CN104252155A - 燃煤锅炉烟气处理工程一体化控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃煤锅炉烟气处理工程一体化控制系统，包括上位机，所述上位机通过光纤交换机分别连接有脱硝控制模块、除尘控制模块、脱硫控制模块和在线监测模块，所述脱硝控制模块、除尘控制模块、脱硫控制模块分别连接有脱硝设备控制单元、除尘设备控制单元、脱硫设备控制单元，所述脱硝控制模块、除尘控制模块、脱硫控制模块和在线监测模块均通过通讯单元与所述光纤交换机连接。本系统能够对烟气处理工程中的脱硝、除尘、脱硫、在线监测实现自动化控制，节省了大量运行人员、仪表、上位机系统等，并实现了各系统之间数据资源共享，减少了投资成本。

Description

燃煤锅炉烟气处理工程一体化控制系统

技术领域

本发明涉及燃煤锅炉烟气处理工程领域，具体来说，涉及一种燃煤锅炉烟气处理工程一体化控制系统。

背景技术

锅炉烟气脱硝、除尘、脱硫、在线监测同属烟气处理工程，市场上现有脱硝、除尘、脱硫工程控制系统是独立系统，设立独立控制室，每套系统都设立运行人员，造成了人工浪费，巡检点、仪表、控制室和上位机系统增多，并且不能实现各系统之间数据交换和共享，增加前期投资，给施工带来很大的难度和不便。其存在的原因是脱硝、除尘、脱硫、在线监测大多数不是同一家公司，很难将整套锅炉烟气处理系统集成。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种燃煤锅炉烟气处理工程一体化控制系统，能够在锅炉控制室实现对烟气处理工程中的脱硝、除尘、脱硫、在线监测系统设备的启动停止等操作，同时还能够监控设备的运行状态、读取远传仪表的数据，实现各系统模块的自动化控制。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种燃煤锅炉烟气处理工程一体化控制系统，包括上位机，所述上位机通过光纤交换机分别连接有脱硝控制模块、除尘控制模块、脱硫控制模块和在线监测模块，所述脱硝控制模块、除尘控制模块、脱硫控制模块分别连接有脱硝设备控制单元、除尘设备控制单元、脱硫设备控制单元，所述脱硝控制模块、除尘控制模块、脱硫控制模块和在线监测模块均通过通讯单元与所述光纤交换机连接。

其中，所述脱硝控制模块、除尘控制模块、脱硫控制模块和在线监测模块均连接有远传仪表单元。

此外，所述系统还包括电视监控模块，所述电视监控模块包括监控设备控制单元，监控设备控制单元分别连接有摄像单元和显示单元；所述摄像单元包括脱硫系统电视监控点、脱硝系统电视监控点、除尘系统电视监控点以及在线监测系统电视监控点。

本发明通过工业光纤以太网将不同的系统集成到一台上位机，同时针对烟气处理工程中的脱硝、除尘、脱硫、在线监测实现自动化控制，实现了各系统之间数据资源共享，减少了投资成本；锅炉烟气处理一体化控制系统将脱硫控制系统、脱硝控制系统、除尘控制系统、在线监测控制系统集成到一套上位机，减少了人工成本；锅炉烟气处理一体化控制系统采用工业光纤以太网通讯，系统稳定性和抗干扰能力大大加强，更具有稳定性；锅炉烟气处理一体化控制系统将脱硫控制系统、脱硝控制系统、除尘控制系统、在线监测控制系统组建了局域网，能满足各系统数据实时交换，并且不用做其它线路；锅炉烟气处理一体化控制系统上位机数量减少3/4，仪表减少温度、压力、流量等，在不影响正常使用的前提下，降低了硬件成本和施工难度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例所述的一种燃煤锅炉烟气处理工程一体化控制系统的结构框图；

图2是根据现有相关技术中仪表集成前的系统温度测定流程图；

图3是根据本发明实施例所述的仪表集成后的系统温度测定流程图。

图中：

1、上位机；2、光纤交换机；3、脱硝控制模块；4、除尘控制模块；5、脱硫控制模块；6、在线监测模块；7、脱硝设备控制单元；8、除尘设备控制单元；9、脱硫设备控制单元；10、通讯单元；11、远传仪表单元；12、锅炉。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，根据本发明的实施例，提供了一种燃煤锅炉烟气处理工程一体化控制系统，包括上位机1，所述上位机1通过光纤交换机2分别连接有脱硝控制模块3、除尘控制模块4、脱硫控制模块5和在线监测模块6，所述脱硝控制模块3、除尘控制模块4、脱硫控制模块5分别连接有脱硝设备控制单元7、除尘设备控制单元8、脱硫设备控制单元9，所述脱硝控制模块3、除尘控制模块4、脱硫控制模块5和在线监测模块6均通过通讯单元10与所述光纤交换机2连接；所述脱硝控制模块3、除尘控制模块4、脱硫控制模块5和在线监测模块6均连接有远传仪表单元11。

