CN113641098A - 水冷炉排控制系统的控制方法及控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于发电技术领域，具体涉及一种水冷炉排控制系统的控制方法及控制系统，其中水冷炉排控制系统的控制方法包括：构建水冷炉排控制中各功能模块；以及调用各功能模块对水冷炉排进行控制，实现了采用工业上通用的控制设备，通过结构化软件开发，大大缩短了软件的开发和调试周期，提高了控制系统的可靠性和抗干扰性。
Description
技术领域
本发明属于发电技术领域，用于对发电时采用的水冷炉排系统进行控制，具体涉及一种水冷炉排控制系统的控制方法及控制系统。
背景技术
我国经济发展及城市化进程使得城市生活垃圾量大幅增加，垃圾焚烧发电是将垃圾无害化、减量化、资源化处置的有效途径，垃圾焚烧处理不仅能取到环保效果，同时垃圾焚烧的余热可产生蒸汽用于发电、供热，节约能源，是较好的资源回收利用方式。
目前独立研发的处理一般工业固废的水冷炉排系统,水冷炉排燃烧控制系统是垃圾焚烧自动控制的核心部分，该系统运行的好坏将直接影响焚烧炉的运行状况和蒸汽产量，进而影响环保排放指标、发电机组的发电量等。
因此，基于上述技术问题需要设计一种新的水冷炉排控制系统的控制方法及控制系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种水冷炉排控制系统的控制方法及控制系统。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种水冷炉排控制系统的控制方法，包括：
构建水冷炉排控制中各功能模块；以及
调用各功能模块对水冷炉排进行控制。
进一步，所述构建水冷炉排控制中各功能模块的方法包括：
构建开关功能模块、电机功能模块、阀门功能模块、模拟量功能模块、PID控制器功能模块和顺控功能模块；
所述开关功能模块包括：保存实际的硬件报警输出状态、强制报警状态输出、延时报警功能、释放报警功能、故障复位功能和报警确认功能。
进一步，所述电机功能模块包括：
状态反馈：就绪、控制命令、运行、故障、故障确认、连锁旁路、就地、需要维护；
设备控制：手动控制、自动控制、报警确认及复位；
设备保护：连锁保护；
设备报警：设备状态一致性检测，设备现场故障；
设备总运行时间累计；
设备维护提醒： 设备运行时间超过规定要求，提示运行人员进行维护。
进一步，所述阀门功能模块包括：
状态反馈：控制命令、开到位、关到位、故障确认、就地；
设备控制：手动控制、自动控制、报警确认及复位；
设备保护：连锁保护；
设备报警：设备状态一致性检测，设备现场故障；
阀类型选择：常开型、常闭型。
进一步，所述模拟量功能模块包括：
量程转换：通道采集的数据转换为实际的过程值；
报警：量程转换完成之后，按照报警的限值，根据产生允许标志，生成报警，生成的报警状态，保存在模拟量报警状态变量中，报警生成之后，如果报警已经不存在，只有复位之后，报警才能消失；
通道故障检测：外部硬件故障或在预设范围以外，表示硬件短线或短路。
数据模拟：当通道设备故障或设备维护时，启动数据模拟，可以设定通道的过程值。
进一步，所述PID控制器功能模块包括：手动/自动控制模式、串级控制功能、控制器正向反向作用选择、PID参数调整、限制控制器输出上限下限、给定值过程值量程转换和控制停止状态输出强制；
所述手动/自动控制模式为自动闭环控制、手操值设定；
所述串级控制功能的给定值由上一级控制器设定。
进一步，所述顺控功能模块包括：顺序流程控制、顺控连锁条件检查、顺控自动手动控制、顺控启动/停止条件检查、顺控启动/停止成功检查和顺控状态显示；
所述顺序流程控制为：根据步骤数量，按照顺序从第一步到最后一步， 步与步之间有转换条件限制， 分为停止步控制、启动步控制2个顺序。
进一步，所述调用各功能模块对水冷炉排进行控制的方法包括：
调用各功能模块中的具体功能，完成炉排控制、风系统控制、燃烧器控制和漏灰输送控制。
另一方面，本发明还提供一种采用上述水冷炉排控制系统的控制方法的控制系统，包括：
操作站、控制站和设备；
所述操作站与所述控制站连接；
所述控制站与所述设备连接；
所述控制站内设置有多个功能模块；
所述操作站适于调用控制站内各功能模块的功能对设备进行控制。
本发明的有益效果是，本发明通过构建水冷炉排控制中各功能模块；以及调用各功能模块对水冷炉排进行控制，实现了采用工业上通用的控制设备，通过结构化软件开发，大大缩短了软件的开发和调试周期，提高了控制系统的可靠性和抗干扰性。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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是本发明涉及的水冷炉排控制系统的控制方法的流程图；
