WinCC在电厂锅炉吹灰器远控改造中的应用

WinCC在电厂锅炉吹灰器远控改造中的应用

刘舫方扬平

（江苏国信协联能源有限公司）

摘要：本文根据原有锅炉吹灰器的功能及其控制系统的组成，详细介绍了利用MPI通讯网络和WinCC7.0组态软件来实施吹灰器远控改造的具体方案，以实现司炉对锅炉吹灰过程进行远方实时监控的需求。

关键词：吹灰器；远控改造；MPI；WinCC

1.引言

江苏国信协联能源有限公司的#7锅炉为240T/h燃煤锅炉，于2002年投产运行；目前承担向1×12MW背压汽轮发电机组、1×8015KW背压透平轴流式空压机组、2×4586KW背压透平离心式空压机组共四台机组提供高温高压蒸汽，是公司对外供电、供热、供气系统中的重要设备。其中锅炉吹灰器的好坏，直接影响锅炉的换热效能，进而影响公司的经济效益。

2.#7锅炉吹灰器概况

2.1.吹灰器的概念

1、吹灰器作为锅炉的一个辅助设备，主要为了清除锅炉受热面的积灰和结焦，保持受热面的清洁，从而保证锅炉安全经济运行，故需要定期对锅炉受热面进行吹灰。根据我公司现有的煤种燃烧运行方式，吹灰已经成为一项重要的工作。

2、吹灰器分炉膛吹灰器（炉吹）、长吹灰器（长吹）、固定回转式吹灰器（固吹）三种类型，分别对应于炉膛、过热器、省煤器的受热面的吹灰。

2.2.吹灰器原有的控制系统

吹灰器控制系统由动力柜、PLC程控柜、触摸屏三部分组成。其中：

（1）、PLC程控柜采用西门子S7-300系列PLC模块，其CPU选用S7-CPU314模块。

（2）、触摸屏选用Pro-face品牌，通过RS232-PC-MPI适配器与S7-CPU314进行数据交换，采用GP-Pro/PB组态软件进行触摸屏吹灰器控制功能的组态。

3.吹灰器的远控改造的配置方案

3.1.吹灰器的远控改造的必要性

1、吹灰器操作不方便

由于吹灰器的运行需要在触摸屏上进行操作，而触摸屏又离锅炉操作台有一定的距离。吹灰时，一方面司炉需要派专人到现场操作触摸屏，另一方面，司炉也无法掌控锅炉的吹灰过程，进而根据吹灰情况及时对锅炉运行进行调整。

2、触摸屏的维修成本

自从投产运行以来，#7锅炉吹灰器累计已更换了两台触摸屏，更换一台触摸屏与更换一台电脑的维修成本要高得多。

3、吹灰器的远控改造的原则

首先、改造工作不能影响目前锅炉吹灰器的日常运行，应该保持现有的控制功能。其次、改造的投资不能过大，尽量利用现有设备。因此，改造拟采用增加一台远控吹灰器的上位机，并列放置在司炉的DCS操作员电脑旁边，使其具备与触摸屏同样操作功能的吹灰器远控功能。

3.2.吹灰器的远控改造的软硬件配置

1、吹灰器的远控改造的软件配置

（1）、WinCC组态软件

SIMATICWinCC（WindowsControlCenter）——视窗控制中心，它是西门子最经典的过程监视系统，WinCC能为工业领域提供完备的监控与数据采集（SCADA）功能，涵盖单用户系统直到支持冗余服务器和远程Web服务器解决方案的多用户系统。

（2）、根据#7锅炉吹灰器的PLC采用西门子S7-314CPU的特点，选择西门子WinCC7.0组态软件进行吹灰器远控的监控画面的设计。

2、吹灰器的远控改造的硬件配置

（1）、配置一台上位机电脑，用于安装WinCC7.0组态软件，并组态#7锅炉吹灰器的实时监控画面，实现吹灰器远程控制。

（2）、配置一块西门子CP5611通讯卡件，用于上位机与PLC的通讯连接。

3、吹灰器的远控改造后的系统配置拓扑图（如图1所示）：

图1吹灰器远控改造系统配置拓扑图

图2触摸屏吹灰器运行监视画面

3.3.吹灰器的远控改造的通讯配置

1、MPI网络通信

MPI是多点通信接口（MultiPointInterface）的简称。适用于小范围、少数站点间通讯网络，MPI物理接口符合ProfibusRS485（EN50170）接口标准。MPI网络的通信速率为19.2kbit/s～12Mbit/s，S7-300通常默认设置为187.5kbit/s。

