西门子模块6ES7512-1CK01-0AB0参数详细

1 　概述

我厂锅炉房有3台锅炉,系统采用PCC- 2005 控制装置,它既有逻辑控制、计时、计数、分支程序、子程序等顺序控制功能,又有数据处理,模拟量调节,操作显示,联网通信等功能的控制系统。本课题尝试把系统硬件高可靠性与软件功能的完善性相结合,使系统长期可靠运行成为可能。

2 　系统结构及功能

系统采用IBMPCPAT 工业控制机和PCC- 2005 模块,整个系统由上位管理和下位控制机构成,系统构成如图1 所示。

用于锅炉本体数据采集及燃烧控制的PCC - 2005IPO 模块有:

   
模拟量输入模块3AI755.6

模拟量输出模块3AO775.6

热电阻输入模块3AT350

热电偶输入模块3AT652.6

接口模块3IF060.6

应用程序模块3ME963.90–1

电源模块3PS792.9

智能控制模块4C2200.01 - 110

LCD 显示模块4D1164.00 - 090。

上位机主要完成过程的监控,通过3IF接口模块与各个炉台进行通信。

系统的功能:

(1) 锅炉水位三冲量控制,高低水位报警,极限低水位、高水位报警。

(2) 炉堂负压自动调节。

(3) 燃烧自动调节,通过热效率自动寻优实现佳风煤比。

(4) 手动、自动无扰切换。

(5) 蒸汽压力自动调节,超气压报警,并自动按顺序压火。

(6) CRT 画面显示。

a. 流程图　显示实时显示开关量,模拟量,报警器状态,根据状态改变颜色及动态显示；

b. 参数图　按报表方式在CRT上显示设定值,过程值,累计值热效率等技术参数；

c. 棒状图　根据过程参量在CRT上显示,同时显示过程量值；

d. 设定图　按回路的棒状图在CRT上显示回路设定值、过程值、输出值。在此状态下可对回路参数进行设定；

e. 定时或随机打印报表；

f . 完善的系统自诊断功能,可诊断浮球水位计、水位变送器、温度变送器、压力变送器的错误,并根据结果改变控制方式及报警。

3 　控制原理

3. 1 　锅炉汽包水位自动控制

给水调节系统的任务是与锅炉蒸发量相平衡,并维持汽包水位在工艺规定的范围,给水系统采用三冲量自动调节。水位控制流程如图2 所示。

冲量控制的主反馈信号为水位差压变送器的输出,辅助反馈信号为蒸汽**,给水**。水位调节采用自整定变型PID 控制算法,在大偏差时自动分离积分作用。并在水位越限前施行安全限控制。三冲量控制特点是:控制阀门阀位维持水位的恒定,水位平稳克服虚假水位的影响。

3. 2 　燃烧控制系统

锅炉燃烧系统控制关键是风P煤配比的控制,系统自动修正风P煤比,使风煤配比始终是佳的,也就保证了锅炉始终在高的热效率下工作。

   
本系统中采用了自寻优技术,使得当环境工况条件发生变化时,系统自动修正风P煤配比,使风煤配比始终是佳的,也就保证了锅炉始终在高的热效率下工作。

4 　控制软件结构

4. 1 　控制软件

控制软件采用模块化程序结构,整个程序主要分为5个部分(见图3) 。

4. 1. 1   初始化模块　主要完成A/D ,D/A 模块,各数据区的初始化工作。

4. 1. 2   数据采集模块　主要完成模拟量采集、滤波及累积计算。

4. 1. 3   故障诊断模块　主要完成锅炉系统及变送器、执行器的故障诊断功能。

4. 1. 4   动态寻优模块　主要完成风煤比的动态寻优及存储数据的积累。

4. 1. 5   控制算法模块　主要完成水位控制、燃烧控制、负压控制,能根据系统诊断结果及寻优状态进行不同控制方式的切换。

4. 2 　系统的监测软件

包括各种画面的显示、报表的打印、参数的设定等。程序结构如图4 所示。

图4 　程序结构框图

软件系统分为主程序和中断服务程序,主程序完成系统的初始化和人机界面的管理。包括显示器管理,键盘管理,命令处理模块,时钟管理,改字处理模块等。中断服务程序完成与下位机的通信,工程量变换,自动报警处理,历史数据存储。

黑河象山水电厂共装机三台型号为SF6000-16/3250水轮发电机，容量均为6000KW。其励磁装置采用常规磁装调节器。

为了**电厂的综合自动化水平，**机组运行的稳定性和可靠性，黑河象山水电厂和南宁瑞能自控技术有限公司合作，于2001年10月对3# 发电机的励磁装置进行技术改造。技改工作的主内容是取消原来的常规调节器，采用PCC 微机励磁调节器。