图2是本发明涉及的燃烧自动系统的原理框图；
图3是本发明涉及的控制站软件结构示意图；
图4是本发明涉及的开关功能模块程序逻辑图；
图5是本发明涉及的电机功能模块程序逻辑图；
图6是本发明涉及的阀门功能模块程序逻辑图；
图7是本发明涉及的模拟量功能模块程序逻辑图；
图8是本发明涉及的控制器功能模块程序逻辑图；
图9是本发明涉及的顺控功能模块程序逻辑图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1-图9所示，本实施例1提供了一种水冷炉排控制系统的控制方法，包括：构建水冷炉排控制中各功能模块；以及调用各功能模块对水冷炉排进行控制，实现了采用工业上通用的控制设备，通过结构化软件开发，大大缩短了软件的开发和调试周期，提高了控制系统的可靠性和抗干扰性。
水冷炉排控制系统中控制站的处理器采用西门子通用的现场控制器，控制站程序主要由主要核心是燃烧自动控制程序，该燃烧自动（ACC）系统框图如图2所示，图2中描述了燃烧自动（ACC）系统的主要功能。
在本实施例中，针对生产过程中不同的设备，将功能模块单元设计成具有不同性能、可以互换的模块，该模块不依赖某一个具体项目和CPU型号，模块开发完成之后，各个分系统的软件开发人员根据不同工艺要求组合这些功能模块，从而完成对不同工艺处理过程的控制。可以根据给料及焚烧炉排功能说明书、一次风控制功能说明书、二次风控制功能说明书、捞渣机控制功能说明书、红外温度控制功能说明、进料挡板门及料位开关功能说明、液压站逻辑说明书要求，使用标准的功能模块完成焚烧炉排控制系统设备数据采集及自动控制功能的划分和功能设计存储，最大限度地实现易安装，易维护性，易操作性，运行稳定，安全可靠。
采用面向对象的开发模式，开发调用通用的功能单元，大大简化整个程序的设计结构，该程序主要通用功能模块：开关功能模块、电机功能模块、阀门功能模块、模拟量功能模块、PID控制器功能模块、顺控功能模块，实现对IO接口单元的控制。控制系统各个子程序调用通用模块，将处理数据以相同的数据结构存储在内存中，实现对各个不同设备的控制；子程序可以但不限于包括：炉排运行控制子程序、氧量控制器子程序、炉膛温度模式子程序、蒸汽流量红外温度子程序、蒸汽流量模式子程序、一二次风控制子程序、漏灰输送控制子程序和辅助燃烧器控制子程序等。现场控制站的数据通过以太网传输到位控制室监控界面上； 监控界面采用组态软件开发，组态然软件选择西门子WINCC7.0，通信网络采用工业光纤环网，协议采用S7驱动。
在本实施例中，所述构建水冷炉排控制中各功能模块的方法包括：构建开关功能模块、电机功能模块、阀门功能模块、模拟量功能模块、PID控制器功能模块和顺控功能模块；各功能模块为通用功能模块，通用功能模块相对于硬件是独立的，可以独立进行调试和安装，对于不同项目可进行直接进行引用。
在本实施例中，所述开关功能模块主要针对报警信号处理，主要完成以下功能包括：保存实际的硬件报警输出状态、强制报警状态输出、延时报警功能、释放报警功能、故障复位功能和报警确认功能；
开关功能模块自定义数据结构：（1）状态自定义结构BUTTON_STATUS；该结构共16布尔位， 在DB块和程序中以字的形式存储，程序中以自定义结构的方式引用。BEIYONG：BYTE备用；DETECTION：BOOL 开关状态；ALARM：BOOL报警；ALARM_CONFIRM：BOOL 报警确认；CAR_0N：BOOL 强制报警；CAR_VALUE：BOOL强制状态；HARDWARE_DETECTION：BOOL实际开关状态；（2）控制自定义结构BUTTON_CONTROL；该结构共16布尔位， 在DB块和程序中以字的形式存储，程序中以自定义结构的方式引用。ENFORCE_OFF： BOOL强制状态为FALSE；ENFORCE_ON：BOOL强制状态为TRUE；REGULAT_OFF：BOOL取消强制；RESET：BOOL复位报警；CONFIRM：BOOL确认报警；输入\输出项目：直接的IO参数传递：输入IO类型：VAR_INPUT：BUTTON：数据类型INT整型,开关编号，对应的开关量偏移地址。 INPUT： 数据类型BOOL布尔型, 硬件状态。DELAY： 数据类型INT整型,报警延时时间。REALSE： 数据类型BOOL布尔型，报警动作限制条件。RELEASE_TIME：数据类型INT整型，报警解除时间。END_VAR；IO型参数，在功能模块中直接引用，禁止程序进行修改。间接参数传递：DB116：开关量状态存储数据类型采用BUTTON_STATUS；DB117：反馈量延时时间存储数据类型采用INT整型；DB118：报警动作时间存储数据类型采用INT整型；DB119：开关量控制命令存储数据类型采用BUTTON_CONTROL；块初始化、块的结束时对于外部的DB数据进行访问，访问方式采用指针偏移的方式，中间是块的运算过程。