[发明专利]气化炉专用控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及先进制造技术领域,具体地说是一种气化炉专用控制系统 。本系统采用自主知识产权的工艺和设备，配上自主知识产权的基于现场总线技术的气化炉专用控制系统，嵌入针对气化炉的专用先进控制和操作优化软件，并首次在工业级气化炉上实施大规模工程示范应用。

背景技术

大型气化炉在国内外都处于示范应用阶段，不同工艺优缺点各异 。工艺不同，控制目标也有很大差异 。本发明以协作单位中国科学院工程热物理研究所拥有自主知识产权的“粉煤加压密相输运床气化方法及装置”为背景，围绕输运床气化炉的工艺特点，以保障气化炉的平稳 、连续 、可靠运行为目标，研究气化炉的动态模型，综合运用建模仿真 、先进控制 、过程优化等方法和技术，研究温度 、压力 、氧煤比 、汽氧比设定点优化方法，开发优化控制软件，研制气化炉成套控制系统，并成功应用在示范工程中 。

发明内容

本发明以实现密相输运床气化炉炉温软测量模型 、控制方法 、优化方法 、完成专用现场总线控制系统硬件和软件开发，搭建测试实验平台进行测试为目的 。

为了实现上述目的，本发明的具体技术方案是：一种气化炉专用控制系统，基于上位机的基础，包括控制器模块、总线模块、I /O模块、电源模块、背板； 所述控制器模块通过背板与I/O模块、总线模块连接，采集现场物理信号；所述电源模块为上述模块进行供电；所述控制器模块与上位机通信连接。还包括电源背板、控制器背板、I/O背板；所述电源背板，用于安装电源模块；所述控制器背板，用于安装控制器模块；所述I/O背板，用于安装I/O模块，采用无源串行背板总线技术，支持I/O模块热插拔。

所述电源模块，采用1+1冗余电源结构；所述控制器模块，采用双CPU结构，负责现场I/O信号的采集、处理、控制；所述总线模块，采用现场FF H1总线并与现场设备连接；所述I/O模块，包括模拟量输入接口、模拟量输出接口、开关量输入接口、开关量输出接口；用于采集现场物理信号。所述现场FF H1总线通过线缆与现场设备相连。所述现场FF H1总线包括：主控制器、FF通信芯片、2个网段；现场FF H1总线通过串口与控制器模块进行数据交换，经控制器模块将数据发送至上位机，所述上位机通过现场FF H1总线与现场设备连接，对现场设备进行参数读写和连接组态。

所述上位机中含有监控组态单元；该单元包括：

－资源管理器，负责配置当前系统中的组态配置信息，并以树状结构视图的形式显示当前系统中的组态配置信息；

－系统信息数据库，存储系统中的组态配置信息；

－控制策略开发环境，负责模块一级的组态配置工作，由模块管理 、数据管理 、模板管理 、算法编辑 、算法检查 、在线监控 、仿真调试 、模块间通讯模块组成；

－数据对象管理，负责将系统信息数据库中的数据对象解析为信息对象；

－I/O映射关系管理，负责在输入/输出功能块与控制器的I/O模块/通道之间建立映射关系；

－I/O映射工具，以列表的方式显示系统中所有的I/O配置信息，并通过DST.DLL在输入/输出功能块和和控制器的I/O模块/通道之间建立映射关系；

－组态配置信息下载工具，负责将系统中的组态配置信息下载到实际的现场设备中；

－I/O服务器程序，负责与现场实际的设备进行交互，例如设备列举，组态配置信息下载，参数读写等等；

－I/O服务COM接口封装，对I/O服务器提供的COM接口进行包装，以减轻客户程序通过I/O服务器访问现场控制器的负担；

－对象浏览动态链接库，根据客户程序的不同需要，以一种统一的方式在各个上位机软件中显示系统信息数据库的概要信息；

－安全服务程序，负责资源管理器程序操作的验证；

－嵌入式常规功能模块，满足输运床气化炉基本的控制需求。

所述嵌入式常规功能模块包括： 

－输入/输出功能模块，包括：模拟输入功能块、模拟输出功能块、数字输入功能块、数字输出功能块；

－模拟控制类功能模块，包括：比例积分微分功能块 、比值功能块 、输入选择功能块 、超前滞后功能块；

－逻辑运算类功能模块，包括：与运算功能块 、或运算功能块 、非运算功能块；

－定时/计数类功能模块，包括：计数器功能块；

－算术类功能模块，包括：加运算功能块 、减运算功能块 、乘运算功能块、除运算功能块。

所述密相输运床气化炉专用嵌入式软件包括：