燃煤鍋爐煙氣處理工程一體化控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種燃煤鍋爐煙氣處理工程一體化控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)，所述上位機(jī)通過光纖交換機(jī)分別連接有脫硝控制模塊、除塵控制模塊、脫硫控制模塊和在線監(jiān)測模塊，所述脫硝控制模塊、除塵控制模塊、脫硫控制模塊分別連接有脫硝設(shè)備控制單元、除塵設(shè)備控制單元、脫硫設(shè)備控制單元，所述脫硝控制模塊、除塵控制模塊、脫硫控制模塊和在線監(jiān)測模塊均通過通訊單元與所述光纖交換機(jī)連接。本系統(tǒng)能夠?qū)煔馓幚砉こ讨械拿撓?、除塵、脫硫、在線監(jiān)測實(shí)現(xiàn)自動化控制，節(jié)省了大量運(yùn)行人員、儀表、上位機(jī)系統(tǒng)等，并實(shí)現(xiàn)了各系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)資源共享，減少了投資成本。
【專利說明】燃煤鍋爐煙氣處理工程一體化控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃煤鍋爐煙氣處理工程領(lǐng)域，具體來說，涉及一種燃煤鍋爐煙氣處理工程一體化控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]鍋爐煙氣脫硝、除塵、脫硫、在線監(jiān)測同屬煙氣處理工程，市場上現(xiàn)有脫硝、除塵、脫硫工程控制系統(tǒng)是獨(dú)立系統(tǒng)，設(shè)立獨(dú)立控制室，每套系統(tǒng)都設(shè)立運(yùn)行人員，造成了人工浪費(fèi)，巡檢點(diǎn)、儀表、控制室和上位機(jī)系統(tǒng)增多，并且不能實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交換和共享，增加前期投資，給施工帶來很大的難度和不便。其存在的原因是脫硝、除塵、脫硫、在線監(jiān)測大多數(shù)不是同一家公司，很難將整套鍋爐煙氣處理系統(tǒng)集成。
[0003]針對相關(guān)技術(shù)中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對相關(guān)技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出一種燃煤鍋爐煙氣處理工程一體化控制系統(tǒng)，能夠在鍋爐控制室實(shí)現(xiàn)對煙氣處理工程中的脫硝、除塵、脫硫、在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備的啟動停止等操作，同時還能夠監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、讀取遠(yuǎn)傳儀表的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)模塊的自動化控制。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種燃煤鍋爐煙氣處理工程一體化控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)，所述上位機(jī)通過光纖交換機(jī)分別連接有脫硝控制模塊、除塵控制模塊、脫硫控制模塊和在線監(jiān)測模塊，所述脫硝控制模塊、除塵控制模塊、脫硫控制模塊分別連接有脫硝設(shè)備控制單元、除塵設(shè)備控制單元、脫硫設(shè)備控制單元，所述脫硝控制模塊、除塵控制模塊、脫硫控制模塊和在線監(jiān)測模塊均通過通訊單元與所述光纖交換機(jī)連接。
[0007]其中，所述脫硝控制模塊、除塵控制模塊、脫硫控制模塊和在線監(jiān)測模塊均連接有遠(yuǎn)傳儀表單兀。
[0008]此外，所述系統(tǒng)還包括電視監(jiān)控模塊，所述電視監(jiān)控模塊包括監(jiān)控設(shè)備控制單元，監(jiān)控設(shè)備控制單元分別連接有攝像單元和顯示單元；所述攝像單元包括脫硫系統(tǒng)電視監(jiān)控點(diǎn)、脫硝系統(tǒng)電視監(jiān)控點(diǎn)、除塵系統(tǒng)電視監(jiān)控點(diǎn)以及在線監(jiān)測系統(tǒng)電視監(jiān)控點(diǎn)。