需要注意： BUTTON仅仅是间接参数在DB块中地址的偏移量，不是指具体的地址，实际的存储地址要根据数据存储的类型和偏移量进行计算才能获得。（1） 存储指针计算方法：例如获得DB116存储数据区中对应的某个开关量报警状态，该区中数据以自定的结构类型保存，实际存储是以16位字的形式保存，偏移地址的计算：P#DBX 0.0+偏移量(BUTTON)x16；（2） 报警延时计算：报警延时采用秒脉冲进行计数，最小计数单位1秒。满足限制条件，并且报警信号不满足时开始计数，当累计时间大于设定限制值时产生报警。计数时间=计数时间+ 秒脉冲 与 （累计时间未到DELAY==1 and 报警输入input==0）当报警限制条件不满足累计时间清零；
本功能模块是整个控制程序最基本功能模块，不调用其他的功能模块和子程序。块中IO输入数据可以直接在块中引用， 间接参数不能直接引用，必须从块外部的DB存储数据中拷贝到功能模块中开辟的对应临时数据中， 程序对这些临时数据进行操作修改，程序结束调用时，将临时数据保存到对应的DB存储区中。
存储分配， 功能模块中IO数据作为直接变量引用，无需单独开辟临时存储区。临时存储区定义：VAR_TEMP；CONTROL ： "BUTTON_CONTROL"; //控制命令；BUTTON_TIME_C ：INT； //报警延时；RELEASE_TIME_C ： INT； //报警释放延时；STATUS ： "BUTTON_STATUS"; //报警状态；END_VAR临时存储区数据地址从0开始，以字或字节的形式存储，CONTROL数据地址LW 0。
DB116：开关量状态存储结构如下：
| 名称 | 类型 | 初值 | 注释 |
| <i>BUTTON</i>_0 | "<i>BUTTON</i>_<i>STATUS</i>" | 备用 | |
| <i>BUTTON</i>_1 | "<i>BUTTON</i>_<i>STATUS</i>" | 1#捞渣机液低液位信号 1<i>LS</i>-601 | |
| <i>BUTTON</i>_2 | "<i>BUTTON</i>_<i>STATUS</i>" | 给料溜槽高料位信号1 1<i>LS</i>-101（挡板门关到位旁路） | |
| <i>BUTTON</i>_3 | "<i>BUTTON</i>_<i>STATUS</i>" | 给料溜槽高料位信号2 1<i>LS</i>-102（挡板门关到位旁路） | |
| <i>BUTTON</i>_4 | "<i>BUTTON</i>_<i>STATUS</i>" | 给料溜槽高料位信号3 1<i>LS</i>-103（挡板门关到位旁路） | |
| <i>BUTTON</i>_5 | "<i>BUTTON</i>_<i>STATUS</i>" | 2#捞渣机低液位信号 1<i>LS</i>-602 |
DB117：报警时间存储结构如下：
| 名称 | 类型 | 初值 | 注释 |
| <i>BUTTON</i>_0 | <i>INT</i> | 0 | 备用 |
| <i>BUTTON</i>_1 | <i>INT</i> | 0 | 1#捞渣机液低液位信号 1<i>LS</i>-601 |
| <i>BUTTON</i>_2 | <i>INT</i> | 0 | 给料溜槽高料位信号1 1<i>LS</i>-101（挡板门关到位旁路） |
| <i>BUTTON</i>_3 | <i>INT</i> | 0 | 给料溜槽高料位信号2 1<i>LS</i>-102（挡板门关到位旁路） |
| <i>BUTTON</i>_4 | <i>INT</i> | 0 | 给料溜槽高料位信号3 1<i>LS</i>-103（挡板门关到位旁路） |
| <i>BUTTON</i>_5 | <i>INT</i> | 0 | 2#捞渣机低液位信号 1<i>LS</i>-602 |
DB118：报警释放时间存储结构如下：
| 名称 | 类型 | 初值 | 注释 |
| <i>BUTTON</i>_0 | <i>INT</i> | 0 | 备用 |
| <i>BUTTON</i>_1 | <i>INT</i> | 0 | 1#捞渣机液低液位信号 1<i>LS</i>-601 |
| <i>BUTTON</i>_2 | <i>INT</i> | 0 | 给料溜槽高料位信号1 1<i>LS</i>-101（挡板门关到位旁路） |
| <i>BUTTON</i>_3 | <i>INT</i> | 0 | 给料溜槽高料位信号2 1<i>LS</i>-102（挡板门关到位旁路） |
| <i>BUTTON</i>_4 | <i>INT</i> | 0 | 给料溜槽高料位信号3 1<i>LS</i>-103（挡板门关到位旁路） |
