一、背景    寧波滬甬電力器材實(shí)業(yè)有限公司是一家大型熱鍍鋅企業(yè)，主要產(chǎn)品為輸變電鐵塔及城市路燈燈桿等大件，目前日產(chǎn)量為70噸熱鍍鋅件，根據(jù)市場(chǎng)需求，決定新建大型鍍件車(chē)間，新車(chē)間生產(chǎn)規(guī)模為日產(chǎn)100噸熱鍍鋅件，以熱煤氣為燃料，采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵部位進(jìn)行集中顯示、累計(jì)、記錄和報(bào)警，并進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控。為便于生產(chǎn)熱源操作，配備必要的現(xiàn)場(chǎng)顯示儀表，現(xiàn)場(chǎng)安裝若干探視頭，遠(yuǎn)離車(chē)間的辦公室人員可以直接觀(guān)察和調(diào)度現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的全部過(guò)程。 二、控制系統(tǒng)    根據(jù)廠(chǎng)方的的工作要求，本方案的各個(gè)控制點(diǎn)盡可能采用計(jì)算機(jī)集中控制，為了保證各個(gè)控制點(diǎn)的可靠和精度要求，在重要控制點(diǎn)上配備現(xiàn)場(chǎng)顯示儀表，遠(yuǎn)傳儀表的相應(yīng)傳感器必須選用感應(yīng)靈敏、傳輸可靠的產(chǎn)品，自動(dòng)控制系統(tǒng)出了顯示、記錄、打印、累計(jì)和報(bào)警等功能外，還需要有連鎖自動(dòng)調(diào)節(jié)的功能，保證整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)始終保持在最佳的工作狀態(tài)，從而保證鍍鋅件產(chǎn)品的質(zhì)量和降低鋅的消耗。同時(shí)為了方便現(xiàn)場(chǎng)操作，對(duì)煤氣發(fā)生爐部分的控制系統(tǒng)，除了在計(jì)算機(jī)中集中顯示/控制外，還配備現(xiàn)場(chǎng)操作站。 1、控制系統(tǒng)方案    根據(jù)用戶(hù)所提出的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的工藝要求以及對(duì)控制系統(tǒng)的要求，本控制系統(tǒng)采用基于ProfiBus總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖一所示。    

控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

   在本控制系統(tǒng)中，控制室配備一臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集/監(jiān)控。PLC系統(tǒng)擬采用西門(mén)子S7 300可編程控制器（PLC）。S7-300是模塊化PLC系統(tǒng)，SIMATIC S7-300 可編程序控制器是模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合以用于擴(kuò)展。SIMATIC S7-300 的大量功能支持和幫助用戶(hù)進(jìn)行編程、啟動(dòng)和維護(hù)。同時(shí)，為方便現(xiàn)場(chǎng)工人的操作，在必要的監(jiān)測(cè)點(diǎn)配置現(xiàn)場(chǎng)顯示儀表，并為煤氣發(fā)生爐配置現(xiàn)場(chǎng)操作站。所有現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)設(shè)備（儀器儀表）均采用優(yōu)質(zhì)的感應(yīng)靈敏、性能可靠、耐腐蝕、耐高溫、本質(zhì)安全的產(chǎn)品。 2、控制系統(tǒng)要求    針對(duì)用戶(hù)的生產(chǎn)工藝要求和對(duì)控制系統(tǒng)的要求，本控制系統(tǒng)滿(mǎn)足一下控制要求。 ?設(shè)置熱電偶損壞報(bào)警 ?鍍鋅鍋漏鋅報(bào)警，檢測(cè)點(diǎn)3個(gè) ?控制室設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)設(shè)備工藝流程顯示 ?