控制系统及其在循环流化床锅炉控制中的应用

WebField ECS-100控制系统及其在循环流化床锅炉控制中的应用

郭旭王文青陈亮

【摘 要】文中论述了浙江中控技术有限公司的WebField ECS-100控制系统的软硬件组成与功能特点；结合循环流化床锅炉的特点，介绍了WebField ECS-100控制系统在130t/h循环流化床锅炉燃烧控制中的成功应用实例。

【关键词】WebField ECS-100，控制系统，循环流化床锅炉。

Abstract：In the article, we discuss the component of hardware, software and functional characteristics of WebField ECS-100 control system of Zhejiang Technology Co., Ltd. And combining with the characteristics of CFBB, introduce the successful application of WebField ECS-100 control system in the 130t/h CFBB.

Key words：WebField ECS-100， Control system，CFBB

【中图分类号】TK32

1引言

WebField ECS-100控制系统是浙江中控技术有限公司（简称浙大中控）开发的基于Windows2000操作系统的自动控制系统，是浙大中控推出的全新一代基于Web技术的网络化控制系统, 采用 Web 化体系结构，突破了传统控制系统的层次模型，实现了多种总线兼容和异构系统综合集成的“网络化控制系统”。它由Pro2.50组态软件包及WebField ECS-100相关硬件两部分组成。

2.Pro2.50软组态件包

Pro2.50软件包是浙大中控开发的基于Windows2000操作系统的自动控制应用组态软件平台，Pro2.50软件包成功将系统组态与监控软件组合在一起，在SUPCON WebField　ECS-100集散控制系统（Distributed Control System—DCS）中完成系统组态、数据服务和实时监控功能。

2.1 Pro2.50软组态件的特点

Pro2.50组态软件作为浙大中控的新一代组态软件具有以下特点：

(1) 采用多任务、多线程，32位代码，具有良好的开放性能，系统组态结构清晰，界面操作方便；

(2) 报表功能灵活，应用简捷，并具有二次计算能力，实时和历史趋势操作灵活，支持历史数据离线浏览。

(3) 强大的报警管理功能，可以分区分级设置；

(4) 提供基于API接口的多种数据访问接口，支持ModBus；

(5) 在网络策略和数据分组的基础上实现了具有对等C/S模式特征的操作网络服务，成功有解决了C/S模式下由于服务死机而产生的网络瘫痪现象；

2.1 Pro2.50软组态件的构成与功能

Pro2.50组态软件包可分成两大部分如图1所示，一部分为系统组态软件，包括：用户授权管理软件（SCReg）、系统组态软件（SCKey）、图形化编程软件（SCControl）、语言编程软件（SCLang）、流程图制作软件（SCDrawEx）、报表制作软件（SCFormEx）、二次计算组态软件（SCTask）、ModBus协议外部数据组态软件（AdvMBLink）等等；另一部分为系统运行监控软件，包括：实时监控软件（AdvanTrol）、数据服务软件（AdvRTDC）、数据通信软件（AdvLink）、报警记录软件（AdvHisAlmSvr）、趋势记录软件（AdvHisTrdSvr）、ModBus数据连接软件(AdvMBLink)、OPC数据通信软件（AdvOPCLink）、OPC服务器软件（AdvOPCServer）、网络管理和实时数据传输软件（AdvOPNet）、历史数据传输软件（AdvOPNetHis）等。

系统组态软件通常安装在工程师站，各功能软件之间通过对象链接与嵌入技术，动态地实现模块间各种数据、信息的通讯、控制和管理。这部分软件以SCKey系统组态软件为核心，各模块彼此配合，相互协调，共同构成了一个全面支持SUPCON WebFeild系统结构及功能组态的软件平台。系统运行监控软件安装在操作员站和运行的服务器、工程师站中，监控软件构架如图2所示。

图1 系统组态软件构架

图2 监控软件构架

3. WebField ECS-100系统硬件与网络

WebField ECS-100采用新型的Web化体系结构，融合了最新的现场总线技术、嵌入式软件技术、先进控制技术与网络技术，实现了多种总线兼容和异构系统综合集成的“网络化现场智能控制系统”。

3.1 WebField ECS-100硬件特点

WebField ECS-100控制系统作为新一代网络化智能化控制系统它的硬件具有以下特点：

(1)优越的可靠性和稳定性

WebField ECS-100控制系统实现了I/O通道级别的冗余，并能根据设备重要程度灵活选择冗余与否，使得系统获得了保障生产安全与节省用户投资的和谐统一；

WebField ECS-100控制系统系统采用机架式结构，支持热插拔，更换方便，散热性能好图3、图4、图5。硬件采用工业级芯片，精简指令集，执行效率高，稳定可靠。