| <i>BUTTON</i>_5 | <i>INT</i> | 0 | 2#捞渣机低液位信号 1<i>LS</i>-602 |
DB119：开关量控制命令存储结构如下：
| 名称 | 类型 | 初值 | 注释 |
| <i>BUTTON</i>_0 | "<i>BUTTON</i>_<i>CONTROL</i>" | 备用 | |
| <i>BUTTON</i>_1 | "<i>BUTTON</i>_<i>CONTROL</i>" | 1#捞渣机液低液位信号 1<i>LS</i>-601 | |
| <i>BUTTON</i>_2 | "<i>BUTTON</i>_<i>CONTROL</i>" | 给料溜槽高料位信号1 1<i>LS</i>-101（挡板门关到位旁路） | |
| <i>BUTTON</i>_3 | "<i>BUTTON</i>_<i>CONTROL</i>" | 给料溜槽高料位信号2 1<i>LS</i>-102（挡板门关到位旁路） | |
| <i>BUTTON</i>_4 | "<i>BUTTON</i>_<i>CONTROL</i>" | 给料溜槽高料位信号3 1<i>LS</i>-103（挡板门关到位旁路） | |
| <i>BUTTON</i>_5 | "<i>BUTTON</i>_<i>CONTROL</i>" | 2#捞渣机低液位信号 1<i>LS</i>-602 |
限制条件， 释放信号Release为0时，报警延时取消，无论报警的硬件信号如何，都不产生报警。为了调试及运行方便，如果运行人员要求在某些情况旁路报警，可以手动将对应的报警信号强制在某个状态。
在本实施例中，所述电机功能模块主要针对电机、风机、泵类等设备的控制，具有以下功能包括：状态反馈：就绪、控制命令、运行、故障、故障确认、连锁旁路、就地、需要维护；设备控制：手动控制、自动控制、报警确认及复位；设备保护：连锁保护；设备报警：设备状态一致性检测，设备现场故障；设备总运行时间累计；设备维护提醒： 设备运行时间超过规定要求，提示运行人员进行维护。
数据结构，块自定义数据结构：（1）状态自定义结构MOTOR_STATUS该结构共16布尔位， 在DB块和程序中以字的形式存储，程序中以自定义结构的方式引用。READY：BOOL就绪；COMMAND: BOOL控制命令输出；ALARM：BOOL报警；ALARM_CONFIRM：BOOL 报警确认；DISTAN_FALUT: BOOL运行故障（一致性故障）；AUTO：BOOL自动模式；HAND_ON：BOOL手动模式；ALARM_MAINT: BOOL维护信号；LOCAL: BOOL就地模式；（2）控制自定义结构 MOTOR_CONTROL；该结构共16布尔位， 在DB块和程序中以字的形式存储，程序中以自定义结构的方式引用。INTERLOCK_ON： BOOL连锁投入；HAND_START：BOOL手动启动命令；HAND_STOP：BOOL复位报警命令；AUTO：BOOL自动模式命令；RESET: BOOL复位命令；CONFIRM: BOOL确认命令RESET_MAINT:BOOL 复位维护命令。
输入\输出项目，（1） 直接的IO参数传递：输入IO类型：VAR_INPUT；
MOTOR_NO : 数据类型INT整型,电机编号，对应的电机偏移地址。RUNNING :BOOL ;//电机运行反馈； READY : BOOL ;//电机就绪；OVERTIME_TIME_START : INT ;//启动超时时间设定；OVERTIME_TIME_STOP : INT ; //停止超时时间设定；END_VAR；输出IO类型：VAR_OUTPUT； COMMAND : BOOL ;//电机控制命令；END_VAR；（2） 间接参数传递；DB100：电机状态。采用自定义数据结构MOTOR_STATUS；DB101：电机状态控制命令。采用自定义数据结构MOTOR_CONTROL；DB102：电机启动超时记数；DB103：电机运行时间；DB104：电机复位时间；DB105：电机预设的维修时间；DB106：电机停止超时记数。限制条件:READY 就绪信号， 如无就绪信号，设备报警， 禁止输出控制命令。
在本实施例中，所述阀门功能模块主要针对开关类阀门（包括电磁气动阀、电磁阀等）等设备的控制，具有以下功能包括：状态反馈：控制命令、开到位、关到位、故障确认、就地；设备控制：手动控制、自动控制、报警确认及复位；设备保护：连锁保护；设备报警：设备状态一致性检测，设备现场故障；阀类型选择：常开型、常闭型。
