冗余技术在焚烧炉控制系统中的应用
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第 ２期
黄琦兰等． 冗余 技 术 在 焚 烧 炉 控 制 系 统 中 的应 用
１ ９ １
冗余 技 术在 焚 烧 炉 控 制 系统 中的应 用
黄 琦 兰 陈 智 宇 张 洪 志
（ １ ． 天 津 工 业 大 学 电气 工 程 与 自动 化 学 院 ； ２ ． 大港 油 田原 油 运 销 公 司 ）
产 生 的废油 经燃 油定 量泵 增压 后经 由燃烧 器 进入
效的方 法之一 。冗余 即通 常所说 的热 备 ， 一 般是
双机热 备 ， 在少 数情 况 下 甚 至需 要 多机 热 备 ， 冗 余
技术一 般 都 是通 过 软件 或 硬 件 冗 余 技 术 实 现 的。
冗 余技术 的 目的是 使 系统 在运 行 过 程 中不 受局 部 故障 的影 响 ， 允许 在不停机状 态下 对控 制系统 进行
作者简介 ： 黄琦兰（ １ ９ ６ ６ 一 ） ， 副教授 ， 从 事 工 业 自动 控 制 的 研 究 ， ｅ ｚ ｙ ９ ８ ７ ０ ＠１ ６ ３ ． ｅ ｏ ｍ。
ｌ ９ ２
化
工
自 动
化
及 仪
表
第 ４ ４卷
区， 为了保 证废 油 流量 连续 稳定 ， 保 证燃 烧器 的正 常燃烧 ， 燃 烧器 所 用 的废油 都 来 自于废 油储 罐 ， 燃 料系统 中装有 压 力 指 示 、 流量 控 制 及缓 冲罐 上 设 液位指 示 等 ， 保 证 系 统 的 安 全 运行 。其 中燃 烧 设 备 选 用全 自动 废油 燃烧 器 。燃 油 由定量 泵计 算 后
中图分类号
Ｔ Ｈ ８ ６ ２ ． ７
文 献标 识码 Ｂ
文 章 编 号 １ ０ ０ ０ — ３ ９ ３ ２ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ２ － ０ １ ９ １ ０ － ４
随着 自动 化技 术 的快 速 发展 和 现代 工 业规 模 的不断 扩大 ， 工业 生产部 门对 装置 控制 系统 的可靠 性提 出了更高 的要求 。在 工业 生 产 的恶 劣环 境 下， 偶 尔会 出现 设备 、 通 信和 软件运行 故 障 ， 如果 自 控系统 故障 ， 那 么在生产 中造 成 的损失 可能是 非常 巨大 的。冗余技 术 是提 高 控制 系 统 可靠 性 的最 有
进 入 高速 旋转 的转 杯 ， 以油 膜 形 式 甩 出 杯 唇 ， 在由
监 控 和程序 下 载 ， ＭＰ Ｉ 通 信 是 连 接 主 站 控制 系统
Ｃ Ｐ Ｕ 和备站控 制 系统 Ｃ Ｐ Ｕ的数 据 同步线 ， 主 站 与
从 站使 用 Ｐ ｒ ｏ ｉ ｆ ｂ ｕ ｓ 通 信 方 式 。系 统能 够 实 现 ４个 方 面 的冗余 ： 主机 架 电源 冗 余 、 Ｐ Ｌ Ｃ处 理 器 冗 余 、
焚 烧炉 ， 废 水经 过 泵 的 加 压后 由废 水 喷 嘴雾 化 之 后 也进 入焚 烧 炉 ， 废 油 和废 水 充 分 燃 烧 后 产生 的
高 温 烟气首 先经 过省 煤器 预热 水后再 经 过余 热锅
炉， 使余 热 锅 炉 产 生 高 温蒸 汽 后 从 烟 囱排 出 （ 图
１ ） 。
Ｐ ｒ ｏ ｉ ｆ ｂ ｕ ｓ 现场 总 线 网络 冗 余 和 Ｅ Ｔ ２ ０ ０ Ｍ 站 的通 信 接 口模 块 Ｉ Ｍ１ ５ ３ — ２冗 余 。在 开 始 时 ， 系 统一 般 默认 Ａ站 为 主 站 ， Ｂ站 为 备 用 站 ， 当 Ａ 站 中 的 相
风机 送 出的 风逆 向 冲刷 下 形 成 油 雾 ， 而 后 与 风 充 分混 合后 进 入燃 烧 室 燃 烧 ， 控 制 系统 根 据 负 荷 的 变化 对风 量／ 废 油量 进 行 自动 调 节 实 现 全 自动 燃 烧 。常温 空气 由鼓 风 机送 入 焚烧 炉 中。在 整个 流 程 中设 置 有 多 处安 全联 锁 ， 生 产要 求 控 制 系统 运 行必 须稳 定 可靠 ， 不 能 发 生 因 为 系 统 软硬 件 故 障 致使 焚烧 流 程 系统 停 机 ， 甚 至 整个 工 厂 的生 产 陷
