,使锅炉的运行成本较高,在人力、物力上造成了极大的浪费・鉴于上述原因,对该锅炉系统进行了技术改造・改造后的锅炉,仍采用原热管供热,采用上下位机结构的自动控制方式,下位机为Siemens S72300系列PLC ,负责对锅炉运行现场数据进行采集、处理以及对现场设备进行实时控制・上位机采用台湾研华工控机,用于在监控室中实现对现场设备的运行状态、现场重要运行参数的监视与实时控制・工控机中装有CP5611通讯卡,上下位机之间采用MPI 协议进行通信,完成将现场数据传输给上位机的任务・上位机监控软件采用北京亚控公司的组态王6・01作为开发平台・
1　组态王的功能特点
组态王是目前国内工控项目中采用较多的上位机监控软件包,它以Windows 98、Windows N T 、Windows XP 中文操作系统为其操作平台,充
分利用了Windows 的图形功能完备、界面一致性好等特点,该软件具有如下优点[1]:
(1)具有丰富的图库功能,可方便地构建各
种监控界面;
(2)提供了丰富的动画连接功能,用于将PLC 中传送来的锅炉现场数据进行各种效果显
示;
(3)提供了大量的设备驱动程序,在安装完
新设备后,只需要进行简单的设置,设备就可正常工作,无须再单独安装设备驱动程序;
(4)完善的命令语言功能,支持顺序执行、条件分支和循环结构,可用来开发较复杂的应用程序・
同时,组态王还具有强大的图形功能、支持数据库操作和配方管理等功能,极大地方便了用户使用,使得采用组态王开发工程项目与以往使用程序设计语言(例如VC ++等)相比,不仅缩短了项目开发周期,提高了系统开发的成功率和可靠性,而且也减少了开发费用・
2　监控系统的设计
2.1　监控系统的功能要求
监控系统用于完成如下的功能要求:
(1)现场数据的图形显示・锅炉运行状态可以通过动态流程图进行观察,流程图包括工艺流程、低压电器运行图、实时趋势曲线和历史趋势曲线图・
(2)数据管理功能・要保证锅炉在最佳条件下运行,数据的科学管理十分重要・数据管理包括对电能的消耗、水消耗和煤消耗进行统计和记录;输出蒸汽的干度、蒸汽压力以及排烟温度的统计
和记录;并根据上述参数实时计算能量输出、能源消耗、锅炉的热效率,并按班、日、月、年进行累计和打印,提高科学管理水平・
(3)监控管理・为保证锅炉安全运行,要对煤粉仓料位和温度、给水系统运行状况、输出蒸汽参数、灰罐料位状态、排烟温度、仪用空气压力以及变频器的运行状态等进行实时自动监控,当发生异常情况时,要及时发出报警信号,同时将报警时间、参数现行值和报警值记录到硬盘中,为系统分析提供依据・
2.2　监控界面的设计[2]
(1)系统控制主画面・系统控制主画面是登录到本系统的起始画面,由该画面的主菜单可以
进入系统所有画面,站负责人可以为其他人员配置操作级别・另外,日、月和年报表打印操作也在该界面完成
・锅炉控制系统主画面见图1・
图1　控制系统主画面
(2)设备调试主画面・对现场设备的控制有手动和自动两种方式,可以通过改变锅炉现场控制柜
上的选择开关的位置进行选择・选择手动方式时,可以由操作工人手动控制设备的启停;选择自动后,还可以对设备选择自动和调试两种工作状态・在自动工作状态下,设备完全由PLC 按照流程进行控制,不需要操作人员处理,即全自动・调试工作状态主要用于系统刚投入使用时要对现场设备进行频繁调试的情况下・在系统自动运行时,若想对某台设备进行单独操作,可以在设备控制界面下,按下调试按钮,使该设备由全自动工作状态变为调试状态,此时可以实现直接在上位机画面中用鼠标控制设备的启停・设备调试画面见图2・
(3)报警参数设置画面・在该画面上,操作人员可以设定报警参数的报警限・当设备及系统运行参数超过所设定的报警限时,就会发出参数异常报警・
(4)实时趋势曲线画面・实时趋势曲线画面主要完成锅炉运行过程中的一些重要参数,如炉膛负压、蒸汽压力、管壁温度、排烟温度、变频器输出频率等的实时曲线的绘制与显示・
(5)历史趋势曲线画面・本系统还设计了历史趋势曲线画面,其任务是完成对现场参数的历史趋势曲线的绘制与显示・历史画面供现场人员查看锅炉运行参数的历史趋势,
以便了解前一段时间生产状况或者对比最近一段时间的锅炉运行情况,也便于在系统出现故障时为查找故障提供更多的依据・
图2　设备调试画面
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1第6期 刁　芬等:组态王在热管式锅炉监控系统中的应用
(6)系统画面、低压配电图画面・系统画面用
来显示系统工艺流程、设备运行状态以及主要参
数的实时显示・低压配电图画面用于显示低压系
统配电图,以及主要设备的运行状态,用红色代表
设备运行状态,用绿色表示停机状态・
(7)变频控制画面・变频控制画面完成变频
器频率控制,与设备控制类似,频率控制也分为手
动与自动两种运行方式,选择手动方式后,可以旋
转控制柜上的电位器调节输出频率・选择自动后,
输出频率可以选择自动和调试两种工作状态:
①自动工作状态:输出频率完全由PLC按照流程
进行调节,不需要操作人员处理,即全自动运行・
②调试工作状态:在系统自动运行时,若要对某台
设备的输出频率单独进行调节,可以在该画面下,
按下“调试”按钮,直接控制变频器的输出频率・变
频控制画面见图3
・
图3　变频控制画面
3　结 语
目前,该系统已经成功投入辽河油田采油厂
注汽站锅炉的使用中,系统运行稳定,达到了预期
的设计效果・采用组态王作为监控软件的开发平
台,不仅缩短软件的开发周期,而且节约了开发成
本,收到了事半功倍的效果・
参考文献:
[1]孙旭霞・工业自动化通用组态软件2组态王的功能分析及应
用[J]・仪器仪表用户,2001,8(4):29-31・
[2]杜晓东・用组态王及VB开发泵试验软件[J]・甘肃科学学
报,2003,15(3):105-109・
Application of KingView in Monitoring and Controlling System of Tubular Boiler
DIA O Fen1,S ON G J unlie2
(1.School of Information Engineering,Shenyang University,Shenyang110044,China;2.College of Information Science& Engineering,Northeastern University,Shenyang110004,China)
Abstract:The basic structure of the automatic control system for the vapor2injected boiler used in the oil field is introduced.The software for the monitoring and controlling system is developed using K ingView as developing platform.This system has the functions of displaying the trend curves,printing reports, alarming for the abnormal condition,and real2time controlling for the equipments in the field,etc.The automation level of the monitoring and controlling of the boiler is improved by using this system.
K ey w ords:tubular boiler;monitoring and controlling system;K ingView;automatic control
【责任编辑　王立欣】02沈　阳　大　学　学　报 第16卷。