摘要：本文闡述了一種鍋爐現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論和實(shí)現(xiàn)方法，從硬件和軟件兩方面分別做了論述，從實(shí)際運(yùn)行結(jié)果來看，該系統(tǒng)提高了控制的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：鍋爐控制；現(xiàn)場總線控制；FLX；FCS

　　我國現(xiàn)有中小型鍋爐30多萬臺，每年耗煤量占我國原煤產(chǎn)量的1／3，目前大多數(shù)工業(yè)和民用鍋爐仍處于效率低，環(huán)境污染嚴(yán)重，安全系數(shù)低的生產(chǎn)狀態(tài)。為了提高鍋爐的熱效率，降低耗煤量，采用鍋爐的自動控制系統(tǒng)日益廣泛，作為鍋爐的控制裝置，其主要任務(wù)是保證鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，減輕工作人員的勞動強(qiáng)度。綜合考慮，我們采用SHCAN2000總線控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對鍋爐的控制。SHCAN2000總線控制系統(tǒng)是基于CAN總線的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)，由于鍋爐控制系統(tǒng)對實(shí)時性和控制的可靠性要求較高，所以軟件的要求也較高，而Intellution公司的FIX監(jiān)控軟件能滿足這些要求。本文針對大連金源小區(qū)供熱系統(tǒng)中兩臺20噸低壓熱水鍋爐的特點(diǎn)。以FCS系統(tǒng)為基礎(chǔ)，介紹了一套鍋爐現(xiàn)場總線監(jiān)控系統(tǒng)方案，從實(shí)際應(yīng)用中取得了比較好的控制效果。
　　整個系統(tǒng)工作原理為；從控制現(xiàn)場宋的4-20mA或1-5V的標(biāo)準(zhǔn)信號，送至SHCAN2000型現(xiàn)場控制單元。信號在其中經(jīng)處理后可由其AO或DO端口輸出，經(jīng)信號調(diào)理模塊去控制現(xiàn)場設(shè)備；也可根據(jù)需要發(fā)送到CAN總線上，總線上其它現(xiàn)場控制單元或上位機(jī)系統(tǒng)根據(jù)事先設(shè)計(jì)好的驗(yàn)收碼和驗(yàn)收屏蔽碼，來判斷是否接收該信息。傳送到上位機(jī)的信息，可以通過上位機(jī)監(jiān)控軟件進(jìn)行顯示、控制、記錄以及報(bào)警、打印等。

1　鍋爐現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的硬件體系

　　SHCAN2000總線控制系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)的集散系統(tǒng)(DCS)，它具有DCS的先進(jìn)技術(shù)和完善的功能，特別適用于中、小型裝置的生產(chǎn)過程控制，它是計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通訊技術(shù)綜合利用的結(jié)果，是新一代的全數(shù)字、全分散、全開放的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)[3]，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想為：從現(xiàn)場傳感器(鉑電阻、壓力變送囂等)測得的信號經(jīng)信號調(diào)理模塊(溫度變送器、輸入端安全柵等)送至智能控制單元，在智能控制單元中經(jīng)過運(yùn)算處理后，形成控制信號?？刂菩盘栐俳?jīng)信號調(diào)理模塊(溫度變送器、輸入端安全柵等)返送至現(xiàn)場執(zhí)行器(電磁閥、切斷閥等)。不同的智能控制單元作為控制中心可以通過CAN總線互相通信，并可以將需要監(jiān)控的信號送至上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。
　　SHCAN2000總線控制系統(tǒng)由三層網(wǎng)絡(luò)組成：最底層為低速現(xiàn)場總線連成的控制網(wǎng)絡(luò)，連接各種智能儀表及調(diào)節(jié)閥等現(xiàn)場設(shè)備，各控制器節(jié)點(diǎn)下放到現(xiàn)場，構(gòu)成一種徹底的分布式控制體系結(jié)構(gòu)：中間的一層采用中速網(wǎng)連接控制器、遠(yuǎn)程I／0及智能I/O設(shè)備，形成系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)；量上一層即決策層，采用高速以太網(wǎng)連接各種控制器和站級計(jì)算機(jī)。如圖1所示：
　　SHCAN2000型系統(tǒng)的總線通信標(biāo)準(zhǔn)采用CAN2．0B。CAN總線的短幀結(jié)構(gòu)、CRC校驗(yàn)以及錯誤節(jié)點(diǎn)自動關(guān)閉功能，保證了信號傳輸?shù)目煽啃?。在操作站一?cè)，工業(yè)PC機(jī)通過網(wǎng)卡作為數(shù)據(jù)緩沖與CAN總線網(wǎng)絡(luò)連接；在現(xiàn)場控制單元一側(cè)，數(shù)據(jù)緩沖由SJAl000和82C250芯片組成的標(biāo)準(zhǔn)CAN總線接口來實(shí)現(xiàn)。CAN總線通訊軟件完成上位機(jī)與實(shí)時數(shù)據(jù)庫之間、任意兩個實(shí)時數(shù)據(jù)庫之間的雙向數(shù)據(jù)交換，當(dāng)任意兩個SHCAN智能測控組件的實(shí)時數(shù)據(jù)庫之間交換數(shù)據(jù)時，不需要上位機(jī)的干預(yù)，并符合IS011898標(biāo)準(zhǔn)和CAN2．0B技術(shù)規(guī)范，最大通信速率1M bps，最遠(yuǎn)通訊距離達(dá)10Km。
　　SHCAN型智能測控組件是直接完成采集和控制功能的智能單元，可單獨(dú)運(yùn)行，作為獨(dú)立的回路調(diào)節(jié)器，也可將該組件放在現(xiàn)場附近，通過網(wǎng)絡(luò)組合成一個完整的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)。每個SHCAN智能測控組件都固化有不同的采集和控制軟件，可通過實(shí)時組態(tài)和參數(shù)設(shè)置完成不同功能組合、過程信號的采集、工程量轉(zhuǎn)儀、信號補(bǔ)償、線性化處理、PID運(yùn)算、自動報(bào)警、故障白診斷、PID參數(shù)自動整定等等。
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圖1 鍋爐現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)硬件體系
　　現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)“功能全分散”的特點(diǎn)，使現(xiàn)場控制單元成了控制系統(tǒng)的核心。SttCAN2000型現(xiàn)場控制單元采用了由實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)、實(shí)時監(jiān)控軟件、任務(wù)級組態(tài)軟件、實(shí)時數(shù)據(jù)庫等構(gòu)成的現(xiàn)場智能測控儀表軟件組成集成技術(shù)，支持在線組態(tài)。