0引言

　　循环流化床锅炉是一种新型的燃用固体燃料锅炉，其具有燃料适应性广，燃烧效率高，高效脱硫性、燃烧强度高、炉膛截面积小、负荷调节范围大、灰渣综合利用等优点，深受世界各国的广泛关注，自问世以来，得到迅速的推广与发展。但由于锅炉本身的特点，使其运行操作过程中的控制变得极为重要。目前拥有的控制系统有SIEMENS PCS7、ABB 800XA、Honeywell、浙大中控等。文中主要介绍采用ABB 800XA集散控制系统在锅炉中的具体应用。

　　1项目概况

　　本项目(1×150 MW循环流化床锅炉)为金光集团扩建工程，主要用于满足生产用电、生活用电和生产用汽问题。该项目包括锅炉本身及外部辅机系统，拥有电机300多台，I/0点约2 200多点，变频器等。电机采用马达保护器，通过PROFIBUS总线连接至控制器CI854，I/O点采用硬接线连接至I/O卡;变频器、子系统PLC等也采用PROFIBUS DP总线或光纤接入控制器。项目要求所有设备相关运行参数都能在中控显示和操作，实现系统高度集中自动化，智能化。

　　2 Industrial IT 800 XA控制系统特点

　　Industrial IT 800 XA控制系统扩展了传统自动化系统的原有范围 ,将所有自动化功能集成在一个操作和工程环境中 ,除了基本过程控制 ,还包括生产管理 ,安全系统 ,智能仪表 ,智能传动和马达控制 ,信息管理 ,资源优化和文档管理等，同时支持多种国际现场总线标准功能，具有DCS复杂模拟回路调节能力、友好的人机界面(HMI)及方便的工程软件，是一种适用于现在，面向未来的开放型过程控制系统。

　　3系统硬件配置

　　整个项目采用AC800M系列硬件进行配置，包括5对冗余控制器PM864、通讯模块CI854A、CI840和S800 I/0卡。根据系统的安全考虑及锅炉各子系统之间的联系，各子系统在控制器的划分如下：

　　安全系统 CPU1;

　　风烟系统 CPU2;

　　燃料系统 CPU3;

　　给水系统 CPU4;

　　飞灰系统、静电场除尘等系统 CPU5。

　　3.1服务器

　　整个系统共设有4个服务器，分别为：

　　变量服务器(Aspect Servers ，简称AS) 2台;AS用于存放Object的各项Aspect的数据库(静态)。可作为域服务器(Domain Server)和冗余域服务器，两者时间同步，可实时自动却换。

　　连接服务器(Connectivity Server，简称CS) 2台;CS实时接收下端数据或发出命令给下端控制器，完成一系列数据采集及控制。两者实时控制，可实时自动却换，不影响设备正常生产。

　　3.2工程师站和操作员站

　　工程师站(ES) 1台，ES对整个系统进行组态、维护、在线/离线修改、程序生成和下载等工作。

　　操作员站(WP)2台，操作员站之间采用RJ45标准以太网口连接，执行TCP/IP协议，建立客户端/服务器访问机制，每个操作员站都可以对锅炉及辅助设备进行监控，实现数据共享和相互操作。

　　3.3打印机

　　可实时打印图面、报表等。

　　3.4网络配置

　　现场总线采用Profibus-DP通讯协议，其最大通讯速率为12 Mb/s。Profibus-DP电缆通过每个S800 I/O 站上的CI840A通讯模件与控制器上的CI854通讯模件连接，用以满足现场信号的采集、处理和控制器的通讯。数据采集和监控采用TCP/IP协议以太网，其通讯速率为100 Mb/s。服务器、操作员站、工程师站和现场过程站通过以太网相连接，满足服务器、操作员站、工程师站对现场设备的监视、控制和管理，实现数据共享。本系统网络结构图如图1所示。

　　4控制系统主要功能

　　4.1数据采集系统DAS

　　DAS是系统的重要部分之一，主要对过程变量进行采集和处理，其能连续的或定期的采集、处理整个控制系统的所有过程输入输出量、中间计算值和状态、运行操作和异常报警等信息，并通过人机界面显示出来。操作人员通过人机界面中生产设备的各项状态参数，对设备进行监视和控制，保证锅炉以最佳的状态安全可靠地运行。数据采集系统还具有历史数据、报表记录、性能计算和统计分析等软件功能，实现过程数据的存储和处理。整个数据采集系统的功能包括：