笔 者基 于某 搬 迁 扩 建 项 目 的焚 烧 炉 控 制 系
统， 以ｓ ７ ． ３ ０ ０ Ｐ Ｌ Ｃ软冗 余 系 统 为 研 究 对 象 ， 介 绍
冗 余技 术在 工控 系统 中的应用 。
１ 工 艺 简 介
宁波 阿克苏 诺 贝 尔 过 氧化 物 搬 迁 扩 建 项 目， 使 用焚 烧炉 和 余 热锅 炉 处 理 废 水 和 废 油 ， 要 求 每 小 时至 少产 生 １ ０ ｔ 的蒸 汽 量 。在 上游 生 产 过程 中
入停 顿状 况 的严重 事 故 。 ２ 系统 冗 余 配 置
关 组 件 出现错 误 时 ， 系统 会将 控 制 权 自动 切 换 到
备 用 站 Ｂ中执 行 ， 此 时 Ｂ站 为 主 站 ， 而 Ａ 站 则 成 为备 用站 。可 见 ， 主站与 备站 是相 对 的 ， 并 不是设
定好 的 ， 这 种 切 换 过 程 包 括 电源 、 Ｃ Ｐ Ｕ、 通 信 电 缆
维修 。合理 的冗 余 设 计 是 保 证 控 制 系统 稳 定 、 安
全、 可靠 运行 的一种 行之有效 的方法 。
Hale Waihona Puke Baidu
图１ 废 油 废 水 处 理 流 程 简 图
焚烧 炉 系统 以废 油为 主要 燃料 ， 正 常开 车 时 ，
点 火材 料为 柴 油 ， 装 置 区所 有 的燃 料 均 来 自界 外
摘
要
基 于 某 焚烧 炉 的 工 艺 流 程 和 控 制 要 求 ， 通过配置电源模块、 Ｃ Ｐ Ｕ模块 、 冗余 模 块 、 通 信 模 块 及 相
关Ｉ ／ ０ 模 块等硬件 ， 并进 行 软件 组 态 ， 实现 了焚 烧 炉控 制 系统 的 冗 余 功 能 。 投 运 后 ， 既 满 足 了 焚 烧 炉 运 行 的安全标准 ， 又 提 高 了控 制 系 统 的稳 定 性 。 关 键 词 冗余 功 能 焚 烧 炉 ｓ ７ — ３ ０ ０ Ｐ Ｌ Ｃ
黄琦兰等． 冗余 技 术 在 焚 烧 炉 控 制 系 统 中 的应 用
１ ９ １
冗余 技 术在 焚 烧 炉 控 制 系统 中的应 用
黄 琦 兰 陈 智 宇 张 洪 志
（ １ ． 天 津 工 业 大 学 电气 工 程 与 自动 化 学 院 ； ２ ． 大港 油 田原 油 运 销 公 司 ）
产 生 的废油 经燃 油定 量泵 增压 后经 由燃烧 器 进入
效的方 法之一 。冗余 即通 常所说 的热 备 ， 一 般是
双机热 备 ， 在少 数情 况 下 甚 至需 要 多机 热 备 ， 冗 余
技术一 般 都 是通 过 软件 或 硬 件 冗 余 技 术 实 现 的。
冗 余技术 的 目的是 使 系统 在运 行 过 程 中不 受局 部 故障 的影 响 ， 允许 在不停机状 态下 对控 制系统 进行
作者简介 ： 黄琦兰（ １ ９ ６ ６ 一 ） ， 副教授 ， 从 事 工 业 自动 控 制 的 研 究 ， ｅ ｚ ｙ ９ ８ ７ ０ ＠１ ６ ３ ． ｅ ｏ ｍ。
ｌ ９ ２
化
工
自 动
化
及 仪
表
第 ４ ４卷
区， 为了保 证废 油 流量 连续 稳定 ， 保 证燃 烧器 的正 常燃烧 ， 燃 烧器 所 用 的废油 都 来 自于废 油储 罐 ， 燃 料系统 中装有 压 力 指 示 、 流量 控 制 及缓 冲罐 上 设 液位指 示 等 ， 保 证 系 统 的 安 全 运行 。其 中燃 烧 设 备 选 用全 自动 废油 燃烧 器 。燃 油 由定量 泵计 算 后
中图分类号
Ｔ Ｈ ８ ６ ２ ． ７
文 献标 识码 Ｂ
文 章 编 号 １ ０ ０ ０ — ３ ９ ３ ２ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ２ － ０ １ ９ １ ０ － ４