该系统还包括电视监控模块，所述电视监控模块包括监控设备控制单元，监控设备控制单元分别连接有摄像单元和显示单；所述摄像单元包括脱硫系统电视监控点、脱硝系统电视监控点、除尘系统电视监控点以及在线监测系统电视监控点。

通过本发明的上述方案，能够对烟气处理工程中的脱硝、除尘、脱硫、在线监测实现自动化控制。

具体使用时，锅炉烟气处理一体化控制系统仅需要两台上位机1，控制室与锅炉12系统控制室公用，只需少量运行人员即可远程运行操作，上位机1配置一台操作员站和一台工程师站，工程师站兼做操作员站，实现了上位机1冗余，为各系统稳定运行监控提供了保障。上位机1操作系统采用主流WIN7产品，编程软件和组态软件选用SIEMENS公司新版本的软件系统，确保各软件系统多年之内不用升级和更新，节省了各系统建设控制室的前期投资，也节省了运行人员的人工成本。

上位机1的配置为：一台工程师站，一台操作员站。通讯方式为：工业光纤以太网。上位机1操作系统为WIN7。上位机1编程软件为：SIEMENSSTEP7V5.5。上位机1组态软件为：SIEMENS WINCC V7.0。上位机1综合显示各种运行信息，操作员通过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。上位机1系统有概貌显示、功能组显示、标准画面显示、数据记录与保存等功能。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。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。数据记录和保护提供报警、趋势图等标准画面显示。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。

各下位机系统是内部独立的系统，实现了各系统无交叉集成，某套系统出故障不影响其它系统正常运行，各下位机系统主从采用开放式稳定可靠的PROFIBUS-DP通讯方式。上位机1与各下位机之间采用国际上通讯速度最快且稳定可靠的工业光纤以太网通讯方式，工业光纤以太网抗干扰能力在所有通讯方式为国际公认最优的通讯方式，而且通讯距离也是最长的。

脱硝控制模块3配置为：SIEMENS S7-400PLC，一主一从，主从站PROFIBUS-DP通讯，通过以太网光纤交换机2和上位机1连接。脱硝控制模块3的下位机编程语言采用LAD，控制方式有就地按钮控制、上位机1软手动控制、上位机1自动控制。脱硝控制系统3主要包括远传仪表单元11、脱硝设备控制单元7、通讯单元10等。远传仪表单元11通过现场采集，两线制或四线制信号传输，信号型式模拟量为4～20mA DC信号，上传脱硝PLC系统，经过处理和特殊运算，实现数据采集(DAS)、模拟量控制(MCS)、显示、修改、设置和管理等功能。脱硝设备控制单元7通过采集现场设备的运行、故障等开关量信号，上传脱硝PLC系统，实现顺序控制(SCS)、设备运行状态检测、显示，报警及相关联锁控制等功能。通讯单元10通过PLC以太网模块和光纤交换机2连接，IP地址在同一网段即可。自动控制系统包括：尿素制备罐自动补水、尿素输送阀自动调整开度、喷枪模块自动伸缩、备用设备自动切换启停等。

除尘控制模块4配置为：SIEMENS S7-300PLC，一主一从，主从站PROFIBUS-DP通讯，通过以太网光纤交换机2和上位机1连接。除尘控制模块4的下位机编程语言采用LAD，控制方式有就地按钮控制、上位机1自动控制。除尘控制模块4主要包括远传仪表单元11、除尘设备控制单元8、通讯单元10等。远传仪表单元11通过现场采集，两线制或四线制信号传输，信号型式模拟量为4～20mA DC信号，上传脱硝PLC系统，经过处理和特殊运算，实现数据采集(DAS)、模拟量控制(MCS)、显示、修改、设置和管理等功能。除尘设备控制单元8通过采集现场设备的运行、故障等开关量信号，上传除尘PLC系统，实现顺序控制(SCS)、设备运行状态检测、显示，报警及相关联锁控制等功能。通讯单元10通过PLC以太网模块和光纤交换机2连接，IP地址在同一网段即可。自动控制系统包括：自动定时清灰、自动振打卸灰、自动提升、备用设备自动切换启停等。

