在工业生产中，现代控制系统已经是一个广义的概念，它可以包含我们最熟悉的各种复杂或简单的自动调节系统、各种顺序逻辑控制系统、各种自动批处理控制系统、联锁保护系统等；也可以包括各生产工段和各生产车间的优化调度系统，以及根据市场反馈和生产状态反馈所制订的企业决策系统和管理系统。这些系统都离不开计算机，随着计算机技术的发展，控制和仪表工业的发展也很快，常规仪表、智能仪表和调节器、PLC、现场总线技术、DCS、IPC等等，使人在选择使用时目不暇接，无所适从。我公司8000t/年甲基葡萄糖甙( MEG)扩建项目的配套工程，要上一台20t/h锅炉，在考虑自控系统的选型时，结合目前自控技术的飞速发展和本公司的经济实力、维护力量等方面因素的综合考虑，最后选用以IPC(工业PC)为基础的DCS，并配置后备电动伺服操作器（GZL - 9600D），以便在工控机出现故障时能自动切换到手动状态，保证锅炉控制系统能正常运行。
1、系统简介
该系统是以IPC为基础的DCS，主控制器采用MSC - 88系统工业控制机，测量信号经过7BP16 - 01模块隔离后通过ADC30模板完成A/D转换后送入控制器，控制信号由DA12 - 8LC( PC)模板完成D/A转换后经7BP16 - 02模块隔离，送现场执行机构。另外，数字量的输入输出主要由PI016/16L模板完成数字量信号的输入输出，信号通过DrIP一1转换，软件采用基于AMX实时多任务操作系统的CENESIS工控软件包。
1.1系统功能
1.1.1丰富的采集和控制功能
能近程和远程采集各类电压，电流，热电阻，热电偶，数字量频率量信号，具有返回控制，顺序控制等功能。
1.1.2友好的人机界面
提供汉化的用户界面，显示丰富的仪表工和操作工熟悉的工艺流程图，数据列表，报警信息，仪表面板，棒状图，实时超势和历史趋势曲线。
1.1.3方便的系统生成和组态功能
用户控制系统由人机对话组态软件生成，工程师选择软件中相应算法块，用软件工具将算法块连接，生成相应系统，是一种软仪表连接，组态和修改十分方便。
1.1.4灵活的信息传输功能
可通过网络将现场信号传送上一级计算机控制网或调度网。
1.2系统规模
每个控制站最大有512点，其中 模拟量输入( AI)：200点；
模拟量输出(A0):32点；
数字量输入(DI):128点；
数字量输出(D0):128点。
1.3主要配置
①工业控制机MSC - 88;
②I/O模板：ADC30、DA12 - 8LC( PC)和PI016/16L;
③信号处理模块7B系列；
④工业控制机柜；
⑤GNENSIS组态工控软件包。
1.3.1 MSC - 88工业控制机
中央处理器( CPU):INTEL 80486DX766 PCI总线
内存储器( RAM):8M DRAM
硬盘( HDD):540M
软盘(FDD):1.44M+1.2M
通信适配器：RS - 232串行通信口，打印机接口
SVGA彩卡：分辨率1024×768
大屏幕彩显：SAMPO - 20，20英寸
其它：101标准键盘、鼠标器、LQ1600K打印机等
1.3.2输入输出(I/O)通道
a．模拟量输入通道( A/I)
由7BP16 - 01模块和ADC30组成。
信号类型：4~ 20mA、热电偶、热电阻
隔离阻抗：> 1M\Q
共模抑制比：120dB
A/D分辨率：12位
系统输入精度：±0.2%
b．模拟量输出通道( AO)
由7BP16 - 02模块和DA12 - 8LC( PC)模板组成。
信号类型：4~ 20mA
允许负载：0~ 650Ω
共模抑制比：90dB
D/A分辨率：12位
系统输入精度：±0.2%
c．数字量输入输出通道( DIO)
由PI016/16L模板和DrIP—l转换端子组成
输入／输出信号类型：12~24V
隔离方式：光电隔离
1.3.3 7B系列信号处理模块
7B系列模块提供了一个现场工业信号与PC数据采集和控制板的有效安全接口，每种接口适合于不同的输入和输出，完成诸如隔离，放大、配电、热电偶、热电阻信号输入变换成标准信号等功能，由标准工业安装底板7BP16提供了一种方便的安装方法。
