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一种基于FCS的CFBB控制系统的设计与实现

2020-11-23阅读(931)

一种基于FCS的CFBB控制系统的设计与实现

论文摘要

煤炭是我国的主要一次能源，煤电占总发电量的70％以上，还有大量的工业锅炉每年要消耗几亿吨煤炭。循环流化床锅炉具有燃料适应性广，截面热强度高，锅炉负荷适应性好，燃料制备系统相对简单等特点。同时循环流化床锅炉(CFBB)作为一种新型燃烧设备，它具有高效低污染、飞灰和炉渣的含碳量低、运行稳定，并且对有害气体的排放进一步降低、环保效果好等优点。因此，循环流化床锅炉在我国将具有广阔的市场前景。但是，由于投放时间短且炉型不断改进，一直存在自动控制系统投入不理想等问题。因此，设计一种有效的系统方案将有利于实现循环流化床锅炉的自动控制，对循环流化床锅炉的推广起到重要的作用。本文在综合比较当前石油、化工广泛采用的DCS控制方案的基础上，提出了基于FCS的循环流化床锅炉控制方案，选择了具有高性能、高可靠性、及设计独特的CAN总线标准，结合实验室自主开发的基于CAN总线的SHCAN2000型现场总线控制系统，针对辽河油田75t／h循环流化床锅炉的汽水及燃烧控制两大部分，设计了一套完整的现场总线控制系统方案。上位监控站由两台工控机、一台打印机及CAN网卡组成，两台工控机都可以构成独立的监控操作站／工程师站，且互不干扰，不分主次，双重冗余。选用美国Intellution公司的汉化FIX DMACS作为组态软件完成人机界面(MMI)和数据的操作管理，实现适时历史曲线记录、报表打印等；下位机采用多块SHCAN智能测控组件，分别组态实现控制，包括汽包水位控制、主蒸汽温度控制、给煤调节、一次风调节、二次风调节、引风调节等各回路调节，同时实现对各节点参数的监控。本课题设计的循环流化床锅炉现场总线控制系统，已经于2006年6月份在辽河油田曙四联合站供热工程中得到了成功的应用，系统功能强大、控制效果好，具有良好的推广及应用价值。同时也验证了本文提出的循环流化床锅炉现场总线控制系统设计合理，切实可行，为现场总线在工业控制领域的进一步推广作了有益的尝试。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 绪论
  • 第一章 CFBB控制系统及基于FCS的控制方案
  • 1.1 CFBB系统简介
  • 1.1.1 循环流化床锅炉控制任务
  • 1.1.2 循环流化床锅炉工作原理
  • 1.1.3 循环流化床锅炉优点及控制难点
  • 1.1.4 国内外发展现状
  • 1.2 CFBB的现场总线控制系统方案
  • 1.2.1 现场总线的优点
  • 1.2.2 FCS对DCS的挑战和变革
  • 1.3 CAN总线的选择
  • 1.3.1 几种流行的现场总线比较
  • 1.3.2 CAN总线的特点
  • 1.3.3 基于CAN总线的SHCAN2000系统
  • 本章小结
  • 第二章 CFBB现场总线控制系统结构设计
  • 2.1 SHCAN2000型CFBB现场总线控制系统硬件体系
  • 2.1.1 CFBB控制系统上位机操作站
  • 2.1.2 CFBB控制系统CAN总线网络
  • 2.1.3 CFBB控制系统SHCAN智能测控组件
  • 2.1.4 CFBB控制系统SHCAN5501配电隔离组件
  • 2.2 SHCAN2000型CFBB现场总线控制系统软件体系
  • 2.2.1 组态软件的选择
  • 2.2.2 I/O驱动程序—SHCANIO
  • 2.2.3 SHCAN下载与调试工具—SHCANCFG
  • 2.2.4 SHCAN智能测控组件的组态软件
  • 本章小结
  • 第三章 CFBB现场总线控制系统详细设计
  • 3.1 汽水控制系统分析及控制方案确定
  • 3.1.1 汽包水位的控制
  • 3.1.2 主蒸汽温度的控制
  • 3.2 燃烧控制系统分析及控制方案确定
  • 3.2.1 CFBB燃烧过程特性
  • 3.2.2 给煤调节
  • 3.2.3 一次风调节
  • 3.2.4 二次风调节
  • 3.2.5 引风调节
  • 3.2.6 燃烧热效率的自寻优控制
  • 3.3 CFBB安全联锁保护
  • 3.3.1 主燃料跳闸保护
  • 3.3.2 跳砸动作指令
  • 3.3.3 炉膛吹扫
  • 3.3.4 自动点火
  • 3.3.5 锅炉联锁保护
  • 本章小结
  • 第四章 CFBB现场总线控制系统的实现
  • 4.1 上位机监控组态
  • 4.1.1 设计CAN通信地址表
  • 4.1.2 I/O驱动程序设置
  • 4.1.3 创建过程数据库
  • 4.1.4 监控界面设计
  • 4.1.5 报表打印
  • 4.1.6 网络故障监视
  • 4.2 下位机功能组态
  • 4.2.1 创建实时数据库
  • 4.2.2 应用组态
  • 4.2.3 组态功能调试
  • 4.3 远程技术支持
  • 4.3.1 远程技术支持的设计需求
  • 4.3.2 远程监控软件的配置
  • 4.3.3 端口映射方案
  • 本章小结
  • 第五章 系统投运及调试运行
  • 5.1 投运前的准备
  • 5.1.1 控制对象的掌握
  • 5.1.2 开环运行试验
  • 5.2 控制回路的投运次序
  • 5.3 投运时出现的工程问题及解决方案
  • 5.3.1 电磁干扰问题
  • 5.3.2 PID参数整定
  • 5.3.3 总线通信繁忙
  • 5.3.4 本地和中央控制模式
  • 5.4 系统应用情况
  • 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 附录A CFBB现场控制系统部分双线回路图
  • 附录B CFBB现场控制系统智能仪表部分组态
  • 攻读硕士学位期间发表的学术论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

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