数据结构，块自定义数据结构：（1）状态自定义结构VALVE_STATUS；该结构共16布尔位， 在DB块和程序中以字的形式存储，程序中以自定义结构的方式引用。VALVE_TYPE：BOOL阀门型号；OUT: BOOL控制命令输出；CLOSED: BOOL阀门关到位；OPENED: BOOL阀门开到位；ALARM：BOOL报警；ALARM_CONFIRM：BOOL报警确认；AUTO：BOOL自动模式；HAND_OPEN：BOOL手动开关；LOCAL: BOOL就地模式；
（2）状态自定义结构 VALVE_CONTROL；该结构共16布尔位， 在DB块和程序中以字的形式存储，程序中以自定义结构的方式引用。HAND_OPEN： BOOL手动开阀命令；HAND_CLOSE: BOOL手动关阀命令；AUTO：BOOL自动模式命令；RESET：BOOL复位命令；CONFIRM:BOOL确认命令；
输入\输出项目（1） 直接的IO参数传递：输入IO类型：VAR_INPUT：CLOSE_FEEDBACK：全关反馈。OPEN_FEEDBACK：全开反馈。VALV_TYPE： 故障状态（连锁条件：1，自动条件：1）下阀门输出状态（FALSE：输出0，TRUE：输出1）。OVERTIME_TIME： 超时时间设定。ENDVAR；输出IO类型：VAR_OUTPUT；OUT: BOOL ;//阀门控制命令；END_VAR；（2） 间接参数传递；DB110：位置阀门状态。DB111：对应位置阀门控制命令。DB112：对应位置阀门超时记数。DB113：连锁状态。DB114：自动条件。DB115：阀门同时故障延时。
在本实施例中，所述模拟量功能模块主要模拟量数据处理，具有以下功能包括：量程转换： 通道采集的0-27648数据转换为实际的过程值；报警：量程转换完成之后，按照报警的限值，根据产生允许标志，生成报警，生成的报警状态，保存在模拟量报警状态变量中，报警生成之后，如果报警已经不存在，只有复位之后，报警才能消失；通道故障检测：外部硬件故障或在预设范围以外，表示硬件短线或短路。数据模拟：当通道设备故障或设备维护时，启动数据模拟，可以设定通道的过程值。数据结构，块自定义数据结构：（1）状态自定义结构 ALOG_STATUS；该结构共16布尔位， 在DB块和程序中以字的形式存储，程序中以自定义结构的方式引用。HHH：BOOL模拟量高高高；HH: BOOL模拟量高高；H: BOOL模拟量高；L:BOOL模拟量低；LL： BOOL模拟量低低；LLL：BOOL模拟量低低低；REGULAT_ON：BOOL 启动模拟；
（2）状态自定义结构ALOG_CONTROL；该结构共16布尔位， 在DB块和程序中以字的形式存储，程序中以自定义结构的方式引用。RESET：BOOL复位命令；CONFIRM: BOOL确认命令；REGULAT_ON：BOOL启动模拟命令；REGULAT_OFF：BOOL取消模拟命令；（3） 报警限值自定义结构 ALOG_ALARM；HHH:REAL模拟量高高高限值；HH: REAL模拟量高高限值；H: REAL模拟量高限值；L:REAL模拟量低限值；LL: REAL模拟量低低限值；LLL: REAL模拟量低低低限值；
输入\输出项目，（1） 直接的IO参数传递：输入IO类型：VAR_INPUT；ALOG_NO : INT; //模拟量编号；ALOG_PIW : INT ; //实际检测值； RANGE_LIMIT : REAL ; //量程低限； RANGE_LIMIT : REAL ; //量程高限； ALARMS_CHOSE: WORD ;//报警选择； ALARM :BOOL//外部硬件故障；END_VAR；（2） 间接参数传递；DB120：过程值（硬件实际值）。DB121：模拟量控制命令；DB122：模拟量状态；DB123：模拟量用户选择的报警方式；DB124：报警限值设定值，HHH高高高，HH高高,H高,L低,LL低低,LLL低低低；DB125：计算值，模拟值（如不启动模拟与过程值一致）。
在本实施例中，所述PID控制器功能模块主要针对闭环控制要求的设备，具有以下功能包括：手动/自动控制模式、串级控制功能、控制器正向反向作用选择、PID参数调整、限制控制器输出上限下限、给定值过程值量程转换和控制停止状态输出强制；所述手动/自动控制模式为自动闭环控制、手操值设定；所述串级控制功能的给定值由上一级控制器设定。数据结构，块自定义数据结（1）状态自定义结构OPERATOR_STATUS；该结构共16布尔位， 在DB块和程序中以字的形式存储，程序中以自定义结构的方式引用。RUN：BOOL控制器运行；MAN: BOOL控制器手动状态；CAS: BOOL串级控制；F_OUT:BOOL控制器强制；UPER：BOOL控制器低限；LO：BOOL控制器高限；（2）控制自定义结构OPERATOR_CONTROL；该结构共16布尔位，在DB块和程序中以字的形式存储，程序中以自定义结构的方式引用。