2、#7锅炉吹灰器的MPI的通讯设置

在吹灰器程控柜S7-CPU314的MPI接口上安装一个具有PG接口的标准连接器，通过Profibus电缆来连接上位机里CP5611卡件的MPI接口，用WinCC7.0组态软件将上位机的MPI地址设置为：MPI，2，0，0，0，02；而通过PG接口依旧连接触摸屏。

4.吹灰器远控改造的上位机WinCC组态

4.1.吹灰器的控制功能

1、触摸屏的操作功能的解读

（1）、触摸屏的操作界面

触摸屏有四个操作界面，分别是：吹灰器运行监视（如图2所示）、吹灰器跳步设置、吹灰器管路系统、吹灰器报警画面。

其中吹灰器跳步设置的功能：当某个吹灰器因故障而不具备运行条件时，将其设置为“跳步”方式，此时该吹灰器将被“禁止操作”，不影响其他吹灰器的继续运行。

（2）、吹灰器的操作方式

系统设有3种操作方式，分别为：

①、就地手动

当点击触摸屏“就地手动”按钮后，运行人员可以通过就地安装在吹灰器本体和电动阀门上的控制按钮，操作阀门和吹灰器，此种方法适用于检修调试。

②、远方手动

当点击触摸屏“远方手动”按钮后，运行人员可以通过触摸屏上每一个吹灰器和电动阀门上的“启动”按钮，操作阀门和吹灰器开始运行，此种方法可有针对性的吹灰操作。

③、远方自动

当在点击触摸屏“炉吹投入”、“长吹投入”、“固吹投入”按钮以后，再点击触摸屏“远方手动”按钮，全部吹灰器和电动门按PLC设置的程序自动运行。

2、PLC程序的解读

由于吹灰器远控改造，是把触摸屏的功能用WinCC的软件在上位机进行体现，因此，只需对PLC程序进行解读，不需要修改，找出如“就地手动”、“远方手动”、“远方自动”、“自动结束”、“自动中断”等WinCC一系列外部变量在PLC中的变量地址。下面以长吹灰器L1控制为例，需要建立的WinCC外部变量如表1所示：

表1长吹灰器L1的WinCC外部变量表

4.2.吹灰器上位机的WinCC组态

（1）、打开WinCC7.0的“资源管理器”WinCCExplorer，创建一个“单用户项目”的新项目：7glchq。

（2）、打开7glchq项目下的“变量管理”，安装SIMATICS7PROTOCOLSUITE驱动程序，并建立MPI的通讯连接：7guoluchq。如图3所示

图3建立MPI的通讯连接

（3）、在7guoluchq的MPI通讯连接下：建立WinCC外部变量，如图4所示：

图4建立WinCC外部变量

图5绘制并动态链接吹灰器运行主画面

（4）、打开7glchq项目下的“图形编辑器”，建立“吹灰器运行主画面.pdl”。

考虑到上位机屏幕比触摸屏大，故将吹灰器的所有功能全部集中绘制在一个主画面中，方便监控。分别完成绘制吹灰器、电动门的操作界面，并且建立与PLC的动态链接。上位机的图形编辑界面如图5所示：

（5）、将组态完成好的吹灰器WinCC投入运行，其上位机的运行界面如图6所示

图6吹灰器远控改造WinCC运行界面

5、吹灰器远控改造的效果评价

吹灰器经过远控改造以后，锅炉运行人员可以根据具体的运行工况，在操作台上即可操作吹灰器的上位机，极大地方便了锅炉吹灰作业。当#7炉全面手动吹灰一次（吹灰蒸汽压力1.25MPa。），从锅炉流程的风烟温度上来判断，吹灰前、后的风烟温度（如表2所示）有明显的降低，说明锅炉在吹灰以后的换热效果比较有明显提高。

表2锅炉各设备的风烟温度在吹灰前、后的对比表

6、结束语

一般锅炉吹灰器程控柜均配置触摸屏，且通常均安装在远离操作员控制台的地方，这样既不方便司炉监控，又需要专人现场操作，因此，本文介绍的采用WinCC组态软件的远控方案，自2017年改造以来，运行正常可靠，且投资小，是一个值得推广的改造方案。

作者简介：

刘舫（1971.6~）男工程师，就职于江苏国信协联能源有限公司，长期从事电厂电气技术管理工作。

方扬平（1964~）男工程师，就职于江苏国信协联能源有限公司，长期从事电厂电气检修技术工作，现从事电气技能培训工作，编著《WinCCPLC变频器应用案例解密》一书。

参考文献：

[1]方扬平.WinCCPLC变频器应用案例解密[M].北京：中国电力出版社，2016.