1.3.4GNENSIS组装工控软件包
GNENSIS控制系列软件具有有效的工业过程管理所需的实时性，图形化用户界面，操作简单。具有简单的操作者接口到完整的监督控制和数据采集等功能。
主要特点有：
①简单的基于标象的图形数据结构，易于学习和维护；
②面向对象的图形，以菜单方式产生；
③具有优先级的多任务系统，具有快速实时功能；
④超过300种接口驱动程序与PLC、回路控制器、I/O系统相连接；
⑤数据收集记录和趋势显示功能；
⑥分布式结构，可扩充更广泛的工厂网络。
三门峡30码期期必中生产销售生物质锅炉，这种生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料，如下图所示：
下面就控制系统的特点作一介绍。
2.1过热蒸汽压力控制
过热蒸汽压力是蒸汽供需平衡的标志，它通过调节进入炉膛的结煤的多少和送风量大小来保证。控制方案是比例积分控制，通过过热蒸汽压力(PT - 603)的变化来控制鼓风机风门和调节炉排转速。控制原理如图1所示。同时送风系统的调节必须与炉排转速有一很好的配合，以便充分燃烧，提高炉子的热效率。
2.2炉膛负压控制
炉膛负压（PT - 601）是锅炉安全运行的必要条件，为了维护炉膛负压在设定范围内，必须控制引风量，一般将送风量作为它的前馈量引入，和输入的引风量直接叠加，使引风机调节指令及时随送风量的变化而变化，使负压变化趋于稳定，调节器的输出去控制现场引风机风门，调节引风量大小，控制原理图如图2所示。
以上过热蒸汽压力和炉膛负压二个调节系统构成了锅炉燃烧系统调节，它的调试投运必须按一定的顺序投入，先投入引风调节系统，再投送风调节系统，最后投入给煤量调节系统。送风量调节系统不能先于引风系统投入运行，否则炉膛负压无法手动维持，这有系统中的联锁装置加以保证。
2.3给水控制
给水控制是锅炉安全运行最重要的标志，它的主要控制参数是汽泡水位，汽泡水位过高将影响蒸汽品质，过低则破坏锅炉水循环引起爆管，控制失败的话，整个生产无法进行，严重时将引起锅炉爆炸，因此给水控制是所有控制回路中最为重要的，控制方案也是最成熟的，实际应用也最多。它以汽泡水位(LT - 601)，给水流量（FT - 602）、过热蒸汽流量（FT - 601）三个被调量组成三冲量控制方案。汽泡水位、给水流量、过热蒸汽流量由于受温度影响较大，必须进行补偿。补偿分硬件补偿和软件补偿两种形式，本系统采用软件补偿。在实际生产中，为了保证给水的正常，给水泵在设计时采用一开一备。
能近程和远程采集各类电压，电流，热电阻，热电偶，数字量频率量信号，具有返回控制，顺序控制等功能。
1.1.2友好的人机界面
提供汉化的用户界面，显示丰富的仪表工和操作工熟悉的工艺流程图，数据列表，报警信息，仪表面板，棒状图，实时超势和历史趋势曲线。
1.1.3方便的系统生成和组态功能
用户控制系统由人机对话组态软件生成，工程师选择软件中相应算法块，用软件工具将算法块连接，生成相应系统，是一种软仪表连接，组态和修改十分方便。
1.1.4灵活的信息传输功能
可通过网络将现场信号传送上一级计算机控制网或调度网。
1.2系统规模
每个控制站最大有512点，其中 模拟量输入( AI)：200点；
模拟量输出(A0):32点；
数字量输入(DI):128点；
数字量输出(D0):128点。
1.3主要配置
①工业控制机MSC - 88;
②I/O模板：ADC30、DA12 - 8LC( PC)和PI016/16L;
③信号处理模块7B系列；
④工业控制机柜；
⑤GNENSIS组态工控软件包。
1.3.1 MSC - 88工业控制机
中央处理器( CPU):INTEL 80486DX766 PCI总线
内存储器( RAM):8M DRAM
硬盘( HDD):540M
软盘(FDD):1.44M+1.2M
通信适配器：RS - 232串行通信口，打印机接口
SVGA彩卡：分辨率1024×768
大屏幕彩显：SAMPO - 20，20英寸