OPERATOR_MAN:BOOL//控制器手动命令；OPERATOR_AUTO:BOOL//控制器自动命令；OPERATOR_LOCAL: BOOL//控制器关闭串级控制OPERATOR_CASEC: BOOL//控制器启动串级控制（3）控制器数据自定义结构OPERATOR_DATAPV: REAL// 过程值；OUT: REAL// 控制器输出0-100%MAN: REAL// 控制器手操值SP:REAL // 给定P: REAL// 增益；I： REAL // 积分D： REAL// 微分；MIN: REAL//控制器输出下限MAX: REAL// 控制器输出上限；输入\输出项目（1） 直接的IO参数传递：输入IO类型：VAR_INPUT；OPERATOR_NO : INT ;//控制编号； OPERATOR_DB : BLOCK_DB ;//PID背景数据块； INVERS : BOOL ;//正向、反向作用选择TRACK_ON : BOOL ;//控制冻结；CAS: BOOL ;//串级控制；PV : REAL ;//过程值；LOW : REAL ; //过程值低限； UPPER :REAL ; //过程值上限；F_VAL : REAL ;//冻结值END_VAR；（2） 间接参数传递；DB190：控制器控制命令；DB191：控制器控制状态；DB192：控制器参数。限制条件：控制停止时，禁止控制器输出。
在本实施例中，所述顺控功能模块该功能模块主要针对电机、风机、泵类等设备的控制，具有以下功能包括：顺序流程控制、顺控连锁条件检查、顺控自动手动控制、顺控启动/停止条件检查、顺控启动/停止成功检查和顺控状态显示；
所述顺序流程控制为：根据步骤数量，按照顺序从第一步到最后一步， 步与步之间有转换条件限制， 分为停止步控制、启动步控制2个顺序。
数据结构（1）状态自定义结构SEQ_STATUS；该结构共16布尔位， 在DB块和程序中以字的形式存储，程序中以自定义结构的方式引用。STARTUP：BOOL顺控启动成功；STOPPUP:BOOL顺控停止成功；STARTING: BOOL顺控启动中；STOPPING: BOOL顺控停止中；HAND_START:BOOL顺控单步（手动）启动状态AUTO_STOP: BOOL顺控自动停止状态；OVERIDER_STOP: BOOL顺控单步（手动）停止状态AUTO_START: BOOL顺控自动启动状态ALARM：BOOL故障ALARM_CONFIRM： BOOL故障确认；（2）控制自定义结构SEQ_CONTROL该结构共112布尔位，在DB块和程序中以字的形式存储，程序中以自定义结构的方式引用。AUTO_START: BOOL顺控自动启动命令；HAND_START:BOOL顺控单步（手动）启动命令；AUTO_STOP:BOOL顺控自动停止命令；OVERIDER_STOP: BOOL顺控单步（手动）停止命令RESET:BOOL故障复位命令CONFIRM: BOOL故障确认命令；（3）顺控步、连锁、自动自定义结构 SEQ_DATA；START_STEP0:BOOL// 启动步0…；START_STEP15:BOOL// 启动步15；STOP_STEP0:BOOL// 停止步0…；STOP_STEP15:BOOL// 停止步15；START_CON_STEP0:BOOL// 启动步0条件…；START_CON_STEP15:BOOL// 启动步15条件；STOP_CON_STEP0:BOOL// 启动步0条件…；STOP_CON_STEP15:BOOL// 停止步15条件；START_COND0:BOOL// 顺控启动条件0…；START_COND15:BOOL// 顺控启动条件15；STOP_COND0:BOOL// 顺控停止条件0…；STOP_COND15:BOOL// 顺控停止条件15；INTERLOCK_COND0:BOOL// 顺控连锁条件0…；INTERLOCK_COND15:BOOL//顺控连锁条件15；
输入\输出项目；1） 直接的IO参数传递：输入IO类型：VAR_INPUT；SEQ_NO : INT ;//顺控编号；STARTUP : BOOL ;//顺控启动成功；STOPPUP : BOOL ;//顺控停止成功；END_VAR；
（2） 间接参数传递；DB170：顺控状态DB171：顺控控制命令DB172：顺控参数；限制条件，顺控连锁条件不成立，所有停止步全部强制为1状态，启动步全部为0。
连锁保护系统：给料炉排功能连锁，功能连锁触发，触发给料顺控连锁，立即停止给料炉排顺控。连锁条件， 1、主油泵运行；2、1#给料炉排故障（焚烧紧急运行模式旁路）；3、2#给料炉排故障（焚烧紧急运行模式旁路）；4、3#给料炉排故障（焚烧紧急运行模式旁路）；5、4#给料炉排故障（焚烧紧急运行模式旁路）；焚烧炉排功能连锁，焚烧炉排功能连锁条件:1、主油泵故障；2、氧量低低；3、焚烧炉排紧急运行模式启动，旁路功能连锁；4、炉底刮板机故障；5、给料炉排功能连锁正常。