图3 WebField ECS-100控制系统的机架结构

图4 WebField ECS-100控制系统的主控制器

图5 WebField ECS-100控制系统的I/O卡件

WebField ECS-100控制系统安全的在线下载及模块的热插拔功能，既有效降低了投运期间的工作量，又保障了投运期间的安全；端子板和卡件分离技术，使系统与现场实现了真正意义上的隔离；同时系统I/O通道采用点点隔离设计，使得故障面不易扩大，可以克服因串扰产生的大面积故障，避免造成停机停产。

WebField ECS-100控制系统整个网络可以配置冗余的数据库服务器，操作站间可通过第三层操作网进行数据交互，在该操作网上实现操作站之间包括历史趋势，历史报警，操作日志，实时报警等的实时数据通信和历史数据查询，实时数据可以通过控制策略设置为通过操作网进行，也可以通过控制策略设置为不通过操作网直接进入操作站。这种对等的C/S模式网络控制结构方式不但成功有解决了C/S模式下由于服务死机而产生的网络瘫痪现象而且有效的减轻了控制网络的负荷。

(2) 系统良好的开放性

浙大中控的WebField ECS-100控制系统能提供诸如Profibus-DP、Profibus-PA、OPC、MODBUS、HOSTLINK、DDE、CDT、103规约、104规约、自定义协议等多种通讯解决方案。

(3) 支持无条件在线下载功能，别外还可以方便实现工业现场控制的远程化、区域化。

3.2 WebField ECS-100网络结构

浙大中控的WebField ECS-100控制系统采用三层的网络结构见图6，新增操作网架构，专门用于历史数据与第三方数据传输，减轻控制网络负荷；是实现全厂数据综合管理的重要信息通道；轻松实现具有对等C/S特征的操作网；很好的解决了DCS死机，网络阻塞等问题。

图6 WebField ECS-100控制系统的网络结构图

4 WebField ECS-100控制系统在循环流化床锅炉燃烧控制中的应用

4.1 项目简介

某热电厂规划建设三台130t/h循环流化床锅炉，配两台25MW抽凝汽轮发电机组。机组主要以供热为主体。该项目锅炉为无锡锅炉厂生产的循环流化床锅炉。该项目汽机为南京汽轮机厂生产的次高压，高温，单缸，双抽凝汽式汽轮机。控制系统采用的是浙大中控的WebField ECS-100分散控制系统，来实现生产过程状态监视，运行操作，过程控制，事件报警，联锁保护等功能，并负责与各个子系统的PLC通讯

在该项目中系统共分为5个控制站：分别为1#锅炉控制站（CS1）、2#锅炉控制站（CS2）、3#锅炉控制站（CS3）、1#汽机控制站（CS4）、2#汽机及公用控制站（CS5、CS6），设计I/O点数为2200点，系统实际容量为2500点。一个异构通讯控制站：与国电南自电气系统的数据通讯。

8个操作站：1＃锅炉操作员站（OS132），2＃锅炉操作员站（OS133），3＃锅炉操作员站（OS134），1＃汽机操作员站（OS135）,2＃汽机操作员站（OS136），公用系统操作员站(OS137)。2个工程师站：工程师站兼数据服务器站1（ES130），时钟服务器兼数据服务器站2（ES131）。

5个辅助柜（AC1、AC2、AC3、AC4及AC5）：AC1作为电源分配柜的空开布置以及1#锅炉控制站辅助设备布置；AC2放置2＃锅炉控制站辅助设备；AC3放置3＃锅炉控制站辅助设备；AC4放置1#汽机控制站辅助设备；AC5放置2#汽机和除氧器减温器部分辅助设备。

4.2 自动投运情况

该项目汽水与一次风二次风自动均正常投入，由于没有安装炉前称重给煤机，入炉煤量不能实时计算，为给煤自动投入带来了困难，经过对现场情况观察分析，决定采用预测串级控制方案根据主汽压力对给煤量进行控制。对主蒸汽压力进行预测处理，对床温采用了模糊规则控制，将预测后的主蒸汽压力与炉膛温度组成串级预测的PID控制，床温模糊规则控制作为前馈进入系统。

经过现场对PID参数调试取得良好的效果，在锅炉正常运行的情况下，集汽箱压力由8.1MPa阶跃到8.5MPa，预测压力的输出曲线见图7，集汽箱压力能够较好的跟踪设定值，超调0.15MPa左右。

图7预测压力的输出曲线

５结束语

浙江中控技术有限公司的WebField ECS-100控制系统克服了以前控制系统的不足，结合了AdvanTrol3.16与SupView软件的优点，功能更加强大，组态界面更加灵活方便，在几百台循环流化床锅炉控制中能得成功应用，投运结果表明WebField ECS-100控制系统操作灵活方便，安全可靠稳定。

参考文献

[1] WebField ECS-100控制系统说明书及技术资料[Z]. 浙江中控技术有限公司, 2005

[2] 曹坤龙．等．从法国Gardanne250MW CFB锅炉看循环流化床燃烧技术的发展[J]_东北电力学院学报，2001，21（1）：8

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