一、熱媒爐控制系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成

PLC = Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。是工業(yè)控制的核心部分。

早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic CONtroller,PLC），它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種采用微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程序控制器簡(jiǎn)稱PLC,plc自1966年美國(guó)數(shù)據(jù)設(shè)備公司（DEC）研制出現(xiàn)，現(xiàn)行美國(guó)，日本，德國(guó)的可編程序控制器質(zhì)量?jī)?yōu)良，功能強(qiáng)大。

控制系統(tǒng)采用PLC和上位機(jī)方式實(shí)現(xiàn)熱媒爐自動(dòng)控制功能。PLC與上位機(jī)采用OMRON公司Controller LINK方式通信，構(gòu)成同級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。上位機(jī)使用熱媒爐組態(tài)軟件組態(tài)人機(jī)界面，畫面美觀、交互性強(qiáng)?？刂葡到y(tǒng)采用兩臺(tái)上位機(jī)可實(shí)現(xiàn)雙機(jī)熱備，一臺(tái)為主機(jī)，一臺(tái)為從機(jī)。主、從機(jī)采用TCP/IP協(xié)議構(gòu)成局域網(wǎng)，從機(jī)適時(shí)從主機(jī)獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新。當(dāng)任意一臺(tái)PLC與上位機(jī)通信出現(xiàn)故障時(shí)，在上位機(jī)報(bào)警畫面中會(huì)出現(xiàn)響應(yīng)的報(bào)警文字提示。當(dāng)故障主機(jī)排除故障恢復(fù)正常，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將主、從機(jī)切換回原始狀態(tài)。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，在界面左上角會(huì)有登陸用戶名、操作權(quán)限、本機(jī)狀態(tài)指示。

上位機(jī)是指人可以直接發(fā)出操控命令的計(jì)算機(jī)，一般是PC，屏幕上顯示各種信號(hào)變化（液壓，水位，溫度等）。下位機(jī)是直接控制設(shè)備獲取設(shè)備狀況的計(jì)算機(jī)，一般是PLC/單片機(jī)之類的。上位機(jī)發(fā)出的命令首先給下位機(jī)，下位機(jī)再根據(jù)此命令解釋成相應(yīng)時(shí)序信號(hào)直接控制相應(yīng)設(shè)備。下位機(jī)不時(shí)讀取設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)（一般為模擬量），轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)反饋給上位機(jī)。簡(jiǎn)言之如此，實(shí)際情況千差萬別，但萬變不離其宗：上下位機(jī)都需要編程，都有專門的開發(fā)系統(tǒng)。組態(tài)王6.5順應(yīng)這種發(fā)展趨勢(shì)，提供高速歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，支持ms級(jí)高速歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和查詢。完整實(shí)現(xiàn)歷史庫(kù)數(shù)據(jù)的后期插入、合并，可將特殊設(shè)備中存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)片段通過組態(tài)王驅(qū)動(dòng)程序完整的插入到歷史庫(kù)中；也可將遠(yuǎn)程站點(diǎn)上的組態(tài)王歷史數(shù)據(jù)片段合并到歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器上，真正解決了數(shù)據(jù)丟失的問題。

通常上位機(jī)和下位機(jī)通訊可以采用不同的通訊協(xié)議， 可以有RS232的串口通訊，或者采用RS485串行通訊，當(dāng)用計(jì)算機(jī)和PLC通訊的時(shí)候不但可以采用傳統(tǒng)的D形式的串行通訊，還可以采用更適合工業(yè)控制的雙線的PROFIBUS-DP通訊，采用封裝好的程序開發(fā)工具就可以實(shí)現(xiàn)PLC和上位機(jī)的通訊。當(dāng)然可以自己編寫驅(qū)動(dòng)類的接口協(xié)議控制上位機(jī)和下位機(jī)的通訊。