燃燒控制室設(shè)置煤氣報(bào)警，汽包壓力超壓報(bào)警，汽包液位超壓報(bào)警，超限聲光報(bào)警，熄火報(bào)警 ?鍍鋅槽內(nèi)溫度超限報(bào)警，鍍鋅槽內(nèi)液位超限報(bào)警 3、計(jì)算機(jī)控制下安全工藝連鎖，要求如下： a)引風(fēng)機(jī)不啟動(dòng)或停機(jī)時(shí)，切斷煤氣及助燃空氣供應(yīng)并報(bào)警，并不能自動(dòng)復(fù)位，同時(shí)應(yīng)打開(kāi)煤氣放散閥。 b)助燃空氣風(fēng)機(jī)停機(jī)時(shí)報(bào)警，并停止?fàn)t內(nèi)煤氣供應(yīng)，引風(fēng)機(jī)正常工作。 c)爐膛壓力與排煙系統(tǒng)連鎖。 d)排煙溫度與燃燒溫度連鎖。 e)鋅液溫度須與加熱溫度判斷后與燃燒系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，采用PID調(diào)節(jié)，加熱溫度在500-700度之間時(shí)，采用鋅液溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，如加熱溫度超限，則顯示“加熱過(guò)大”。 f)加熱溫度采用PID調(diào)節(jié)，通過(guò)控制煤氣供應(yīng)量和混風(fēng)量，以控制煤氣供應(yīng)量為主。 g)引風(fēng)機(jī)與煙氣溫度連鎖，采用PID調(diào)節(jié)，引風(fēng)機(jī)前煙氣溫度超限時(shí)與鋅液溫度比較，可采取增大加熱爐混風(fēng)量或減少煤氣供應(yīng)對(duì)其進(jìn)行控制。 h)根據(jù)煙氣中氧含量控制鼓風(fēng)機(jī)。 i)檢測(cè)余熱鍋爐的壓力、溫度及水位。 j)煤氣發(fā)生爐軟水箱液位調(diào)節(jié)。 k)脫脂槽內(nèi)溫度調(diào)節(jié)。 l)通過(guò)防酸泵向漂洗槽內(nèi)補(bǔ)酸，對(duì)漂洗槽內(nèi)酸度調(diào)節(jié)。（共3個(gè)漂洗槽） m)助鍍槽內(nèi)溫度調(diào)節(jié)。 n)鍍鋅槽內(nèi)溫度調(diào)節(jié)。 o)冷卻槽內(nèi)溫度調(diào)節(jié)。 p)鈍化槽內(nèi)溫度調(diào)節(jié)。 4、控制點(diǎn)分布 1）煤氣發(fā)生爐 ??壓力: a)爐底風(fēng)壓(介質(zhì)空氣和蒸汽)：集中顯示,現(xiàn)場(chǎng)顯示; b)汽包壓力(介質(zhì)蒸汽)：集中顯示,現(xiàn)場(chǎng)顯示,超壓報(bào)警,自動(dòng)排放; c)發(fā)生爐出口壓力(熱煤氣)：集中顯示,現(xiàn)場(chǎng)顯示; d)燒咀處煤氣壓力(介質(zhì)熱煤氣)：集中顯示,現(xiàn)場(chǎng)顯示; e)燒咀處空氣壓力(介質(zhì)熱空氣)：集中顯示,現(xiàn)場(chǎng)顯示; ??溫度: a)爐底進(jìn)風(fēng)溫度(介質(zhì)空氣和蒸汽)：集中顯示,現(xiàn)場(chǎng)顯示,連鎖調(diào)節(jié); b)發(fā)生爐出口溫度(介質(zhì)熱煤氣)：集中顯示,現(xiàn)場(chǎng)顯示; ??液位: a)汽包液位(介質(zhì)熱水)：集中顯示,現(xiàn)場(chǎng)顯示,超壓報(bào)警,連鎖調(diào)節(jié); b)軟水箱液位(介質(zhì)熱水)：集中顯示,現(xiàn)場(chǎng)顯示,連鎖調(diào)節(jié); ??點(diǎn)火 a)自動(dòng)點(diǎn)火? ??爐膛燃燒控制： a)集中顯示?現(xiàn)場(chǎng)顯示?熄火報(bào)警; 2）脫脂槽 ??溫度: 槽內(nèi)二個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)(介質(zhì)熱脫脂液)，集中顯示,連鎖調(diào)節(jié); ??濃度: 槽內(nèi)二個(gè)濃度測(cè)點(diǎn)(介質(zhì)熱脫脂液)，集中顯示; 3）漂洗槽 ??酸度:槽內(nèi)二個(gè)PH值測(cè)點(diǎn)(介質(zhì)稀酸)，集中顯示,連鎖調(diào)節(jié); 4）助鍍槽 ??溫度:槽內(nèi)二個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)(介質(zhì)熱助鍍液) ，集中顯示,連鎖調(diào)節(jié); ??