3# 发电机励磁装置的技改工作顺利完成，设备运行良好，于是在2002年6月我们又以相同的方式完成了1#、2#机励磁装置的技改工作。投运后，我们两家单位会同黑龙江省电科院，对励磁系统进了一系列试验，包括起励、并网、甩负荷、零起升压、跟踪网压、进相等等，结果各项技术指标符合国家有关规范，令人满意。

技改后，三台电机组的微机励磁装置使用至今，一直运行良好。总的来说，PCC微机励磁调节器体现出稳定性好、可靠性高、结构简单，操作方便的特点。因此，象山水电厂PCC微机励磁装置的技改工作获得成功。

1  可编程计算机控制器PCC 介绍

可编程计算机控制器PCC作为一个全新的概念，是奥地利贝加莱自动化公司于1994年在工控界提出的。它将工业控制计算机（IPC）与常规可编程控制器PLC的特点结合起来。无论是从内部的硬件功能，还是从外部的编程、开发环境的简便而言，它都比常规可编程控制器PLC有较大进步。

1.1 PCC 的硬件和软件具有如下特点：

CPU的速度起着决定性的作用。PCC 的CPU运算速度很快，例如2010 型的每条指令执行时间为0.125us。而且，要**整个系统的速度就要考虑CPU 模块的多处器结构。PCC 的CPU 模块上有三个处理器，它们各司其职，协调工作，即互相独立，又互相关联，从而使CPU的资源得到了合理使用，同时大限度地**了整个系统的速度。

1.2 定性的多任务分时操作系统

多任务分时操作系统来源于大型计算机，如UNIX机。它可以将整个操作界面分成数个分别具有不同优先权高的任务等级，有着较短的巡回扫描周期，而且每个任务等级可包括多个具体任务，在这些任务中间可再细分优先权的高低。这样整个控制系统便得了优化，具有较好的实时性。这对要求响应快的闭环控制系统是一个有力的工具。

1.3 编程语言化

梯形图和指令表这两种编程方式是比较常见和传统的。除此以外，PCC还提供了语言（VC、VB 语言）以方便编程，方便描述一个复杂的程序和构思。这样一来，编程效率**，新产品的研制周期大大缩短。

1.4 较大的程序存储空间

能较高的系统分析计算能力当然要求有足够的程序存储空间，同时足够的存储空间是系统具备较强的数据处理能力的先决条件。应用程序存储空间的大小在某种意义说明了其硬件系统的**程度。PCC有足够的程序存储空间供用户下载任务程序。

2  全可编程微机的PCC励磁调节器

2.1 励磁系统是发电机的自动控制系统，它是一个需要高速响应的闭环控制系统。励磁系统的性能，直接决定了发电机是否能够正常运行。工作可靠、性能优良的励磁系统，能有效地**机组及电网的稳定性。因此，具有优良的调节品质、丰富而实用的附加功能等特点，而在工业领域增减励信号中得到广泛应用。可编程计算机控制器PCC 的MTBF（平均故障间隔时间）大于50万小

时。具有如此高的可靠性，工业上称为“无故障设备”。

我们采用PCC 作为励磁调节器的硬件，与现代控制理论相结合而设计的PCC微机励磁装置，采用模块化的硬件及软件结构，极大的**了励磁系统的性能、稳定性、可靠性、智能化程度。PCC 励磁调节器原理框图如下：
 

2.2 软件（应用程序）

除励磁调节器的硬件PCC 模块外，其软件也采用模块化。共有电压调节模块、功率因数调节模块、甩负荷模块、零起升压模块、跟踪网压模块等等，用户可以通过不同的模块组合以实行不同的运行要求，而不需要更改硬件配置。这样，功能的增减和程序的优化等工作变得轻松易行。整个励磁系统调节的软件流程图如下：

3  技术总结

3.1 PCC 微机励磁装置软、硬件均采用模块化结构，功能齐全，操作简便，工作可靠，调节平衡。特别是电压调节，功率因数调节，零起升压，跟踪网压等软件模块，使得整套励磁装置的自动化程度高，智能化程度高，可以满足无人职守电站的要求，体现了计算机控制的优越性。

3.2 采用PCC 作为调节器硬件， 其故障间隔时间（MTBF）大于50万小时，因而励磁系统的可靠性极高。而且，由于PCC的运算速度很快，满足了励磁系统反应快速的要求，各项技术指标均符合国家标准。

由于PCC 本身即专为工业控制所设计，因此整套励磁装置抗干扰的能力很强，不存在其他种类的微机（如单片微机等）易受电磁干扰的问题，对使用环境没有特殊要求，安装方便，使用面较广。

3.3 控制方式采用一种非线性理论：现代智能筛控制策略，励磁装置即可以按照用户指定的调节方式工作；在异常情况下，或者运行工况突然改变时（如机组突然甩负荷），它由会自动转入合理的控制方式运行。因此，整套励磁装置体现出很高的智能性