基于GE组态软件的锅炉自动监控系统

Abstract: The paper introduces boiler water processing automatic monitoring and controlling system with the use of the combination of industrial control computer, GE configuration software, PLC The system possesses such operation functions as data concentrative management, automatic control and fault diagnose, with which the system can ensure the continuous, stable and safe operation of the boiler. 
　　
Keywords: GE configuration software; PLC; automatic monitoring and controlling

1 前言 

　　计算机监控系统是采用集中监测、集中控制、集中显示、集中管理、集中保存的系统，融合了较先进的自动化技术、计算机技术、通讯技术、故障诊断技术和软件技术，广泛应用在化工、供暖、机械、供水、水处理等多个领域，在工业生产中发挥越来越显著的作用。在满足锅炉连续、安全、稳定的前提下，本文介绍了集工业控制计算机、组态软件、PLC（可编程控制器）、于一体的锅炉自动监控系统。

2 控制系统设计实施

    目前，对于供热系统计算机监控方式有两种不同的思路：一种方式是采用中央集中式监控方法；另一种是采用中央与现场分工协作的监控方法。前一种方法控制权集中在上位机，现场工作站只有测试仪表与执行机构，它的功能只是参数采集和上传，本身没有自动调控的决策功能。这种方法灵活性差，如发局部故障容易影响全局的正常运行，当通讯系统出现故障后，会造成重大影响。第二种方法是锅炉运行自动调节决策功能完全“下放”给现场工作站的一种自控系统，中央控制室即调度室只负责对各个工作站运行参数进行监视以及在必要的情况下修改设定参数。如果整个热网已经联网，还可以调控总供热量、总循环量以及热量调度。这种方法比较灵活，故障影响面小，也能满足“分户热计量”用户对供热系统变流量运行的要求。

    本例远程监控系统应用于小区内锅炉分散、整个热网不联网的情况，我们选择第二种远程监控方式。

    整个控制系统由一台总工程师站内的监控计算机、两台工程师站监控计算机，工程师站即调度室计算机监控系统，负责接收现场各站点传来的数据，存储并显示，以便操作人员查看和生成报表。总工程师站在必要的情况下，可由操作人员向现场各站点发送控制命令或修改参数。

    现场控制单元GE PACSystems RX3i PLC，并配以IC200MDL布尔变量输入输出模块、IC200ALG模拟数据输出模块和通讯模块相应执行机构组成锅炉监控系统示意简图如图1：

 
图1控制系统示意图

3 监控系统软件配置

    GE组态软件Cimplicity Machine Edition6.0是美国通用公司开发的是用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件。它能够在基于Microsoft 的各种32 位Windows 平台上运行,通过对现场数据的采集处理,以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案,在自动化领域有着广泛的应用。

　　其创新在于PLC 程序和上位机程序所用的中间变量有Excel 表的宏程序自动生成后，导入软件Cimplicity Machine Edition中免得每一个变量手动输入。

    监控系统主要功能从图1的登陆界面，输入正确的用户名和密码后进入系统监控画面
 

图1 系统登陆界面

    （1）、显示功能：工艺流程、测量值、设备运行状态、操作模式、报警等显示功能。显示一号锅炉燃烧运行过程中的如图2，形象生动描述了锅炉燃烧过程。
 

 
图2 一号锅炉燃烧运行过程参数监控

    （2）、报警处理和报表生成功能：记录报警发生时间、故障内容等信息,并对报警信息进行管理，系统输出打印日报表，并可查询历史报表如图3。

 
图3 系统参数报表

    （3）、历史趋势功能：对现场的压力、流量、温度、水位、频率、阀门开度等以实时曲线显示，并具有历史曲线查询功能。

    （4）、数据库存储与访问功能，实现Access历史数据库在每次系统运行时的自动创建并记录，以及现场数据的存储。

    （5）、系统参数的修改功能，可对PID参数进行修改，并对压力、水位设定值进行修改如图4。
 

图4  PID参数进行修改

    （6）、管理权限：实现不同级别的系统管理权限，系统操作员可以选择操作模式，查看趋势曲线及报表等。 

    （7）、电机保护功能：采用变频控制后，运行可靠，维护方便，精度高、稳定性好，对过流、欠压、过压等变频器故障均能自行诊断，并发出报警信号。

    （8）、手/自动切换功能：在设计电路部分实现手动、半自动、全自动方式，能实现监控系统的自动/半自动/手动操作模式间的无扰切换。

4 现场PLC程序用梯形图语言编制

    这个程序除了主程序外，还包括初始化、点火、数据采集、数据传输、故障报警与故障处理、燃烧优化与节能运行、停机等子程序。程序流程图如图5所示。
  

图5 下位机plc流程图

　　工控机与PLC的通讯通过网络电缆来完成,它将通讯模块EM311的通讯口与计算机的网口相连,具体设置是在下位机的PACSystems RX3i 编程环境编程软件组态软件的设备窗口中完成的。工控机与数显仪表的通讯采用通用的RS232/RS485转换器，具体设置在仪表和组态软件的设备窗口中完成的。

6 结束语

　　本文以沈阳铸造园锅炉监控系统为研究背景，介绍的基于GE组态软件和PLC的锅炉自动监控系统，利用了工控机组态软件的强大数据处理和图形表现能力，PLC抗干扰能力强、适用于工业现场的特点,以及变频器的调速性能，融合了较先进的自动化技术、计算机技术、通讯技术、故障诊断技术和软件技术，具有可靠性高、维护容易等特点。此系统实现了数据的集中管理、自动控制、故障检测等多方面功能，为锅炉的连续、稳定、安全运行提供了保证。