濃度:槽內(nèi)二個(gè)濃度測(cè)點(diǎn)(介質(zhì)熱助鍍液) ，集中顯示; 5）烘干槽 ??溫度:槽內(nèi)二個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)(介質(zhì)熱空氣)，集中顯示; 6）鍍鋅槽 ??溫度:槽內(nèi)二個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)(介質(zhì)熱鋅液) ，集中顯示,連鎖調(diào)節(jié),超限報(bào)警; ??液位:槽內(nèi)一個(gè)液位測(cè)點(diǎn)(介質(zhì)熱鋅液) ，集中顯示,超限報(bào)警; ??漏位:槽體泄漏3個(gè)感應(yīng)及觀(guān)察點(diǎn)(介質(zhì)熱鋅液) ，集中顯示,報(bào)警; 7）冷卻槽 ??溫度:槽內(nèi)二個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)（介質(zhì)熱水），集中顯示,連鎖調(diào)節(jié); 8）鈍化槽 ??溫度:槽內(nèi)二個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)（介質(zhì)熱鈍化液），集中顯示,連鎖調(diào)節(jié); ??濃度:槽內(nèi)兩個(gè)濃度測(cè)點(diǎn)（介質(zhì)熱鈍化液），集中顯示;    以上控制點(diǎn)共97點(diǎn)，8個(gè)PID控制回路，其中模擬量輸入（AI）61點(diǎn)，模擬量輸出（AO）19點(diǎn)，開(kāi)關(guān)量輸入（DI）3點(diǎn)，開(kāi)關(guān)量輸出（DO）14點(diǎn)。    本方案采用西門(mén)子S7 300可編程控制器（PLC），在為用戶(hù)提供高效、安全的控制系統(tǒng)的同時(shí)，其模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)便于維護(hù)和擴(kuò)展，為用戶(hù)日后對(duì)系統(tǒng)改造和擴(kuò)充提供足夠空間。 ?軟件系統(tǒng)    操作員站是系統(tǒng)操作監(jiān)控的主要渠道，通過(guò)操作員站所顯示的各種人機(jī)界面，可是實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)視、控制、啟停和調(diào)節(jié)，以自動(dòng)和手動(dòng)兩種方式確保生產(chǎn)過(guò)程的安全、經(jīng)濟(jì)、高效。并對(duì)各種信息形成各種運(yùn)行參數(shù)報(bào)表、運(yùn)行趨勢(shì)曲線(xiàn)、操作記錄及指導(dǎo)、歷史數(shù)據(jù)信息、報(bào)警保護(hù)管理、人機(jī)操作等畫(huà)面，供運(yùn)行人員監(jiān)視。    本套系統(tǒng)采用中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所—沈陽(yáng)中科博微自動(dòng)化技術(shù)有限公司所開(kāi)發(fā)的國(guó)家九五攻關(guān)科研成果“SIAVIEW工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)操作站的監(jiān)控軟件系統(tǒng)功能。 操作員站的基本功能如下： ?監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)每一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（模擬量/開(kāi)關(guān)量） ?顯示系統(tǒng)工藝流程畫(huà)面 ?提供控制操作的界面和調(diào)整方式 ?顯示并確認(rèn)報(bào)警 ?運(yùn)行（手動(dòng)/自動(dòng)）方式的切換 ?建立并顯示趨勢(shì)曲線(xiàn) ?調(diào)整過(guò)程設(shè)定值及相應(yīng)的參數(shù) ?歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)功能 ?報(bào)表顯示/打印