正文 基於以太網的鍋爐實時監測係統設計探討(1 / 2)

基於以太網的鍋爐實時監測係統設計探討

工程技術

作者:楊茂茂

【摘要】鍋爐是工業以及民用部分生產中比不可少的動力設備,而隨著科技的發展,鍋爐實時監測係統越來越受到人們的重視,通過鍋爐實時監測係統可以對工業鍋爐的工作情況進行自動的監測和控製,本文筆者將對基於以太網的鍋爐實時監測係統進行設計探討。

【關鍵詞】以太網;鍋爐;實時監測係統

鍋爐實時監測係統的性能是衡量一個鍋爐好壞的重要因素,是確保鍋爐高效運作的重要保證。通過鍋爐實時監測係統可以對工業鍋爐的工作狀態進行實時的監測,並通過指令對其進行控製,包括工業鍋爐的給水、給風、給煤、燃燒等係統的管理與控製,通過人機結構部分可以對係統中的重要參數進行收集,並將其進行存儲,同時將其與高校控製器進行通訊連接,控製器一端的鍋爐負責人就可以通過控製器實現對鍋爐運行的有效監測和控製。

1、以太網在監測係統中應用

以太網是工業中常用的一種強調的區域和單元網絡,利用以太網可以為工業提供一個無縫集成到新的多媒體世界的途徑。工業以太網技術具有價格低廉、穩定可靠、通信速率高、軟硬件產品豐富、應用廣泛以及支持技術成熟等優點,因此被越來越多的應用。工業以太網采用標準的接口和統一的TCP/IP傳輸協議,可以進行多係統的集成和擴展。在工業以太網中的任何智能設備都有自己獨立的固定IP地址,就像一個身份一樣。通過IP地址,控製係統可以實現對每個智能設備的識別和定位,同時也可以將信息精確的傳送給選定的IP地址。控製器將收集而來的各種視頻信號,通過壓縮之後即可將其傳輸到指定IP的智能設備,通過以太網就可實現信息的快速傳遞。

工業以太網技術要能在工業環境下作為控製網絡得到廣泛的應用還而臨著一些關鍵技術問題:

首先,以太網最初是為辦公自動化應用開發的,采用了帶有衝突檢測載波監聽奪路訪問協議(CSMA/CD)及二進製指數退避算法,是一種不確定性的網絡,並且工作環境條件較好。而工業控製網絡對信號的實時性、確定性的要求很高;並且通常工業應用的環境比較惡劣(如高溫或低溫、強電磁幹擾等)。

隨著以太網帶寬的迅速增加((10/100/1000Mbit/s),以及相關技術的應用,數據傳輸的實時性不斷提高,為解決以太網非確定性問題帶來了新的契機,並使這一應用成為可能。經研究表明,有著良好設計的以太網通信係統,其響應時間

在工業以太網中,為解決實時性問題主要采取以下措施:①采用工業以太網交換機。交換機將網絡分為若幹網段,每個端口就是一個碰撞域,各個碰撞域通過交換機進行隔離,這樣端口之間的報文輸入輸出就不再受到CSMA/CD介質訪問控製協議的約束;②采用全雙工通信模式。全雙工支持同時接收和發送數據,實行點對點通信,不使用CSMA/CD介質訪問方式,不存在碰撞問題;③使用虛擬局域網(VLAN)技術。VLAN可以克服物理位置的限製,把一個特定的設備組成一個廣播域,從而更加合理的使用帶寬,增加網絡的安全性;④服務質量(QOS)。QOS技術可以為工業控製數據的實時通信提供一種保障機製;當網絡過載或擁塞時,能確保重要控製數據傳輸不受延時或丟失,同時保證網絡的高效運行。通常情況下,並不需要QOS,但當出現對精心設計的網絡也能夠造成性能影響時就十分必要。

其次,工業以太網實現了與因特網的無縫連接,實現了工業現場網絡與管理層網絡的直接互通。以太網帶來便利的同時也帶來了一係列的網絡安全問題,包括病毒、黑客的入侵與非法操作等網絡安全威肋、的問題。對此通常可采用網關或防火牆等方法,將內部控製網絡與外部信息網絡係統相隔離;此外,還可以通過權限控製、數據加密等多種安全機製來加強網絡的安全管理。

2、控製係統的設計與實現

通過鍋爐係統可以對鍋爐在工作中的具體數據進行監測,包括鍋爐入口水溫、壓力, 出口水溫、壓力,鼓風機風壓、爐膛負壓、空氣預熱器入口負壓、除塵器入出口負壓,引風機負壓、爐膛溫度、排煙溫度等,將這些實時監測得到的數據通過控製器即可傳送到控製室操作平台上。

2.1鍋爐控製係統設計

鍋爐係統是一個複雜的控製係統,其中涉及到多個參數之間的交叉影響,因此對於不同參數的調節,難度非常大。鍋爐控製係統中主要可以分為煤控製、送風控製,汽包液位控製,爐膛負壓控製等一係列閉環控製。

(1)給煤控製。通過調節煤的供給梁從而確保燃燒能量能夠滿足蒸汽符合的需要,這是鍋爐燃燒係統調節的主要任務。同時通過燃燒係統的自動調節還應實現燃料的最大利用率,以及鍋爐的安全工作。

(2)送風控製。采用負荷規則調節器在進行風煤的調節時,應遵守的控製原則為“加負荷時,先加風後加煤;減負荷時,先減煤後減風”。送風控製係統與應給煤控製係統相協同,兩者之間應保持在一定的比例上,這樣才能保持燃料處於最佳的燃燒狀態。