基于S7-200的发电厂化学监控系统设计

　　1 引言

　　发电厂化学监控系统可实时自动监测火力发电厂锅炉给水、锅炉炉水、蒸汽和凝结水的各项水汽质量参数。在连续在线仪表监测的基础上，提出一种发电厂化学监控系统设计，该系统将监测数据传输到计算机，控制自动采集信号，实现电厂给水、炉水加药的自动控制，并配置一定裕量以备系统后续扩充。该系统也可应用于化学加药系统的在线监控。

　　2 系统组成和控制方案

　　2.1 系统组成

　　整个系统(包括数据采集及加药控制)的上位机可由一台工业计算机(IPC)完成，实现数据处理和管理，并与MIS系统等联网。图1为在线监控及诊断系统图。

　　2.2 控制方案

　　该系统集中采集分散在各个现场的化学仪表和热工仪表的各种实时数据，及时准确反映机组运行过程中热力系统水汽质量、化学运行工况、给水和炉水加药自动控制及各加药泵开关状况，记录主要运行参数和事件，按一定时间问隔存储，便于趋势图显示、报表制作，以及专家诊断、处理意见等采集的数据。该系统从在线分析仪表(pH表)中提取4～20 mA信号，根据运行工艺参数进行PID运算，输出送变频器控制加药泵加药量实现加药自动闭环调节。图2为控制系统流程。

　　3 系统硬件设计

　　3.1 上位监控部分

　　该系统的上位监控部分由工业计算机完成。监控工作人员通过 CRT实时监控系统的运行状况，设定或修改系统的运行参数，同时通过CRT远程控制系统运行。上位机处理和管理数据，并与MIS系统实现联网，并对控制器进行组态，包括有：控制器网络地址、控制器时间、选择控制算法、设定算法参数、设定控制量的设定点、选择算法输入、出量通道等。

　　3.2 下位监控部分

　　考虑到化学监控系统受控规模较小，且大多数为模拟量输入点，故系统下位监控部分(I/O模块)选用目前在工业控制领域应用较普遍的西门子公司的S7-200系列产品。该控制器具有很强的环境适应能力，适合于现场控制。通过选择不同的I/O模块l引接收和发送各种标准信号，并通过RS-485通讯接口方式与上位工控机实现数据双向通讯。控制器为专门设计的硬件产品，或直接将控制程序转移到S7-200 系统，以使控制器有更好的硬件支持及更少的硬件故障率，并实现更多功能。S7-200是基于PC的可独立完成数据采集与控制的可编程控制器，能在恶劣的工业环境中可靠运行，还具备通用编程功能，允许运行用C或C++等高级语言编译的应用程序。系统选用的调节设备为进口变频器，通过调节加药泵交流电机的转速控制加药量。该控制系统选用上位机软件WinCC+西门子PLC的组合方案。PLC系统通过PorfiBus总线与上位机WinCC相连接。这种配置的扩展性强，开放性好，便于实现整个化学监控系统。图3为炉水监控系统结构。