二、組態(tài)王軟件使用說明

1. 熱媒爐點(diǎn)爐操作畫面

點(diǎn)爐分自動(dòng)點(diǎn)爐和系統(tǒng)測(cè)試（手動(dòng)點(diǎn)爐）兩種。

（1） 自動(dòng)點(diǎn)爐

按如下步驟執(zhí)行自動(dòng)點(diǎn)爐過程：

（a）將上位機(jī)人機(jī)界面切換至"燃燒流程"界面中（如圖1所示）；

圖1 燃燒流程界面圖

圖2 熱媒系統(tǒng)流程圖

（b）復(fù)位——按控制柜面板復(fù)位鈕A3；

（c）開車——按控制柜面板開車鈕A1。

自動(dòng)點(diǎn)爐執(zhí)行過程中，畫面右側(cè)顯示"自動(dòng)點(diǎn)爐流程"分畫面，隨自動(dòng)點(diǎn)爐執(zhí)行時(shí)序，各個(gè)指示燈依次亮滅此畫面中，管理員可進(jìn)行點(diǎn)爐參數(shù)修改，按"確認(rèn)"鍵即可。其他4個(gè)變量：油量PV、風(fēng)量PV、油壓PV、油壓MV只作為指示變量。

（2） 系統(tǒng)測(cè)試

只有管理員以上級(jí)別者登錄方可進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試操作。將上位機(jī)人機(jī)界面切換至"系統(tǒng)測(cè)試"畫面。按"進(jìn)入系統(tǒng)測(cè)試"進(jìn)入測(cè)試狀態(tài)，此時(shí)風(fēng)閥、油閥已處于點(diǎn)火開度。如此時(shí)不想進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試，則可按"退出系統(tǒng)測(cè)試"按鍵，退出此狀態(tài)。

（3） 系統(tǒng)停車

停車分主動(dòng)停車、故障停車和緊急停車3種：這3種情況在"燃燒系統(tǒng)"畫面和"系統(tǒng)測(cè)試"畫面中均有指示。

（a）主動(dòng)停車

主動(dòng)停車是人為停止熱媒爐運(yùn)轉(zhuǎn)。只需按下控制柜前的"停車"按鈕。PLC自動(dòng)執(zhí)行后處理程序，風(fēng)閥全開，進(jìn)行大風(fēng)吹掃；打開蒸汽吹掃閥，進(jìn)行進(jìn)油閥后的油管線吹掃；同時(shí)關(guān)閉蒸汽吹掃閥和霧化蒸汽閥。

（b）故障停車

故障停車是由于發(fā)生故障，執(zhí)行熱媒爐聯(lián)鎖停車，同時(shí)在觸摸屏上的報(bào)警畫面中顯示報(bào)警聯(lián)鎖點(diǎn)。PLC自動(dòng)執(zhí)行后處理程序。

（c）緊急停車

由于發(fā)生緊急事故，導(dǎo)致熱媒爐停車，需按下控制柜前的"緊急停車"按鈕。PLC不但會(huì)自動(dòng)執(zhí)行后處理程序，還會(huì)執(zhí)行停風(fēng)機(jī)、油泵、熱媒泵的操作。

2. 熱媒爐負(fù)荷調(diào)節(jié)畫面

熱媒爐負(fù)荷調(diào)節(jié)包括5個(gè)調(diào)節(jié)回路：助燃風(fēng)調(diào)節(jié)回路、油量調(diào)節(jié)回路、煙氣殘氧調(diào)節(jié)回路、熱媒總管出口溫度調(diào)節(jié)回路。為便于操作，將這些調(diào)節(jié)回路置于一畫面中"負(fù)荷調(diào)節(jié)"（見圖3）。

圖3 負(fù)荷調(diào)節(jié)實(shí)施界面

（1） 風(fēng)量、油量調(diào)節(jié)回路

手動(dòng)調(diào)節(jié)：PLC在上電后，調(diào)節(jié)回路自動(dòng)鎖定在手動(dòng)狀態(tài)。若要從其他控制狀態(tài)切換至手動(dòng)調(diào)節(jié)，只需用鼠標(biāo)點(diǎn)"手動(dòng)"鍵，此時(shí)"手動(dòng)"鍵變成灰色，而其他控制方式鍵恢復(fù)原狀綠色，表示下次可切換狀態(tài)，在狀態(tài)顯示區(qū)內(nèi)顯示"手動(dòng)"。手動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)，只需從"MV："的數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)輸入所需要的MV值，并按"確認(rèn)"鍵。

