FameView组态软件在锅炉控制系统中应用

FameView组态软件在锅炉控制系统中应用作者：杨光明
来源：《城市建设理论研究》2013年第02期
【摘要】为了改变单纯依靠人工进行操作的传统冬季供暖模式，实现供暖锅炉全自动控制其运行的功能，FameView组态软件在锅炉自动控制系统中，配合其硬件系统、软件系统，能够实现对锅炉的运行全方位的控制，通过组态软件系统实现对锅炉运行动态监控、参数自动调整、自动报警等功能，最终达到人机交互、数据处理、实时反馈、全方位监控、经济运行的良好效果。

【关键词】组态软件；可编程控制器；变频器；自动控制
【中国分类号】TP29【文献标识码】A 文章编号：
随着工业自动化控制技术的发展，许多供暖锅炉还存在着由人工操作锅炉的运行模式，这种传统的方式既不能很好地进行平稳操作，也不能够随时监控锅炉运行温度、压力、流量等数据，安全生产难以监控和保障，工人劳动强度大，热效率低，煤耗大，环境污染严重。

采用的FameView工业数据监控系统软件，可以实现锅炉运行数据采集、过程监控、变频控制，从而达到锅炉运行稳定、适时调控、节煤环保的良好效果，因此利用工业组态软件能够实现锅炉运行的快速性、可靠性、准确性，用工控组态软件替代常规仪表、手动操作锅炉是今后发展的必然趋势。

一、锅炉自动控制系统的发展现状
随着科学技术和经济的发展，一些技术先进发达的国家从20世纪70年代就开始对锅炉工控系统进行了研究和应用，中国是从80年代才开始对加热炉进行计算机控制技术的研究工作，随着检测设备、仪器仪表、可编程控制器的应用，到了90年代末中国引进了国外先进设备，对供暖锅炉控制系统、工控系统、监控系统、仪器仪表系统、变频控制系统进行了改造，但是与欧美、日本等技术先进的国家相比存在一些差距，我们在逐步摸索研究中，通过对供暖自动化控制系统的改造和参数调整，使煤燃烧充分，达到降低成本、节约支出、改善用电环境、延长设备使用寿命的良好效果。

二、工控软件系统应用的重要意义
锅炉传统的控制方法是使用档板或阀门控制鼓风机、引风机，补水泵，循环水泵的流量，不考虑锅炉结构和燃烧工艺，没有考虑煤种、发热量、进风量，由于各个锅炉厂家生产工艺不同，蒸汽、水温需求量各异，要改变给煤量和配风量，以达到高效率燃烧很难控制，这种传统控制方法既浪费能源，又污染环境。

FameView组态全自动监控系统使燃煤锅炉改造后改造前相比节煤率约为3%～15%，提高了燃煤效率，节省了用煤，降低排烟浓度，避免冒黑烟的环境污染。

根据运行数据，其风机、水泵的节电率能够达到20%-60% 。

由于锅炉循环泵、补水泵、引风机、鼓风机、炉排全部采用变频控制，减少了起动的冲击流，延长风机、水泵、管件及锅炉设备的使用寿命。

锅炉运行的安全性能有了很大的提高，在中心监控机房，锅炉自动控制系统具有自检功能、数据反馈、温度和压力及流量自动报警功能，如果运行数据不再设定的安全范围内就会自动报警，值班人员能够实时监控锅炉设备运行情况，保障锅炉的安全使用，提高了设备的使用寿命。

三、FameView组态系统的组成
FameView组态软件系统是一套实现工业数据采集、过程监控、数据管理的高性能工业自动化软件，能够实现对锅炉运行、控制、监控、数据采集等功能，其构成见图1
图1锅炉自动控制系统组成
（一）软件系统
锅炉微机监控系统软件一般为集成型软件，包含3个子系统：
1、组态软件（FameView）。

2、数据采集及回路控制软件。

3、流量表寻检及网络数据服务软件。

这三个子系统有机结合，相互传递数据，完成对锅炉的监控和管理。

（二）硬件设备组成
温度传感器、压力传感器、流量传感器、电容式变送器、温度变送器、压力变送器、手操器、可编程控制器（PLC）、变频器、软启动、计算机和FameView工业数据监控组态软件组成。

1、电容式变送器：可以用来测量流量、液位，精确测量压差、压力。

2、温度变送器的组成：是将温度传感器元件（热电阻）与信号转换放大单元有机集成在一起。

温度传感器受温度影响产生电阻或电势效应，经过转换产生差动电压信号，此信号经放大器放大，再经电压、电流变换，输出与量程相对应的4—20mA的电流信号。

四、锅炉工控系统的主要特点
FameView组态工控软件应用在锅炉控制系统中，运行稳定、功能强大、通讯及运行速度快、动态模拟显示、操作简单，可以精确地监视、控制锅炉运行过程，监控设备运行状态，能够优化锅炉设备性能和实时锅炉运行数据资源管理。

