基于DCS的锅炉控制系统设计

DCS控制系统设计

一．被控对象：

图1 锅炉设备工艺

二．工艺要求

燃料和热空气按一定比例送入燃烧室燃烧，生成热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽Ds,然后经过热器，形成一定气温的过热蒸汽D，汇集至蒸汽母管。压力为Ph的过热蒸汽经负荷设备调节阀供给生产设备负荷用。与此同时，燃烧过程中产生的烟气，除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，还经省煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气，最后经引风机送往烟囱，排入大气。

三．DCS选型

本控制系统选择浙大中控Webfield JX-300XP系统。

四．硬件

①控制站硬件

1.机柜：SP202

结构：拼装

尺寸：2100*800*600

ESD：防静电手腕

散热：两风扇散热

接地：工作接地，安全接地

2.机笼

电源机笼：四个电源模块，型号：XP521

I/O机笼：20个槽位，用于固定卡件

3.接线端子板

冗余端子板：XP520R

4.端子转接板

5.主控卡：XP243X

地址范围：2到127。

后备锂电池模块：JP2，保持参数不丢失。

6.数据转发卡：XP233

地址范围：0到15

7.I/O卡件

(a)I/O点数计算

Ⅰ.锅炉控制系统中数字量输入点数：

启动；停止；点火；手动关闭蒸汽阀

以上共计四个数字量输入。

Ⅱ.锅炉控制系统中数字量输出点数：

给风；1号风机；给燃料；2号风机；蒸汽阀

以上共计五个数字量输出。

Ⅲ.锅炉控制系统中模拟量输入点数：

汽包液位、温度、压力。

以上共有三个模拟量输入（为了使模拟信号可以远传，变送器均选择电压式）。

(b)卡件选择

Ⅰ.XP363：触点型开关量输入卡。8路输入，统一隔离。

Ⅱ.XP362：触点型开关量输出卡。8路输出，统一隔离。

Ⅲ.SP314X:电压信号输入卡。4 路输入，点点隔离，可冗余

Ⅳ.XP221：电源指示灯。

②操作员站硬件

1.PC机：

显示器；主机；操作员键盘，鼠标；操作员站狗；

2.Windows XP操作系统

3.安装Advan Trol-Pro实时监控软件。

③工程师站硬件

1.PC机

显示器；主机；工程师键盘，鼠标；工程师站狗

2.工程师站硬件可以取代操作员站硬件

3.Windows XP操作系统

4.安装Advan Trol-Pro实时监控软件

5.安装组态软件包

④通信网络

(a)信息管理网

通讯介质：双绞线（星形连接），50Ω细同轴电缆、50Ω粗同轴电缆（总线形连接，带终端匹配器），光纤等；

通讯距离：最大 10km；

传输方式：曼彻斯特编码方式；

(b)过程控制网络（SCnet Ⅱ网）

传输方式：曼彻斯特编码方式；

通讯控制：符合 TCP/IP 和 IEEE802.3 标准协议；

通讯速率：10Mbps；

节点容量：最多 15个控制站，32个操作站、工程师站或多功能站；

通讯介质：双绞线，50Ω细同轴电缆、50Ω粗同轴电缆、光缆；

通讯距离：最大 10km。

⏹SCnet Ⅱ网部件

部件型号：SP024（10Base 2网卡，细同轴电缆）

⏹主控制卡SP243X地址设置：

方法：使用拨号开关 SW2 的 S4、S5、S6、S7、S8 共五位用于设置本卡件的网络（SCnet Ⅱ）节点地址。拨在“ON”一侧时，表示“1”；反之，表示“0”。采用二进制码计数方法读数，其中自左至右代表高位到低位，即左侧（S4）为高位，右侧（S8）为低位。

网络码选择128.128.1, S4、S5、S6、S7、S8分别拨至：OFF、OFF、ON、OFF，即主控卡地址选择位2。

主控卡安装：HUB 必须可靠接地。

⏹通信接口卡SP244

RS-485规范：

连接方式：点对多，半双工方式

同步方式：主从应答方式

数据格式：1 位起始位，1 位停止位，8 位数据（RTU ）

奇偶校验：允许/禁止，奇/偶

通信速率：1200/2400/4800/9600/19200bps

端口数：1 个

连接电缆：带屏蔽 2 芯双绞线

SP244供电：+24V：＜80mA

SP244接线：SP244卡件安装在系统机笼内I/O卡件的任意槽位

⏹SCnet Ⅱ网络结构：细缆网络连接

节点距离：大于185m，小于500米。

不使用中继器：

费用少，对应网卡除具有 RJ45 接口外，还应有 AUI 接口；如果网卡只具有 RJ45 接口，为与粗同轴电缆收发器相连接，必须配有相应的转换器（或带有 AUI 接口的集线器）；如果网卡具有 AUI 接口，可通过收发器电缆直接与粗缆收发器的 AUI 接口相连；

⏹HUB配置基本原则

JX-300X 控制系统中，主控制站上必须采用架装的方式固定两个互为冗余的 16 口HUB；

⏹SBUS总线

SBUS 总线分为两层：

第一层为为双重化总线 SBUS-S2。SBUS-S2 总线是系统的现场总线，物理上位

于控制站所管辖的 I/O 机笼之间，连接了主控制卡和数据转发卡，用于主控制卡与数据转发卡间的信息交换。

第二层为 SBUS-S1 网络。物理上位于各 I/O 机笼内，连接了数据转发卡和各块 I/O 卡件，用于数据转发卡与各块 I/O 卡件间的信息交换。SBUS-S1 和 SBUS-S2 合起来称为JX-300X DCS 的 SBUS 总线，主控制卡通过它们来管理分散于各个机笼内的 I/O 卡件。SBUS-S2 级和 SBUS-S1 级之间为数据存储转发关系，按 SBUS 总线的 S2 级和 S1 级进行