自動(dòng)調(diào)節(jié)：按下"自動(dòng)"鍵，調(diào)節(jié)方式即會(huì)從其他控制方式切換至"自動(dòng)"狀態(tài)，"自動(dòng)"鍵變灰色，"手動(dòng)"鍵變綠色，表示下次可切換的狀態(tài)為"手動(dòng)"。SP值的給定有兩種方式：一種是直接人為給定SP值，可通過數(shù)字鍵盤在"SP："的數(shù)字輸入?yún)^(qū)域輸入所需SP值，或直接拖動(dòng)條狀指示欄內(nèi)的SP指示器設(shè)定，即內(nèi)給定；另一種是在熱媒總管出口溫度調(diào)節(jié)回路選擇"自動(dòng)"、"定燒"控制方式時(shí)，風(fēng)量、油量的SP值由熱媒總管出口溫度回路計(jì)算外給定，不需操作人員設(shè)定。

（2） 熱媒總管出口溫度調(diào)節(jié)回路

在此調(diào)節(jié)回路畫面中，有兩種控制方式："自動(dòng)"、"定燒"。

"自動(dòng)"控制方式：在負(fù)荷調(diào)節(jié)畫面熱媒溫度調(diào)節(jié)回路中按"自動(dòng)"鍵。油量、風(fēng)量的SP值由熱媒出口溫度調(diào)節(jié)回路外給定，顯示"自動(dòng)（外）"狀態(tài)，不需操作人員設(shè)定，熱媒爐控制系統(tǒng)即投入全自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。此時(shí)，只需操作人員在熱媒溫度調(diào)節(jié)回路的SP數(shù)據(jù)區(qū)輸入所需設(shè)定值即可。

"定燒"控制方式：在負(fù)荷調(diào)節(jié)畫面熱媒溫度調(diào)節(jié)回路中按"定燒"鍵。油量調(diào)節(jié)回路顯示為自動(dòng)狀態(tài)，風(fēng)量調(diào)節(jié)回路顯示為自動(dòng)（外）狀態(tài)，氧量默認(rèn)設(shè)置為修正狀態(tài)。油量的設(shè)定值由操作人員通過數(shù)字鍵盤在"設(shè)定值SP："的數(shù)字輸入?yún)^(qū)域輸入所需SP值，風(fēng)量設(shè)定值由燃油流量調(diào)節(jié)回路比例計(jì)算外給定，不需人為輸入。

（3） 煙氣殘氧調(diào)節(jié)回路

此回路設(shè)有"修正"、"不修正"兩種狀態(tài)，在熱媒總管出口溫度調(diào)節(jié)回路投入"自動(dòng)"、"定燒"控制方式后，此回路自動(dòng)投入"修正"控制，進(jìn)行殘氧修正，按"不修正"按鈕即可將殘氧修正摘除。

（4） 畫面其他功能

PID參數(shù)修改：管理員以上級(jí)別登陸有權(quán)限修改PID參數(shù)。"實(shí)時(shí)趨勢(shì)"：顯示相應(yīng)回路PV、SP及MV值的實(shí)時(shí)曲線。注意：參數(shù)修改后要按相應(yīng)回路的"輸入"鍵將PID參數(shù)寫入回路參數(shù)區(qū)方可起作用。

3. 油壓、油溫調(diào)節(jié)回路畫面

此兩個(gè)調(diào)節(jié)回路置于"負(fù)荷調(diào)節(jié)"畫面中。油壓、油溫兩個(gè)調(diào)節(jié)回路均采用單回路控制方式，只有"手動(dòng)"、"自動(dòng)"兩種控制方式，其中，"自動(dòng)"狀態(tài)即由操作人員在"SP"數(shù)據(jù)區(qū)上輸入設(shè)定值。控制方式及各參數(shù)的修改等同上。

4. 其他功能

（1） 熱媒爐參數(shù)設(shè)置畫面（畫面顯示圖略）

從主畫面上選擇"參數(shù)設(shè)置"，可進(jìn)入系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置的畫面。此畫面為報(bào)警參數(shù)設(shè)置，只有管理員級(jí)別以上登陸方可修改。