在本实施例中，所述调用各功能模块对水冷炉排进行控制的方法包括：调用各功能模块中的具体功能，完成炉排控制、风系统控制、燃烧器控制和漏灰输送控制。
PLC的IO数据用通过功能模块IO接口，有功能模块处理之后对设备进行控制。根据给料及焚烧炉排功能说明焚烧炉排功能需求，对功能模块进行组合。（1） 焚烧炉炉排控制阀调用为例，其余通用块的调用与此类似：以阀门1列炉排驱动装置1液压流量控制阀开VALVE_1为例,要求运行顺控准予能够自动启动和停止，如果阀门就地状态产生阀门状态报警，顺控启动状态禁止切换到手动状态
具体代码如下：
AN"DI201"//焚烧炉排就地硬件信号
S"DATA_VALVE_STATUS".VALVE_1.ALARM//阀门状态报警
="DATA_VALVE_STATUS".VALVE_1.LOCAL
阀门连锁控制：
ACOMBUSTION_STOP_SAFETY
=" DATA_VALVE_INTERLOCK".VALVE_1. INTERLOCK _1 //焚烧安全连锁
ACOMBUSTION_STOP_LEVEL3
=" DATA_VALVE_INTERLOCK".VALVE_1. INTERLOCK _2 //硬件3级连锁
ACOMBUSTION_STOP_RUN
=" DATA_VALVE_INTERLOCK".VALVE_1. INTERLOCK _3 //焚烧运行连锁
ACOMBUSTION_FUNCTION_INTERLOCK
=" DATA_VALVE_INTERLOCK".VALVE_1. INTERLOCK _4 //焚烧炉排功能连锁
A"DATA_VALVE_STATUS".VALVE_1.ALARM
=" DATA_VALVE_INTERLOCK".VALVE_1. INTERLOCK _5 //1列炉排驱动装置1故障
AT_1RUN1_DELAY
=" DATA_VALVE_INTERLOCK".VALVE_1. INTERLOCK _6 //1列炉排驱动装置1前进到位信号（延时5S)
阀门自动控制：
A"SEQ_PARAMETER".SEQ_2.START_STEP_1
R"VALVE_AUTO_COND".VALVE_1.AUTOCOND_1//焚烧炉排顺控允许
A"SEQ_PARAMETER".SEQ_1.STOP_STEP_1
S"VALVE_AUTO_COND".VALVE_1.AUTOCOND_1//焚烧炉排顺控
ACOMBUSTION_RUN1ZONE1_FORWORD
="VALVE_AUTO_COND".VALVE_1.AUTOCOND_2//顺控前进
AFEED_START
="VALVE_AUTO_COND".VALVE_1.AUTOCOND_3//焚烧进料控制器允许（无1列炉排驱动装置1前进到位信号）
（2） 与监控软件接口
控制站通过以太网与上位机监控组态界面进行通信， 本软件产品将控制站的控制的设备状态、现场仪表数据等以一定的数据结构保存在控制站的DB块中，运行人员通过界面对DB块进行操作实现对整个系统的控制，本软件规范了上下位机通信的接口，大大提高了系统的可靠性。
本控制系统另外正对西门子的以太网FETCH/WIRTCH通信协议，专门做了针对性的优化，提供了第三方监控软件进行大数据通信接口，解决了控制站与第三方监控软件大容量数据通信问题，即使单个控制站通信数据达到5000点以上也可以保证监控软件中数据的刷行时间在1秒以内完成。 PC客户端利用系统提供的套接字与PLC使用“三次握手”建立TCP连接。通信数据按照通信要求不同划分为3类：1）只读数据 ： 只能读；2）读/写类型数据：同时能读/写；3）只写数据：只能写；针对3类数据，程序分别进行处理：1） 将有读要求的数据放入程序轮询线程中，程序定时向PLC发送FETCH读请求数据报文，从而实现数据刷新。2）对于有写的要求的数据：为了保证不增加通信负担，同时保证数据安全，当程序线程检测读/写、写数据变化时触发写事件，程序写线程向PLC发送WRITE数据报文，将数据写入PLC。这里需要注意的是必须采取一些措施保证数据安全，保证检测数据变化是正确的，防止程序异常时将0写入PLC数据块中，造成严重的设备安全事故。