其它：101标准键盘、鼠标器、LQ1600K打印机等
1.3.2输入输出(I/O)通道
a．模拟量输入通道( A/I)
由7BP16 - 01模块和ADC30组成。
信号类型：4~ 20mA、热电偶、热电阻
隔离阻抗：> 1M\Q
共模抑制比：120dB
A/D分辨率：12位
系统输入精度：±0.2%
b．模拟量输出通道( AO)
由7BP16 - 02模块和DA12 - 8LC( PC)模板组成。
信号类型：4~ 20mA
允许负载：0~ 650Ω
共模抑制比：90dB
D/A分辨率：12位
系统输入精度：±0.2%
c．数字量输入输出通道( DIO)
由PI016/16L模板和DrIP—l转换端子组成
输入／输出信号类型：12~24V
隔离方式：光电隔离
1.3.3 7B系列信号处理模块
7B系列模块提供了一个现场工业信号与PC数据采集和控制板的有效安全接口，每种接口适合于不同的输入和输出，完成诸如隔离，放大、配电、热电偶、热电阻信号输入变换成标准信号等功能，由标准工业安装底板7BP16提供了一种方便的安装方法。
1.3.4GNENSIS组装工控软件包
GNENSIS控制系列软件具有有效的工业过程管理所需的实时性，图形化用户界面，操作简单。具有简单的操作者接口到完整的监督控制和数据采集等功能。
主要特点有：
①简单的基于标象的图形数据结构，易于学习和维护；
②面向对象的图形，以菜单方式产生；
③具有优先级的多任务系统，具有快速实时功能；
④超过300种接口驱动程序与PLC、回路控制器、I/O系统相连接；
⑤数据收集记录和趋势显示功能；
⑥分布式结构，可扩充更广泛的工厂网络。
三门峡30码期期必中生产销售生物质锅炉，这种生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料，如下图所示：
2、控制系统的特点和控制方案
根据锅炉实际生产运行工艺的要求，本控制系统共有输入输出控制点36点（其中输入点29点，输出点7点），控制回路有6个，包括：过热蒸汽温度(TIRCA -601)、炉膛负压（PIRC - 601）、过热蒸汽压力(PIRCA -603)、除氧器压力（PIRCA - 605）、汽包水位(LIRCA -601)、除氧器水位（LIRCA - 603）等控制回路。下面就控制系统的特点作一介绍。
2.1过热蒸汽压力控制
过热蒸汽压力是蒸汽供需平衡的标志，它通过调节进入炉膛的结煤的多少和送风量大小来保证。控制方案是比例积分控制，通过过热蒸汽压力(PT - 603)的变化来控制鼓风机风门和调节炉排转速。控制原理如图1所示。同时送风系统的调节必须与炉排转速有一很好的配合，以便充分燃烧，提高炉子的热效率。
2.2炉膛负压控制
炉膛负压（PT - 601）是锅炉安全运行的必要条件，为了维护炉膛负压在设定范围内，必须控制引风量，一般将送风量作为它的前馈量引入，和输入的引风量直接叠加，使引风机调节指令及时随送风量的变化而变化，使负压变化趋于稳定，调节器的输出去控制现场引风机风门，调节引风量大小，控制原理图如图2所示。
以上过热蒸汽压力和炉膛负压二个调节系统构成了锅炉燃烧系统调节，它的调试投运必须按一定的顺序投入，先投入引风调节系统，再投送风调节系统，最后投入给煤量调节系统。送风量调节系统不能先于引风系统投入运行，否则炉膛负压无法手动维持，这有系统中的联锁装置加以保证。
2.3给水控制
给水控制是锅炉安全运行最重要的标志，它的主要控制参数是汽泡水位，汽泡水位过高将影响蒸汽品质，过低则破坏锅炉水循环引起爆管，控制失败的话，整个生产无法进行，严重时将引起锅炉爆炸，因此给水控制是所有控制回路中最为重要的，控制方案也是最成熟的，实际应用也最多。它以汽泡水位(LT - 601)，给水流量（FT - 602）、过热蒸汽流量（FT - 601）三个被调量组成三冲量控制方案。汽泡水位、给水流量、过热蒸汽流量由于受温度影响较大，必须进行补偿。补偿分硬件补偿和软件补偿两种形式，本系统采用软件补偿。在实际生产中，为了保证给水的正常，给水泵在设计时采用一开一备。