（2） 報(bào)警畫面

在報(bào)警畫面中查閱報(bào)警記錄，報(bào)警畫面中共有兩幅報(bào)警表格：當(dāng)前報(bào)警及歷史報(bào)警。

（a） 當(dāng)前報(bào)警：顯示當(dāng)前報(bào)警點(diǎn)，最新報(bào)警點(diǎn)位于表格最上方。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)報(bào)警點(diǎn)時(shí)，控制柜報(bào)警音響進(jìn)行報(bào)警，報(bào)警和聯(lián)鎖音響聲音不同以便操作人員區(qū)分。系統(tǒng)報(bào)警后，操作人員先按屏幕上消音鍵消音，然后查找原因排除故障。

（b） 歷史報(bào)警：在此表格中記錄所有出現(xiàn)過的報(bào)警點(diǎn)，最新報(bào)警點(diǎn)位于表格最上方；表格中紅顏色字體為出現(xiàn)報(bào)警時(shí)記錄。黑顏色為報(bào)警點(diǎn)消失時(shí)的記錄。

圖4 報(bào)警清單

（3） 歷史趨勢(shì)畫面

系統(tǒng)所有主要運(yùn)行參數(shù)在圖5、圖6中均有顯示，便于操作人員進(jìn)行觀察記錄，并可查詢以前各時(shí)間各個(gè)記錄數(shù)據(jù)。

圖5 歷史趨勢(shì)圖

圖6 歷史數(shù)據(jù)報(bào)表

（4） 報(bào)表畫面

（a）實(shí)時(shí)報(bào)表畫面

在上位機(jī)控制系統(tǒng)中，針對(duì)每套熱媒爐系統(tǒng)及外圍系統(tǒng)的各個(gè)重要參數(shù)，系統(tǒng)在實(shí)時(shí)報(bào)表中作實(shí)時(shí)記錄，操作人員可根據(jù)不同的時(shí)間點(diǎn)隨時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)表的打印，以便掌握任意時(shí)刻的系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)。

（b）日?qǐng)?bào)表

每一小時(shí)系統(tǒng)會(huì)將控制系統(tǒng)中所有測(cè)量值存儲(chǔ)在報(bào)表中，從每個(gè)工作日的零時(shí)記起，每日存儲(chǔ)一個(gè)文件記錄當(dāng)日24小時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)。操作人員在準(zhǔn)備查詢相應(yīng)系統(tǒng)的報(bào)表文件時(shí)， 首先"刷新列表"，此時(shí)列表框調(diào)出系統(tǒng)存儲(chǔ)的記錄文件，文件以相應(yīng)系統(tǒng)的名稱和日期組合，后綴名為".rtl"，當(dāng)選中所要查詢的某日的報(bào)表文件時(shí)，列表框欄出現(xiàn)選中文件，此時(shí)點(diǎn)"報(bào)表查詢鈕"，所需報(bào)表即顯示在畫面的報(bào)表控件中。

（5） 其他功能

控制系統(tǒng)登陸在主畫面中，管理員和系統(tǒng)管理員登陸有效時(shí)間為30min，操作員登陸無時(shí)間限制。系統(tǒng)所有聯(lián)鎖點(diǎn)的解鎖開關(guān)及點(diǎn)火參數(shù)設(shè)在"啟停畫面"中。系統(tǒng)解鎖后會(huì)在畫面的頁(yè)眉中有相應(yīng)的中文提示。

三、結(jié)論

組態(tài)王軟件與上位機(jī)的聯(lián)合使用成功地取代了原控制系統(tǒng)中的觸摸屏，在性能上，組態(tài)王軟件具有權(quán)限功能的設(shè)置。操作員只具有操作權(quán)限；管理員具有操作、參數(shù)修改、系統(tǒng)測(cè)試、解鎖等一系列高級(jí)權(quán)限；系統(tǒng)管理員除具有以上功能外還具有修改操作員、管理員登陸。但是組態(tài)王軟件由于自身限制，從機(jī)畫面中也可修改數(shù)據(jù)，但修改的數(shù)據(jù)是無法下傳到PLC中，而此時(shí)主機(jī)畫面中的數(shù)據(jù)還保持原有數(shù)據(jù)不變，造成主、從機(jī)數(shù)據(jù)不符。作為組態(tài)王的一個(gè)用戶，在體驗(yàn)到它的超級(jí)功能的同時(shí)也體會(huì)到了國(guó)產(chǎn)軟件的局限性，希望組態(tài)王軟件的開發(fā)更注重系統(tǒng)應(yīng)用的穩(wěn)定性。