随着 自动 化技 术 的快 速 发展 和 现代 工 业规 模 的不断 扩大 ， 工业 生产部 门对 装置 控制 系统 的可靠 性提 出了更高 的要求 。在 工业 生 产 的恶 劣环 境 下， 偶 尔会 出现 设备 、 通 信和 软件运行 故 障 ， 如果 自 控系统 故障 ， 那 么在生产 中造 成 的损失 可能是 非常 巨大 的。冗余技 术 是提 高 控制 系 统 可靠 性 的最 有
进 入 高速 旋转 的转 杯 ， 以油 膜 形 式 甩 出 杯 唇 ， 在由
监 控 和程序 下 载 ， ＭＰ Ｉ 通 信 是 连 接 主 站 控制 系统
Ｃ Ｐ Ｕ 和备站控 制 系统 Ｃ Ｐ Ｕ的数 据 同步线 ， 主 站 与
从 站使 用 Ｐ ｒ ｏ ｉ ｆ ｂ ｕ ｓ 通 信 方 式 。系 统能 够 实 现 ４个 方 面 的冗余 ： 主机 架 电源 冗 余 、 Ｐ Ｌ Ｃ处 理 器 冗 余 、
焚 烧炉 ， 废 水经 过 泵 的 加 压后 由废 水 喷 嘴雾 化 之 后 也进 入焚 烧 炉 ， 废 油 和废 水 充 分 燃 烧 后 产生 的
高 温 烟气首 先经 过省 煤器 预热 水后再 经 过余 热锅
炉， 使余 热 锅 炉 产 生 高 温蒸 汽 后 从 烟 囱排 出 （ 图
１ ） 。
Ｐ ｒ ｏ ｉ ｆ ｂ ｕ ｓ 现场 总 线 网络 冗 余 和 Ｅ Ｔ ２ ０ ０ Ｍ 站 的通 信 接 口模 块 Ｉ Ｍ１ ５ ３ — ２冗 余 。在 开 始 时 ， 系 统一 般 默认 Ａ站 为 主 站 ， Ｂ站 为 备 用 站 ， 当 Ａ 站 中 的 相
风机 送 出的 风逆 向 冲刷 下 形 成 油 雾 ， 而 后 与 风 充 分混 合后 进 入燃 烧 室 燃 烧 ， 控 制 系统 根 据 负 荷 的 变化 对风 量／ 废 油量 进 行 自动 调 节 实 现 全 自动 燃 烧 。常温 空气 由鼓 风 机送 入 焚烧 炉 中。在 整个 流 程 中设 置 有 多 处安 全联 锁 ， 生 产要 求 控 制 系统 运 行必 须稳 定 可靠 ， 不 能 发 生 因 为 系 统 软硬 件 故 障 致使 焚烧 流 程 系统 停 机 ， 甚 至 整个 工 厂 的生 产 陷
笔 者基 于某 搬 迁 扩 建 项 目 的焚 烧 炉 控 制 系
统， 以ｓ ７ ． ３ ０ ０ Ｐ Ｌ Ｃ软冗 余 系 统 为 研 究 对 象 ， 介 绍
冗 余技 术在 工控 系统 中的应用 。
１ 工 艺 简 介
宁波 阿克苏 诺 贝 尔 过 氧化 物 搬 迁 扩 建 项 目， 使 用焚 烧炉 和 余 热锅 炉 处 理 废 水 和 废 油 ， 要 求 每 小 时至 少产 生 １ ０ ｔ 的蒸 汽 量 。在 上游 生 产 过程 中
入停 顿状 况 的严重 事 故 。 ２ 系统 冗 余 配 置
关 组 件 出现错 误 时 ， 系统 会将 控 制 权 自动 切 换 到
备 用 站 Ｂ中执 行 ， 此 时 Ｂ站 为 主 站 ， 而 Ａ 站 则 成 为备 用站 。可 见 ， 主站与 备站 是相 对 的 ， 并 不是设
定好 的 ， 这 种 切 换 过 程 包 括 电源 、 Ｃ Ｐ Ｕ、 通 信 电 缆
维修 。合理 的冗 余 设 计 是 保 证 控 制 系统 稳 定 、 安
全、 可靠 运行 的一种 行之有效 的方法 。
Hale Waihona Puke Baidu
图１ 废 油 废 水 处 理 流 程 简 图
焚烧 炉 系统 以废 油为 主要 燃料 ， 正 常开 车 时 ，
点 火材 料为 柴 油 ， 装 置 区所 有 的燃 料 均 来 自界 外
摘
要
基 于 某 焚烧 炉 的 工 艺 流 程 和 控 制 要 求 ， 通过配置电源模块、 Ｃ Ｐ Ｕ模块 、 冗余 模 块 、 通 信 模 块 及 相
关Ｉ ／ ０ 模 块等硬件 ， 并进 行 软件 组 态 ， 实现 了焚 烧 炉控 制 系统 的 冗 余 功 能 。 投 运 后 ， 既 满 足 了 焚 烧 炉 运 行 的安全标准 ， 又 提 高 了控 制 系 统 的稳 定 性 。 关 键 词 冗余 功 能 焚 烧 炉 ｓ ７ — ３ ０ ０ Ｐ Ｌ Ｃ