[0009]本發(fā)明通過工業(yè)光纖以太網(wǎng)將不同的系統(tǒng)集成到一臺上位機(jī)，同時針對煙氣處理工程中的脫硝、除塵、脫硫、在線監(jiān)測實(shí)現(xiàn)自動化控制，實(shí)現(xiàn)了各系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)資源共享，減少了投資成本；鍋爐煙氣處理一體化控制系統(tǒng)將脫硫控制系統(tǒng)、脫硝控制系統(tǒng)、除塵控制系統(tǒng)、在線監(jiān)測控制系統(tǒng)集成到一套上位機(jī)，減少了人工成本；鍋爐煙氣處理一體化控制系統(tǒng)采用工業(yè)光纖以太網(wǎng)通訊，系統(tǒng)穩(wěn)定性和抗干擾能力大大加強(qiáng)，更具有穩(wěn)定性；鍋爐煙氣處理一體化控制系統(tǒng)將脫硫控制系統(tǒng)、脫硝控制系統(tǒng)、除塵控制系統(tǒng)、在線監(jiān)測控制系統(tǒng)組建了局域網(wǎng)，能滿足各系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時交換，并且不用做其它線路；鍋爐煙氣處理一體化控制系統(tǒng)上位機(jī)數(shù)量減少3/4，儀表減少溫度、壓力、流量等，在不影響正常使用的前提下，降低了硬件成本和施工難度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0011]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的一種燃煤鍋爐煙氣處理工程一體化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0012]圖2是根據(jù)現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)中儀表集成前的系統(tǒng)溫度測定流程圖；
[0013]圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的儀表集成后的系統(tǒng)溫度測定流程圖。
[0014]圖中:
[0015]1、上位機(jī)；2、光纖交換機(jī)；3、脫硝控制模塊；4、除塵控制模塊；5、脫硫控制模塊；6、在線監(jiān)測模塊；7、脫硝設(shè)備控制單元；8、除塵設(shè)備控制單元；9、脫硫設(shè)備控制單元；10、通訊單元；11、遠(yuǎn)傳儀表單元；12、鍋爐。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0017]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種燃煤鍋爐煙氣處理工程一體化控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)I，所述上位機(jī)I通過光纖交換機(jī)2分別連接有脫硝控制模塊3、除塵控制模塊4、脫硫控制模塊5和在線監(jiān)測模塊6，所述脫硝控制模塊3、除塵控制模塊4、脫硫控制模塊5分別連接有脫硝設(shè)備控制單元7、除塵設(shè)備控制單元8、脫硫設(shè)備控制單元9，所述脫硝控制模塊3、除塵控制模塊4、脫硫控制模塊5和在線監(jiān)測模塊6均通過通訊單元10與所述光纖交換機(jī)2連接；所述脫硝控制模塊3、除塵控制模塊4、脫硫控制模塊5和在線監(jiān)測模塊6均連接有遠(yuǎn)傳儀表單元11。
[0018]該系統(tǒng)還包括電視監(jiān)控模塊，所述電視監(jiān)控模塊包括監(jiān)控設(shè)備控制單元，監(jiān)控設(shè)備控制單元分別連接有攝像單元和顯示單；所述攝像單元包括脫硫系統(tǒng)電視監(jiān)控點(diǎn)、脫硝系統(tǒng)電視監(jiān)控點(diǎn)、除塵系統(tǒng)電視監(jiān)控點(diǎn)以及在線監(jiān)測系統(tǒng)電視監(jiān)控點(diǎn)。
[0019]通過本發(fā)明的上述方案，能夠?qū)煔馓幚砉こ讨械拿撓酢⒊龎m、脫硫、在線監(jiān)測實(shí)現(xiàn)自動化控制。
[0020]具體使用時，鍋爐煙氣處理一體化控制系統(tǒng)僅需要兩臺上位機(jī)1，控制室與鍋爐12系統(tǒng)控制室公用，只需少量運(yùn)行人員即可遠(yuǎn)程運(yùn)行操作，上位機(jī)I配置一臺操作員站和一臺工程師站，工程師站兼做操作員站，實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)I冗余，為各系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行監(jiān)控提供了保障。上位機(jī)I操作系統(tǒng)采用主流WIN7產(chǎn)品，編程軟件和組態(tài)軟件選用SIEMENS公司新版本的軟件系統(tǒng)，確保各軟件系統(tǒng)多年之內(nèi)不用升級和更新，節(jié)省了各系統(tǒng)建設(shè)控制室的前期投資，也節(jié)省了運(yùn)行人員的人工成本。