　　4.1.1状态图

　　状态图主要显示单个设备运行的瞬时状态值(模拟量、数值量)，例如温度、压力、流量、开/关状态等等。图形中还显示各个高、低限报警设定值及其他动作按钮功能，处于报警状态，会以黄色或红色变色、闪烁等方式显示。

　　4.1.2趋势图

　　趋势图体现了单个测量值或状态值在瞬间时间内的数值或状态。通过趋势图可提取某段时间内的数据曲线，可对相关变量进行趋势分析，使操作人员更加了解系统运行的变换趋势，更好的做出判断。

　　4.1.3事件报警及事件

　　设备运行中随时会发生故障报警，其报警主要显示在系统工艺图上端报警信息栏中，并带有声音提示;报警内容包括模拟量越限、计算机系统本身故障、设备硬件故障等。报警列表最多显示500条(以滚动式显示)，历史报警存储量可达10 000条，可通过Excel形式导出来。

　　事件包含报警、硬件状态、操作记录、通讯状态等内容，详细的记录了各个时段设备的状态和操作记录，以便查询。

　　4.1.4报表

　　系统可以按照用户的管理要求，创建各类报表，以便记录、分析运行状态和生产管理情况。

　　4.1.5记录和打印

　　系统记录设备运行状态的运行数据及状态、报警信息、曲线等并自动归档保存，用户可根据自己的需求随时调用相关信息。同时系统可根据用户要求打印出所需图形、趋势图、报表等信息。

　　4.1.6系统自诊断

　　4.1.7性能计算

　　4.1.8信号处理

　　4.2模拟量控制系统MCS

　　循环流化床锅炉模拟量调节控制回路可以有效地控制现场执行机构的调节动作，保证锅炉燃烧系统安全高效地运行。其控制变量多、关联性强、干扰多，各子系统控制方式既是独立的，又有关联。当一个子系统进行调节后，其他相关联的子系统也发生变化。本锅炉的调节系统包括水位调节、风量调节、给煤调节、炉温调节等等，充分满足了该循环流化床的运行控制要求。

　　水位调节系统是锅炉的重要调节回路之一，目的是通过控制锅炉的上水流量实现保持锅炉汽包内水位的稳定性，使其在某一设定值上下轻微浮动。本调节回路分为单冲量和三冲量调节，三冲量调节通过汽包水位、蒸汽流量和给水流量三个变量，控制锅炉给水泵转速，主给水调节阀全开，旁路调节阀逐渐关小，保证锅炉汽包水位在设定值。在锅炉启动阶段为单冲量水位控制即通过给水旁路调节阀和给水泵转速来控制汽包水位，主给水调节阀关闭[2]。汽包水位三冲量控制框图如图2所示。

　　在程序编程软件Control Builder M(CBM)中采用功能块图将汽包水位控制逻辑图体现出来。

　　4.3　顺序控制系统(SCS)

　　SCS顺序控制系统主要用于电机、泵、风机、电动阀等设备的启停控制、联锁控制。将设备前端、后端与其有联锁关系的设备连在一起，在启动过程中依照连锁顺序启动设备;或在正常运行中因某些原因导致设备出现故障，其他相关设备也依照设定的保护程序依次停止，保护设备的安全[1]。本锅炉含有顺序控制方式的设备有引风机、一次风机、二次风机、返料风机、给煤机、循环水泵、冷渣器以及水系统的电动门和蒸汽系统的电动门及安全门等[3]。例如要开一次风机，按照启动顺序控制方式，先开引风机，接着开二次风机，最后是一次风机;如若引风机跳停，二次风机跳停，然后一次风机跳停。

　　4.4　炉膛安全监控系统(FSSS)

　　FSSS系统的主要功能包括炉膛吹扫、MFT、燃烧器启停、给煤机启停等[4]。采用ABB 800xA系统实现锅炉在启动、停止等各种方式下的安全控制功能，系统连续监视燃烧系统的各种参数与状态，根据顺序逻辑程序和安全联锁条件控制各种联锁装置和燃烧系统中的相关设备，完成必要的设备操作或事故处理，保障锅炉的运行安全。当出现任何危及锅炉安全运行的情况时，将发出MFT动作指令，快速切断所有进入炉膛的燃料和物料，并将MFT信号送至其它系统。

　　5结语

　　本项目ABB 800XA控制系统自2010年使用以来，运行稳定，可靠性高，易于维护。其强大的功能满足锅炉的各项控制功能要求，保证生产稳定运行，解决了该厂生产、生活用电及生产用汽问题，提高了生产效率。