脱硫控制模块5配置为：SIEMENS S7-400PLC，一主一从，主从站PROFIBUS-DP通讯，通过以太网光纤交换机2和上位机1连接。脱硫控制模块5的下位机编程语言采用LAD，控制方式有就地按钮控制、上位机1软手动控制、上位机1自动控制。脱硫控制模块5主要包括远传仪表单元11、脱硫设备控制单元9、通讯单元10等。远传仪表单元11通过现场采集，两线制或四线制信号传输，信号型式模拟量为4～20mA DC信号，上传脱硫PLC系统，经过处理和特殊运算，实现数据采集(DAS)、模拟量控制(MCS)、显示、修改、设置和管理等功能。脱硫设备控制单元9通过采集现场设备的运行、故障等开关量信号，上传脱硫PLC系统，实现顺序控制(SCS)、设备运行状态检测、显示，报警及相关联锁控制等功能。通讯单元10通过PLC以太网模块和光纤交换机2连接，IP地址在同一网段即可。自动控制系统包括：自动制备药剂、自动调整加药泵频率、除雾器自动反洗、设备停止自动冲洗、备用设备自动切换启停等。

在线监测模块6配置为：SIEMENS S7-200PLC，一主站，无从站。通过以太网光纤交换机2和上位机1连接。在线监测模块6的下位机编程语言采用LAD。在线监测模块6主要包括远传仪表单元11、通讯单元10等。远传仪表单元11通过现场采集，两线制或四线制信号传输，信号型式模拟量为4～20mADC信号，上传在线监测PLC系统，经过处理和特殊运算，实现数据采集(DAS)、模拟量控制(MCS)、显示、修改、设置和管理等功能。通讯单元通过PLC以太网模块和光纤交换机2连接，IP地址在同一网段即可。

电视监控模块包括监控设备控制单元，监控设备控制单元分别连接有摄像单元和显示单元；所述摄像单元包括脱硫系统电视监控点、脱硝系统电视监控点、除尘系统电视监控点以及在线监测系统电视监控点；脱硫系统电视监控点包括：循环泵房、脱硫塔、药剂制备车间、脱水车间、配电室。脱硝系统电视监控点包括：稀释计量模块、喷射模块、配电室。除尘系统电视监控点包括：输灰系统、卸灰系统、配电室。电视监控系统是工业安全运行体系中的一个重要组成部分，通过遥控摄象机及其辅助设备(云台、镜头等)直接观看被监视场所设备的运行情况，一目了然。在线监测系统电视监控点包括：在线监测室。控制系统任何部分运行方式的切换，不论是人为的还是由联锁系统自动的，都能平滑进行，不会引起过程变量的扰动，并且不需运行人员的修正。

如图2-3所示，锅炉烟气处理一体化控制系统与锅炉控制系统数据交换采用工业以太网通讯，锅炉数据(如：锅炉负荷、炉膛温度、出口烟气温度等)通讯至锅炉烟气处理一体化控制系统上位机1系统，各下位机系统实现了数据共享。现有系统中，仪表数量较多，不存在仪表共用，设备复杂，经济成本高，本锅炉烟气处理一体化控制系统远传仪表单元11按常规布置，部分仪表和其它系统公用，降低了经济成本，系统设备简单，锅炉系统烟气出口温度可作为脱硝系统烟气进口温度，脱硝系统烟气出口温度可作为除尘系统烟气进口温度，除尘系统烟气出口温度可作为脱硫系统烟气进口温度，脱硫系统出口烟气温度作为锅炉系统烟气出口温度。烟气压力可依照烟气温度布置。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过工业光纤以太网将不同的系统集成到一台上位机，同时针对烟气处理工程中的脱硝、除尘、脱硫、在线监测实现自动化控制，经反复实验和总结，锅炉烟气处理一体化控制系统适用于各行业燃煤锅炉烟气处理工程控制系统。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种燃煤锅炉烟气处理工程一体化控制系统，其特征在于，包括上位机(1)，所述上位机(1)通过光纤交换机(2)分别连接有脱硝控制模块(3)、除尘控制模块(4)、脱硫控制模块(5)和在线监测模块(6)，所述脱硝控制模块(3)、除尘控制模块(4)、脱硫控制模块(5)分别连接有脱硝设备控制单元(7)、除尘设备控制单元(8)、脱硫设备控制单元(9)，所述脱硝控制模块(3)、除尘控制模块(4)、脱硫控制模块(5)和在线监测模块(6)均通过通讯单元(10)与所述光纤交换机(2)连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述脱硝控制模块(3)、除尘控制模块(4)、脱硫控制模块(5)和在线监测模块(6)均连接有远传仪表单元(11)。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括电视监控模块，所述电视监控模块包括监控设备控制单元，监控设备控制单元分别连接有摄像单元和显示单元。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述摄像单元包括脱硫系统电视监控点、脱硝系统电视监控点、除尘系统电视监控点以及在线监测系统电视监控点。