B 根据烟气出口的烟气露点(温度)直接调节喷水量,使系统反应温度接近120℃的最佳反应状态。烟气进口温度、烟气量参数用来校正或作为提前调节量来调节脱硫塔进水量。 4.4控制方式与自动化水平 4.4.1控制方式
脱硫控制系统采用集中控制方式,硫控制的监控设备布置在集中控制室内。脱硫集中控制室以PLC系统和操作员站构成监控中心,实现对整个脱硫系统的监控。
脱硫控制系统的设备有“就地”与“远程”两种控制方式,在各个主要设备就近区域设就地控制柜,控制柜操作盘可以实现对相应设备“就地”与“远程”状态的切换。
A 就地控制
当各现场控制柜上的就地/远程转换开关处于就地位置时,设备只受现场操作按钮的控制,PLC及上位机只负责对设备工况的监测而不参与控制。该控制方式具有最优先级控制的级别。多在设备调试和维修的情况下使用。
B 远程控制
当各现场控制柜上的就地/远程转换开关处于远程位置时,设备处于远程控制状态。远程控制又分为远程软手动和远程自动两种情况。
1) 远程软手动
在远程软手动状态下,操作员通过用鼠标点击上位机监控画面中的按钮,来实现对现场设备的远程控制。
2) 远程自动
在远程自控状态下,PLC会根据现场的工艺参数及设备工况完成对设备的自动控制而无须人工干预,即真正意义上的自动控制。 4.4.2自动化水平
脱硫系统采用PLC为基础的控制系统进行监控,辅以少量现场操作实现设备的启、停和正常运行时的监视和控制。自动控制系统的功能包括数据采集和处理,闭环控制、顺序控制及联锁保护。
PLC将对所有设备进行操作、监视和控制,参数自动巡回检测,数据处理,参数越限报警等均由PLC实现。
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控制系统在脱硫系统发生故障时,能通过自动联锁和保护,自动切除有关设备和系统,保证现场设备和人员的安全。 5监控系统主要功能 5.1数据采集系统
数据采集系统连续采集和处理所有与脱硫系统有关的信号及设备状态信号,以便及时向操作人员提供有关的运行信息,实现系统安全经济运行。一旦脱硫系统发生任何异常工况,及时报警。数据采集系统具有下列功能:
A 显示
上位机LCD综合显示各种运行信息,操作员通过LCD实现对脱硫系统运行过程的监视。画面能显示过程变量的实时数据和设备运行状态。
操作员可通过鼠标和键盘,对画面中的任何被控装置进行手动控制。 1) 概貌显示
概貌显示提供整个脱硫系统工艺流程图和运行状态的总貌,显示出主设备的状态、参数。
2) 功能组显示
功能组显示将显示某一指定功能组的所有相关信息,功能组显示将包含过程输入变量、报警条件、输出值、设定值、报警值等。
3) 标准画面显示
提供报警、趋势图等标准画面显示。 B 数据记录与保存
数据库可以记录所设定参数的历史数据,可根据操作员的指令显示历史数据和打印有关报表。 5.2顺序控制系统
系统在启动和停机时有多个设备参与动作,不同的设备有不同的时序要求。例如在系统启动过程中,启动轴流式增压风机以前,为防止过载,要求关闭进风阀、关闭前导叶、打开出风阀。当增压风机启动,其主电机正常运行后,要在1 min内将进风阀打开并将前导叶调至所需开度,否则会导致失速。在启动和关闭循环系统时,要按照一定的时序和联锁关系,否则会导致物料堵塞、传动电机过载。根据这些情况,把系统启动逻辑专门独立出来,便于系统调试与维护。
顺序(开环)逻辑控制系统,是按照工艺系统对各设备的启、停、联锁和保护要
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求,设计完善的控制逻辑,实现系统主要设备组或子组的自动顺序启停和设备之间的联锁、保护。本项目顺序控制系统控制水平以子功能组级为主,具备手动、自动、顺控等各种运行控制模式。
顺序控制系统进行分级设计,包括以下各级: (1) 驱动控制级:单个设备的控制。
(2) 子组控制级:重要的辅机及其相应辅助设备的顺序控制.