[0021]上位機(jī)I的配置為:一臺工程師站，一臺操作員站。通訊方式為:工業(yè)光纖以太網(wǎng)。上位機(jī)I操作系統(tǒng)為WIN7。上位機(jī)I編程軟件為:SIEMENS STEP7V5.5。上位機(jī)I組態(tài)軟件為:SIEMENS WINCC V7.0。上位機(jī)I綜合顯示各種運(yùn)行信息，操作員通過實(shí)現(xiàn)對脫硫系統(tǒng)運(yùn)行過程的監(jiān)視。畫面能顯示過程變量的實(shí)時數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。操作員可通過鼠標(biāo)和鍵盤，對畫面中的任何被控裝置進(jìn)行手動控制。上位機(jī)I系統(tǒng)有概貌顯示、功能組顯示、標(biāo)準(zhǔn)畫面顯示、數(shù)據(jù)記錄與保存等功能。概貌顯示提供整個脫硫系統(tǒng)工藝流程圖和運(yùn)行狀態(tài)的總貌，顯示出主設(shè)備的狀態(tài)、參數(shù)。功能組顯示將顯示某一指定功能組的所有相關(guān)信息，功能組顯示將包含過程輸入變量、報警條件、輸出值、設(shè)定值、報警值等。數(shù)據(jù)記錄和保護(hù)提供報警、趨勢圖等標(biāo)準(zhǔn)畫面顯示。數(shù)據(jù)庫可以記錄所設(shè)定參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)，可根據(jù)操作員的指令顯示歷史數(shù)據(jù)和打印有關(guān)報表。
[0022]各下位機(jī)系統(tǒng)是內(nèi)部獨(dú)立的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了各系統(tǒng)無交叉集成，某套系統(tǒng)出故障不影響其它系統(tǒng)正常運(yùn)行，各下位機(jī)系統(tǒng)主從采用開放式穩(wěn)定可靠的PR0FIBUS-DP通訊方式。上位機(jī)I與各下位機(jī)之間采用國際上通訊速度最快且穩(wěn)定可靠的工業(yè)光纖以太網(wǎng)通訊方式，工業(yè)光纖以太網(wǎng)抗干擾能力在所有通訊方式為國際公認(rèn)最優(yōu)的通訊方式，而且通訊距離也是最長的。
[0023]脫硝控制模塊3配置為:SIEMENS S7-400PLC, 一主一從，主從站PR0FIBUS-DP通訊，通過以太網(wǎng)光纖交換機(jī)2和上位機(jī)I連接。脫硝控制模塊3的下位機(jī)編程語言采用LAD，控制方式有就地按鈕控制、上位機(jī)I軟手動控制、上位機(jī)I自動控制。脫硝控制系統(tǒng)3主要包括遠(yuǎn)傳儀表單元11、脫硝設(shè)備控制單元7、通訊單元10等。遠(yuǎn)傳儀表單元11通過現(xiàn)場采集，兩線制或四線制信號傳輸，信號型式模擬量為4?20mA DC信號，上傳脫硝PLC系統(tǒng)，經(jīng)過處理和特殊運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集(DAS)、模擬量控制(MCS)、顯示、修改、設(shè)置和管理等功能。脫硝設(shè)備控制單元7通過采集現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行、故障等開關(guān)量信號，上傳脫硝PLC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)順序控制(SCS)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測、顯示，報警及相關(guān)聯(lián)鎖控制等功能。通訊單元10通過PLC以太網(wǎng)模塊和光纖交換機(jī)2連接，IP地址在同一網(wǎng)段即可。自動控制系統(tǒng)包括:尿素制備罐自動補(bǔ)水、尿素輸送閥自動調(diào)整開度、噴槍模塊自動伸縮、備用設(shè)備自動切換啟停等。
