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摘 要 ：介绍Deltav 控制系统的硬件， 软件组态以及锅炉汽包液位三冲量控制组态中涉及的主要功能块。同时， 锅炉控制系统由 普通控制改造为DCS 和变频器DP 通讯后， 对整个系统的能耗和稳定性进行了跟踪研究。
关键词 ：锅炉汽包液位控制系统 ；DeltaV DCS ；组态 ；三冲量 ；DP 通讯
五矿铜业（湖南） 有限公司成立于 2013 年 10 月，位于湖南 省衡阳市常宁市水口山镇，企业拥有年处理含铜、金、银、硫物 料 55 万吨的能力，年产A 级阴极铜 10 万吨，并综合回收金、银、 硒、镍、铋等多种稀贵金属和硫酸。其装备为国内一流，拥有完 整的DeltaV DCS 控制系统， 自动化水平较高。
锅炉汽包液位是生产过程的重要工艺指标，同时也是保证 锅炉安全运行的主要条件之一。液位过高，汽包面临爆炸风险 ； 液位过低， 锅炉面临烧干烧穿风险。所以锅炉汽包液位是一个非 常重要的被控对象。
1 系统结构
控制系统由锅炉气包液位磁翻板检测装置、气包给水流量 检测装置、锅炉气包输出蒸汽流量检测装置、给水泵电动机变频 器、DCS 控制器、工程师站、操作员站等组成。
锅炉汽包液位控制系统中，DCS 选用的是 emerson 公司的 DeltaV 系统，变频器选用的是invt变频器，DeltaV读取变频器的运行参数并且发送启停调频等控制参数。
2 DCS系统
DCS 控制采用DeltaV 控制系统，DCS 系统也称离散控制系 统。Deltav DCS 系统的模块化设计，组态简洁高效，控制功能完 善。DeltaV 自动控制系统包括如下几个部分。
一个或多个I/O 子系统， 用于处理来自现场设备的信息。
一个或多个控制器， 用于执行本地控制并管理数据以及I/O 子系统和控制网络之间的通讯。
电源。
一个或多个工作站， 为过程提供图形用户界面。
控制网络， 能提供系统节点之间的通讯。
装在授权包中的加密狗，是插入主工程师站的 (USB) 的连 接器。它为每个DeltaV 系统提供唯一的识别符，允许您把修改 下装到控制器。
DeltaV 系统软件包括许多应用程序，帮助您组态、操作、归 档和优化流程。主要的应用程序被分类成工程工具（Engineering Tools）和操作工具（Operator Tools）。
工程工具用于工程师软件和硬件组态，主要的组态工具是 DeltaV Explorer， operate configure， control studio 等等。
操作员工具用于过程控制系统的日常操作 .包括基本计算机 技能和鼠标使用技能，登录和注销程序，如何从系统中获取帮 助，替换画面和打印画面， 以及如何响应报警。
3 控制系统DP通讯的实现
3.1 DCS 组态
该 系 统 采 用 DeltaV 的 DP 通 讯 卡 件 进 行 通 讯， 在 DeltaV explorer 浏 览 器 中 依 次 打 开 physical network → control network → control → I/O → card → p01 → profibus 设 备 → slot → 设置profibus信号，设置信号是通过设置字节偏移量来读写变频 器中的信号，包括DCS 端设备的通讯地址，电机电流，运行频 率，给定频率， 运行状态， 本地远程等信号， 最后下装到控制器。
打开DeltaV explorer 浏览器中的 contro strategies 中的厂区， 在厂区新建pid 控制模块，在 control studio 中添加模块所需要的 功能块，设置功能块的 IO_IN，IO_OUT 等等参数，最后下装到 控制器。
3.2 变频器的设置
只需要通过变频器的键盘设置通讯地址，电机功率，启停权 限等等参数就完成变频器的参数设置。
4 DeltaV系统在汽包液位控制中的优化
4.1 工艺流程图
如图 1所示。
4.2 汽包液位控制
三冲量控制即汽包液位，供水流量，外供蒸汽量三个变量经 过运算被送入PID 调节器，这样不但可以迅速克服水流量的波 动，还可以使进入汽包的给水和送出的蒸汽保持平衡， 从而有效 克服虚假液位对调节品质的影响，使汽包液位为维持在设定值。 系统组态如图2所示。
说明 ：FLOW1 ：汽包进水流量，FLOW2 ：汽包外供蒸 气 流 量，XISHU ：设 置 为 0.3，LEV ：汽 包 液 位 . 四 个 参 数 作 为 CACL 的 输 入 端， 在 CACL 内 部 表 达 式 ：OUT=(FLOW1- FLOW2)*XISHU+LEV， 然 后 CACL 的 OUT 作 为 PID 的 输 入， PID 设置为反作用，最后经过输出参数引至变频器，用来调节变 频器的频率，ACT(执行功能块) 的作用是用户投入和切除三冲 量功能。
调节过程 ：汽包液位正常设置为 0.36m，当蒸气外供流量突 然增加时，汽包压力将下降，汽包内液位迅速降低，产生虚假水 位 . 这时PID 的输入减少，由于PID 设置为反作用，PID 的输出 必然增加，最终变频器的频率增加，进水量增加，减少汽包内的 汽化量，克服虚假水位，从而使水位保持不变，达到控制水位的 目的。
5 调试中的问题
开车半小时后变频器运行频率突然降为 0 然后迅速恢复， 察看变频器故障记录，确定是变频器对DP 通讯产生干扰，加大 DP 电缆和干扰源的距离后通讯正常。液位历史曲线波动较大， 分析是P( 比例)，I( 积分) 两个参数设置不合理， 反复修改P，I 并 投入三冲量计算后液位明显趋向稳定。
6 结语
三冲量控制是在单冲量控制的基础上加入给水流量，蒸汽 流量，利用蒸汽流量、水位和给水流量 3 个参数来对液面进行控 制。在该控制系统中，汽包液位是主冲量信号，锅炉给水流量和 外供蒸汽流量是两个次冲量信号。该控制能超前把蒸汽流量和 给水流量送入LIC 控制模块，能很好地克服虚假水位，外供蒸 汽，锅炉给水三个变量对控制系统的影响。此改造有以下优点 ： ①变频器根据汽包液位调节频率，能耗较改造前降低 50%，每月 可节约 1 万元。②进水阀始终全开，故障率大幅降低，每年可减 少2 台阀门消耗，合计每年节约 4 万元。③改造后液位控制实现 全自动化，更加安全稳定，提升设备和人力工作效率。④变频器 和DeltaV 走DP 通讯，只需一根200 米通讯电缆即可，在电脑上 可以看到电机电流， 运行频率， 运行状态信号。
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