1、系统能够对温度、压力、流量进行监控，并根据室外温度进行快速反应，提高生产效率，保障供暖用户热效率。

2、具有自动、手动独立操作运行模式，提高锅炉安全使用性能，当控制系统出现故障时，锅炉仍能正常运行，备有手动操作按钮，可利用操作控制台上的手操器等仪器、仪表进行手动操作，也可随时通过手动/自动切换开关将系统无扰动切换到仪表操作状态，仪表操作系统可在完全脱离计算机的情况下，实现对锅炉的常规调节。

3、FameView组态控制系统操作方便，数据传输准确。

根据室外温度传感器传输检测到的室外温度，通过系统软件就可以实现对变频器的运行频率进行调控，使炉膛温度、炉膛负压、管线进水、回水压力保持在设定值范围内波动，组态软件也能根据温度、压力、流量传感器采集反馈数据进行处理，从而控制变频器的运转频率。

五、锅炉工控系统的主要功能
锅炉工控组态控制系统具有高效节能，煤燃烧充分，热效率高，设备使用寿命长，操作便捷的特点、安全性能提高，具有自动报警功能和手动和自动转换装置。

1、具有数据监控和反馈功能，通过变送器、PLC实现与现场数据进行相连，将过程非控变量进行数据采集和预处理，进一步对实时数据加工处理，由变频器、传感器、变送器、执行机构等对电机进行控制。

2、能够实现锅炉过程控制，组态软件接受现场控制传来的信号，进行控制规律运算，然后将结果作为控制信号传送现场控制级的设备，主要由CPU、运算器、输入输出接口等组成。

3、能够实现过程管理功能，值班操作人员通过组态软件、控制系统实现对引风机、鼓风机、炉排、循环泵、补水泵等设备的控制，通过调整引风机、鼓风机、炉排的比例参数，实现对煤燃烧的热效率的控制。

4、组态软件具有完善的系统功能，具有手动、自动转换操控功能，炉膛压力自动调节功能，鼓、引风量自动调节、配比功能，温度自动调节功能，引风机、鼓风机、除渣机、炉排互锁功能，辅机故障联锁保护功能、锅炉变频恒压补水功能。

5、工控软件具备各种参数的显示、设置、报警、打印等功能，锅炉燃烧自动调节功能，根据负荷变化自动调节鼓、引风量，炉排转速等，使锅炉达到最佳经济运行状态。

六、应用锅炉工控系统的主要优势
FameView组态软件通过工业控制机，利用局域网送入主机ＣＰＵ板，完成锅炉的数据采集、通讯处理、图形显示、生产工况的监视、燃烧系统的综合模糊控制、故障报警、事故处理与事故追忆等功能。

1、适应环境性强，工控机配置独特的先进组态软件，能够适应高温度、高粉尘、强振动的恶劣环境，电磁干扰强，具有很高的可靠性。

2、安全性能高，能够对锅炉运行数据进行全面监控，全方位的锅炉测点布置，安全连锁控制功能，强大的信息处理能力，智能安全运行及报警功能，增强了系统的自保能力，大大提高了锅炉运行的安全性、运行管理规范性和自动化系统的可靠性。

3、能够降低运行成本，提高煤充分燃烧效率，现高效经济运行，根据室外温度通过组态软件自动控制给煤量和风量配比，稳定负荷、流量、压力，使锅炉各项设备运行到最佳状态，降低了总体能耗。

;4、方便操作、系统配置灵活。

在监控中心通过控制操作台上的手操器、控制按钮、计算机上的模拟流程图，操作人员可以根据工况进行参数调整。

能够对锅炉系统进行静态、动态的智能分析判断，具有极限报警保护功能，具备循环泵联锁保护功能，并发出报警，能够保障锅炉自动、安全、可靠运行。

5、具备实时测控功能，可对锅炉运行参数进行实时监控，并对越限参数进行声光报警指示和记录，由于变频器的调节性能优于电动执行机构，从而减少了因电动执行机构的非线性造成的大气污染和热能损耗。

参考文献：
[1] 工业锅炉控制系统的现状和发展前景，段明祥，《机械与电子》，1990年第06期
[2] 河北华信锅炉集团有限公司，锅炉自动控制系统主要技术特点，2011年02月
[3] 变频调速技术的进展，赵相宾、夏长亮，变频器世界，2006年12月
[4] 高压变频技术在盐化厂锅炉风机的应用，张晓瑞、彭传东，2006年12月
[5] 北京创联信科技有限公司，锅炉自动控制系统，2006年10月
作者简介：
杨光明（1972年12月--），男，四川省人，研究生学历，北京经济管理职业学院，基建办公室，电力工程师。