[0024]除塵控制模塊4配置為:SIEMENS S7-300PLC，一主一從，主從站PR0FIBUS-DP通訊，通過以太網(wǎng)光纖交換機(jī)2和上位機(jī)I連接。除塵控制模塊4的下位機(jī)編程語言采用LAD，控制方式有就地按鈕控制、上位機(jī)I自動控制。除塵控制模塊4主要包括遠(yuǎn)傳儀表單元11、除塵設(shè)備控制單元8、通訊單元10等。遠(yuǎn)傳儀表單元11通過現(xiàn)場采集，兩線制或四線制信號傳輸，信號型式模擬量為4?20mA DC信號，上傳脫硝PLC系統(tǒng)，經(jīng)過處理和特殊運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集(DAS)、模擬量控制(MCS)、顯示、修改、設(shè)置和管理等功能。除塵設(shè)備控制單元8通過采集現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行、故障等開關(guān)量信號，上傳除塵PLC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)順序控制(SCS)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測、顯示，報警及相關(guān)聯(lián)鎖控制等功能。通訊單元10通過PLC以太網(wǎng)模塊和光纖交換機(jī)2連接，IP地址在同一網(wǎng)段即可。自動控制系統(tǒng)包括:自動定時清灰、自動振打卸灰、自動提升、備用設(shè)備自動切換啟停等。
[0025]脫硫控制模塊5配置為:SIEMENS S7-400PLC，一主一從，主從站PR0FIBUS-DP通訊，通過以太網(wǎng)光纖交換機(jī)2和上位機(jī)I連接。脫硫控制模塊5的下位機(jī)編程語言采用LAD，控制方式有就地按鈕控制、上位機(jī)I軟手動控制、上位機(jī)I自動控制。脫硫控制模塊5主要包括遠(yuǎn)傳儀表單元11、脫硫設(shè)備控制單元9、通訊單元10等。遠(yuǎn)傳儀表單元11通過現(xiàn)場采集，兩線制或四線制信號傳輸，信號型式模擬量為4?20mA DC信號，上傳脫硫PLC系統(tǒng)，經(jīng)過處理和特殊運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集(DAS)、模擬量控制(MCS)、顯示、修改、設(shè)置和管理等功能。脫硫設(shè)備控制單元9通過采集現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行、故障等開關(guān)量信號，上傳脫硫PLC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)順序控制(SCS)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測、顯示，報警及相關(guān)聯(lián)鎖控制等功能。通訊單元10通過PLC以太網(wǎng)模塊和光纖交換機(jī)2連接，IP地址在同一網(wǎng)段即可。自動控制系統(tǒng)包括:自動制備藥劑、自動調(diào)整加藥泵頻率、除霧器自動反洗、設(shè)備停止自動沖洗、備用設(shè)備自動切換啟停等。
[0026]在線監(jiān)測模塊6配置為:SIEMENS S7-200PLC，一主站，無從站。通過以太網(wǎng)光纖交換機(jī)2和上位機(jī)I連接。在線監(jiān)測模塊6的下位機(jī)編程語言采用LAD。在線監(jiān)測模塊6主要包括遠(yuǎn)傳儀表單元11、通訊單元10等。遠(yuǎn)傳儀表單元11通過現(xiàn)場采集，兩線制或四線制信號傳輸，信號型式模擬量為4?20mA DC信號，上傳在線監(jiān)測PLC系統(tǒng)，經(jīng)過處理和特殊運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集(DAS)、模擬量控制(MCS)、顯示、修改、設(shè)置和管理等功能。通訊單元通過PLC以太網(wǎng)模塊和光纖交換機(jī)2連接，IP地址在同一網(wǎng)段即可。
[0027]電視監(jiān)控模塊包括監(jiān)控設(shè)備控制單元，監(jiān)控設(shè)備控制單元分別連接有攝像單元和顯示單元；所述攝像單元包括脫硫系統(tǒng)電視監(jiān)控點(diǎn)、脫硝系統(tǒng)電視監(jiān)控點(diǎn)、除塵系統(tǒng)電視監(jiān)控點(diǎn)以及在線監(jiān)測系統(tǒng)電視監(jiān)控點(diǎn)；脫硫系統(tǒng)電視監(jiān)控點(diǎn)包括:循環(huán)泵房、脫硫塔、藥劑制備車間、脫水車間、配電室。脫硝系統(tǒng)電視監(jiān)控點(diǎn)包括:稀釋計量模塊、噴射模塊、配電室。