在本实施例中，控制站硬件平台可以采用西门子S7-400系列的PLC作为控制站的控制器，该控制器是工业上成熟通用的控制器，带以太网通信接口。上位机采用DELL工程师站。采用光纤环网实现现场控制站和上位机之间的通信。控制软件有2块： 控制站的控制软件的开发环境采用STEP7 V5.5编程软件，该编程软件与控制器相配套；上位机人机界面采用西门子组态开发软件与3Dmax图形开发软件相配合进行开发。控制站软件采用结构化开发方式，首先针对不同的电气和工业设备编写相关的通用的功能模块，控制站通过对不同的通用功能模块进行组合从而完成整个控制系统开发。完成设备数据采集、系统报警、电机阀门的顺序连锁运行。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例2还提供一种采用上述水冷炉排控制系统的控制方法的控制系统，包括：操作站、控制站和设备；所述操作站与所述控制站连接；所述控制站与所述设备连接；所述控制站内设置有多个功能模块；所述操作站适于调用控制站内各功能模块的功能对设备进行控制。
在本实施例中，控制站内各功能模块的构建方法在实施例1中已经详细描述，在本实施例中不在赘述。控制系统的详细控制方法在实施例1中也已经详细描述，在本实施例中不再赘述。
综上所述，本发明通过构建水冷炉排控制中各功能模块；以及调用各功能模块对水冷炉排进行控制，实现了采用工业上通用的控制设备，通过结构化软件开发，大大缩短了软件的开发和调试周期，提高了控制系统的可靠性和抗干扰性。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-OnlyMemory）、随机存取存储器（RAM，RandomAccessMemory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (9)
1.一种水冷炉排控制系统的控制方法，其特征在于，包括：
构建水冷炉排控制中各功能模块；以及
调用各功能模块对水冷炉排进行控制。
2.如权利要求1所述的水冷炉排控制系统的控制方法，其特征在于，
所述构建水冷炉排控制中各功能模块的方法包括：
构建开关功能模块、电机功能模块、阀门功能模块、模拟量功能模块、PID控制器功能模块和顺控功能模块；
所述开关功能模块包括：保存实际的硬件报警输出状态、强制报警状态输出、延时报警功能、释放报警功能、故障复位功能和报警确认功能。
3.如权利要求2所述的水冷炉排控制系统的控制方法，其特征在于，
所述电机功能模块包括：
状态反馈：就绪、控制命令、运行、故障、故障确认、连锁旁路、就地、需要维护；
设备控制：手动控制、自动控制、报警确认及复位；
设备保护：连锁保护；
设备报警：设备状态一致性检测，设备现场故障；
设备总运行时间累计；
设备维护提醒：设备运行时间超过规定要求，提示运行人员进行维护。
4.如权利要求3所述的水冷炉排控制系统的控制方法，其特征在于，
所述阀门功能模块包括：
状态反馈：控制命令、开到位、关到位、故障确认、就地；
设备控制：手动控制、自动控制、报警确认及复位；
设备保护：连锁保护；
设备报警：设备状态一致性检测，设备现场故障；
阀类型选择：常开型、常闭型。
5.如权利要求4所述的水冷炉排控制系统的控制方法，其特征在于，
所述模拟量功能模块包括：
量程转换：通道采集的数据转换为实际的过程值；
报警：量程转换完成之后，按照报警的限值，根据产生允许标志，生成报警，生成的报警状态，保存在模拟量报警状态变量中，报警生成之后，如果报警已经不存在，只有复位之后，报警才能消失；
通道故障检测：外部硬件故障或在预设范围以外，表示硬件短线或短路，
数据模拟：当通道设备故障或设备维护时，启动数据模拟，可以设定通道的过程值。
6.如权利要求5所述的水冷炉排控制系统的控制方法，其特征在于，
所述PID控制器功能模块包括：手动/自动控制模式、串级控制功能、控制器正向反向作用选择、PID参数调整、限制控制器输出上限下限、给定值过程值量程转换和控制停止状态输出强制；
所述手动/自动控制模式为自动闭环控制、手操值设定；
所述串级控制功能的给定值由上一级控制器设定。
7.如权利要求6所述的水冷炉排控制系统的控制方法，其特征在于，
所述顺控功能模块包括：顺序流程控制、顺控连锁条件检查、顺控自动手动控制、顺控启动/停止条件检查、顺控启动/停止成功检查和顺控状态显示；
所述顺序流程控制为：根据步骤数量，按照顺序从第一步到最后一步， 步与步之间有转换条件限制， 分为停止步控制、启动步控制2个顺序。
8.如权利要求7所述的水冷炉排控制系统的控制方法，其特征在于，
所述调用各功能模块对水冷炉排进行控制的方法包括：
调用各功能模块中的具体功能，完成炉排控制、风系统控制、燃烧器控制和漏灰输送控制。
9.一种采用如权利要求1-8任一项所述水冷炉排控制系统的控制方法的控制系统，其特征在于，包括：
操作站、控制站和设备；
所述操作站与所述控制站连接；
所述控制站与所述设备连接；
所述控制站内设置有多个功能模块；
所述操作站适于调用控制站内各功能模块的功能对设备进行控制。
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