某冶炼厂余热锅炉汽包与除氧器控制系统

1.前言
冶炼过程是冶金行业中重要的工艺部分，通常在冶炼过程中产生烟气被直接排入大气，大量的热量被白白浪费掉，同时烟气中的固体颗粒又导致环境污染。目前，越来越多的冶炼厂开始采用余热锅炉实现能源回收。某冶炼厂利用冶炼铜精矿中产生烟气对余热锅炉加热，产生的蒸汽一部分用于厂内其它车间热量的供应，另一部分用于发电。三博公司承担了余热锅炉控制系统设计安装和调试，采用西门子公司的S7-400PLC,采用现场分布式I/O,即主站和从站之间利用Profibus总线结构。投运效果很好，有推广应用价值。

2.工艺要求
余热锅炉利用冶炼炉在冶炼中产生的烟气给锅炉加热，烟气的温度范围一般在1000℃～1300℃之间波动，对汽包液位的控制较困难，控制系统可以分成以下部分：
1）汽包的水位以差压变送气器1HAD10CL101和1HAD10CL102两个仪表来测量，测量的结果由汽包压力变送气1HAD10CP101来补偿，如果压力变送器出故障，液位控制器1HAD10DL101测量信号可以由操作人员手动选择，也可由控制系统自动筛选。如果输入信号低于3mA或高于25mA的时候，则有一个变送器出故障，测量信号可以是两个变送器的平均值，但是变送器坏了，则此时的检测值结果必须屏蔽掉。如果在有液位控制的情况下，控制器1HAD10DL101输出信号直接传送到给水控制阀1LAB10AA001。如果在串级三冲量控制情况下，液位控制器的输出端作为给水流量控制器的远程设定点，根据给水流量1LAB10CF101控制给水阀1LAB10AA001,在流量控制器前，液位控制器输出信号是由主蒸汽流量1LBA10CF101和两台涡轮泵（循环泵和给水泵）的蒸汽消耗情况进行校正。有一个旁通电动阀可以代替气动控制阀来控制汽包中的水位。电动控制阀1LAB15AA001是由控制器1LAB10DF102以三冲量控制模式或水位控制器1HAD10DL101以液位控制模式或水位控制器来控制。阀门1LAB10AA001和1LAB15AA001在流量控制器1LAB10DF101和1LAB10DF102中有手/自动交叉联锁，这两个阀门不能同时处于自动模式中。控制器1HAD10DL101远程设定点来源于锅炉汽化率相关的曲线。汽包中的水位设定点根据锅炉汽化率在NWLL（正常低水位）和NWHL（正常高水位）之间变动。
２）蒸汽包压力控制是，锅炉正常运行时，锅炉压力控制器１HAD10DP101根据理想的设定点来控制汽包压力。如果压力变送器１HAD10CP101测量的压力信号增大，控制器１HAD10DP101输出信号增加，控制阀１LBA10AA001开启。如果压力下降，控制器会驱动控制阀向关闭方向运行，因此，如蒸汽流量增加，汽压下降，控制器将通过关闭控制阀来保持汽包压力。
３）给水箱水位控制，给水箱水压是由控制阀１GHC10AA001控制补充水流量来实现控制的，控制阀的运动是根据变送器１LAA10CL101的测量信号进行控制。给水箱低水位用来作给水泵的联锁信号，以保护水泵。水箱高水位开关控制开启水箱排水阀。排水阀是气动非开既关的阀门，FW水箱水位测量仪表会给出高或低的报警信号。
４）给水箱压力是由控制阀控制的低压蒸汽来控制的，控制阀1LBS10AA001的运动是根据变送器1LAA10CP101的FW水箱压力测量信号来进行的。

3.控制系统的硬件组成
控制系统由上位机OS操作员站监控系统和下位机PLC可编程逻辑控制系统组成。上位机和下位机通过西门子ProfibusFMS协议网络，构成两级不同的层次，分别完成整个系统的监视和控制功能。

3.1下位机配置
从工艺要求、I/O点数、扫描速度、自诊断功能等方面考虑，下位机选用性能及可靠性都很高的SIEMENS公司的S7-400，并采I/O分布从站控制方式，这样主站采用高性能的控制系统，提高系统的运行速度，从站可以采用S7-300系列的信号模块，降低系统的整体造价，从而提高系统的性能价格比，以减少用户对工程的资金投入。

2上位机配置
按集中管理、集中显示、分散控制的思想，系统设有1个操作员终端监控站，选用DellPentium-Ⅳ2.4GHz/512M工控机，硬盘60G,加PHILIPS21"彩色显示器，并配以打印机。工控机内安装西门子公司的CP5611ProfibusFMS通讯接口卡，通讯速率从9.6KB/s～12MKB/s,实时监视现场数据，同时通过OS站修改各个PID参数的设定点、比例、积分、微分和报警的设定值。