除塵系統(tǒng)電視監(jiān)控點(diǎn)包括:輸灰系統(tǒng)、卸灰系統(tǒng)、配電室。電視監(jiān)控系統(tǒng)是工業(yè)安全運(yùn)行體系中的一個重要組成部分，通過遙控攝象機(jī)及其輔助設(shè)備(云臺、鏡頭等)直接觀看被監(jiān)視場所設(shè)備的運(yùn)行情況，一目了然。在線監(jiān)測系統(tǒng)電視監(jiān)控點(diǎn)包括:在線監(jiān)測室?？刂葡到y(tǒng)任何部分運(yùn)行方式的切換，不論是人為的還是由聯(lián)鎖系統(tǒng)自動的，都能平滑進(jìn)行，不會引起過程變量的擾動，并且不需運(yùn)行人員的修正。
[0028]如圖2-3所示，鍋爐煙氣處理一體化控制系統(tǒng)與鍋爐控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊，鍋爐數(shù)據(jù)(如:鍋爐負(fù)荷、爐膛溫度、出口煙氣溫度等)通訊至鍋爐煙氣處理一體化控制系統(tǒng)上位機(jī)I系統(tǒng)，各下位機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享。現(xiàn)有系統(tǒng)中，儀表數(shù)量較多，不存在儀表共用，設(shè)備復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)成本高，本鍋爐煙氣處理一體化控制系統(tǒng)遠(yuǎn)傳儀表單元11按常規(guī)布置，部分儀表和其它系統(tǒng)公用，降低了經(jīng)濟(jì)成本，系統(tǒng)設(shè)備簡單，鍋爐系統(tǒng)煙氣出口溫度可作為脫硝系統(tǒng)煙氣進(jìn)口溫度，脫硝系統(tǒng)煙氣出口溫度可作為除塵系統(tǒng)煙氣進(jìn)口溫度，除塵系統(tǒng)煙氣出口溫度可作為脫硫系統(tǒng)煙氣進(jìn)口溫度，脫硫系統(tǒng)出口煙氣溫度作為鍋爐系統(tǒng)煙氣出口溫度。煙氣壓力可依照煙氣溫度布置。
[0029]綜上所述，借助于本發(fā)明的上述技術(shù)方案，通過工業(yè)光纖以太網(wǎng)將不同的系統(tǒng)集成到一臺上位機(jī)，同時針對煙氣處理工程中的脫硝、除塵、脫硫、在線監(jiān)測實(shí)現(xiàn)自動化控制，經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)和總結(jié)，鍋爐煙氣處理一體化控制系統(tǒng)適用于各行業(yè)燃煤鍋爐煙氣處理工程控制系統(tǒng)。
[0030]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種燃煤鍋爐煙氣處理工程一體化控制系統(tǒng)，其特征在于，包括上位機(jī)(1)，所述上位機(jī)(I)通過光纖交換機(jī)(2)分別連接有脫硝控制模塊(3)、除塵控制模塊(4)、脫硫控制模塊(5)和在線監(jiān)測模塊￠)，所述脫硝控制模塊(3)、除塵控制模塊(4)、脫硫控制模塊(5)分別連接有脫硝設(shè)備控制單元(7)、除塵設(shè)備控制單元(8)、脫硫設(shè)備控制單元(9)，所述脫硝控制模塊(3)、除塵控制模塊(4)、脫硫控制模塊(5)和在線監(jiān)測模塊(6)均通過通訊單元(10)與所述光纖交換機(jī)(2)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述脫硝控制模塊(3)、除塵控制模塊(4)、脫硫控制模塊(5)和在線監(jiān)測模塊(6)均連接有遠(yuǎn)傳儀表單元(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括電視監(jiān)控模塊，所述電視監(jiān)控模塊包括監(jiān)控設(shè)備控制單元，監(jiān)控設(shè)備控制單元分別連接有攝像單元和顯示單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像單元包括脫硫系統(tǒng)電視監(jiān)控點(diǎn)、脫硝系統(tǒng)電視監(jiān)控點(diǎn)、除塵系統(tǒng)電視監(jiān)控點(diǎn)以及在線監(jiān)測系統(tǒng)電視監(jiān)控點(diǎn)。
【文檔編號】G05B19/418GK104252155SQ201310261510
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月27日
【發(fā)明者】余仙敏 申請人:北京青山綠野環(huán)保科技有限公司