(3) 功能组控制级:自动控制整个脱硫系统的启/停,并对子组发出控制命令。 5.3闭环控制系统
控制系统设置两个主要的闭环自动控制回路。
(1) 根据烟气出口的S02浓度及烟气量控制生石灰给料量,保证达到脱硫效率必须的钙硫比。烟气进口的S02浓度、烟气量参数用来校正或作为提前调节量来调节脱硫剂的给料量。
(2) 根据烟气出口的烟气露点(温度)直接调节喷水量,使系统反应温度接近110-120℃度达到最佳反应状态。烟气进口温度、烟气量参数用来校正或作为提前调节量来调节脱硫塔进水量。 6密相干塔烟气脱硫控制系统硬件组成
本控制系统采用分散控制系统设计架构,由PLC控制器与PC上位机及组态软件结合的方式实现,系统整体网络结构使用三层网络传输结构,底层数据采集功能层,实现数据采集及设备控制功能;第二层为PLC控制层,实现数据处理、设备控制,并与系统管理层交互数据;第三层为系统管理层,监视系统实时运行状况,下达控制命令。
密相干塔脱硫自动控制系统由可编程控制器(PLC)、上位计算机、现场设备、以及为PLC、上位机和仪表供电的不间断电源等设备组成。
其中,上位机完成人机信息交流,实现操作者对设备的监控。可编程控制器(PLC)作为下位机完成数据的采集、运算等功能,实现和设备的直接联系。
本系统上位机选择两台DEll计算机,别对现场脱硫系统实时状态进行控制和显示。下位机选择施耐德昆腾系列可编程控器。通过工业以太网进行通讯。下位机系统配置主要包括CPU模块、模拟量输入模块(AI)、模拟量输出模块(AO)、数字量输入模块(DI)、数字量输出模块(DO)、通信模块等。
上位机和可编程控制器的正常运行是现场设备正常运转的保障,因此为保证
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在突然断电的情况下不影响控制系统的正常运行,本系统配置有山特UPS不间断电源为上位机和可编程控制器供电。 7密相干塔烟气脱硫控制系统软件设计
密相干塔烟气脱硫系统控制软件包括数据采集模块、数据处理模块、用户界面模块等。监控系统的软件设计包括下位机PLC监控程序的设计、上位PC机的界面显示程序的设计以及它们之间的通讯程序设计。软件系统下位机PLC软件部分的编程工具选用Concept v2.6程序软件包,采用梯形图的形式完成的。上位机监控软件采用三维力控v6.0组态软件进行设计开发。 7.1下位机PLC程序设计
为了便于程序的编写、现场调试、修改和扩充,PLC的软件部分采用模块化的程序设计思想,即把整个设计任务分为若干具有一定独立性的模块,确定每一模块的具体功能,进行单独的设计和调试。 7.1.1控制范围
本项目顺序控制系统功能设计工作主要包括控制范围的确定、控制功能的设计、控制逻辑的设计。在深入分析脱硫系统工艺和运行要求的基础上,结合本项目辅机设备可控性及配套情况,最终确定顺序控制的控制范围为脱硫区域内大部分两位式开关控制设备。由于脱硫剂的原料、成品系统相对独立,不连续运行,未纳入顺序控制。 7.1.2 顺序控制功能设计
顺序(开环)逻辑控制系统,按照工艺系统各设备的启、停、联锁和保护要求,设计完善的控制逻辑,实现系统主要设备组或子组的自动顺序启停和设备之间的联锁、保护。为使控制系统功能划分有条理、逻辑关系清晰,采用了层次结构分析系统,如图4.3所示,使系统复杂的控制逻辑变得清晰、可读、易于编程。
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图4.3 密相干塔脱硫系统层次结构示图
依据工艺系统的工作要求、各受控设备控制要求、安全要求和系统之间的安全联锁关系,按照分层设计的原则以子功能组为主体,以驱动级控制为基础,设计了完整的顺序控制逻辑。主要包括:驱动级的每个设备的控制逻辑和互为备用设备的自动切换逻辑;设备的启动、停止和保护条件;设备操作状态发生变化时的逻辑,系统启动、停止步序逻辑、条件判断逻辑、执行控制逻辑和状态判断逻辑。
7.1.3控制功能设计
A 驱动级控制
烟气脱硫装置的驱动级包括所有电动机和阀门电动装置。驱动级的控制设计将满足:确保保护信号高于手动指令(就地和远程)和自动指令的优先权;一旦指令同时或重复出现,能采取措施锁定这些指令以防止误操作;如果发生因电动机保护引起的跳闸,在故障排除前不允许合闸。
电动机的I/O点包括:启动、停止指令和运行、停止、故障(跳闸〕和远程控制反馈信号。
B 子功能组级控制
子功能组级控制提供重要工艺流程段内相关设备的自动启停控制。功能设计以条件判断作为每一个步序的触发、完成、中断指令,监视每一步程序完成的动作并根据持续时间做出程序运行正常和故障的判断。既可以自动顺序完成本工艺流程段的启停,也能人为选择程序步的执行、中断、跳步,同时具有完备的安全
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