基于VB.NET的雙堿法脫硫監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)

李金廣 王美靈

(1、中航工程監(jiān)理（北京）有限公司，北京 100088；2、河南大學(xué)，河南 開封 475001)

伴隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，能源消耗也在逐年不斷地增加。雖然水能、核能、風(fēng)能等清潔能源所占的比重在不斷的增大，但是我國是一個以煤炭為主要能源的國家，煤炭一直占我國能源的生產(chǎn)和消耗的70%以上。有關(guān)研究數(shù)據(jù)表明：我國二氧化硫年排放量達居世界首位。主要由二氧化硫排放所致的硫酸型酸雨污染危害面積達國土面積的30%以上，二氧化硫污染已經(jīng)成為制約我國經(jīng)濟、社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素。

為了控制燃煤所產(chǎn)生的二氧化硫等大氣污染物的排放含量，世界各國競相發(fā)展了煙氣脫硫技術(shù)，其中應(yīng)用比較廣泛的是燃燒后脫硫，即煙氣脫硫[1]（簡稱FGD）。雙堿法FGD是一種發(fā)展前景很好的脫硫技術(shù)，它是濕法煙氣脫硫的一種，最常用的是鈉鈣雙堿法脫硫，由于它是采用可溶性的堿性清液作為吸收劑吸收二氧化硫，然后用石灰乳對吸收液進行再生，由于在反應(yīng)和吸收液處理中，使用了不同類型的堿，故稱為雙堿法。

1 監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

本文以某化工企業(yè)有240t/h鍋爐為研究對象，整個監(jiān)控系統(tǒng)的基本工作原理為[3]：上位機監(jiān)控系統(tǒng)實時接收下位機傳達的數(shù)據(jù)，各個監(jiān)控點的終端監(jiān)控設(shè)備按照控制中心指令采集現(xiàn)場的各種數(shù)據(jù)以及各設(shè)備的運行狀態(tài)。對于下位機傳來的各種數(shù)據(jù)，上位機監(jiān)控系統(tǒng)將其存儲在數(shù)據(jù)庫中，作為實時記錄，便于操作人員的查詢和打印。在整個監(jiān)控系統(tǒng)中，通信系統(tǒng)占著不可或缺的地位，它負責數(shù)據(jù)的傳輸，上位機的指令通過通信系統(tǒng)下達到下位機，使下位機執(zhí)行相應(yīng)的指令。同時現(xiàn)場工業(yè)終端設(shè)備把檢測的參數(shù)通過通信系統(tǒng)上傳給上位機監(jiān)控系統(tǒng)，并通過人機界面顯示給操作管理人員。

在本監(jiān)控系統(tǒng)中，整個系統(tǒng)主要由上位機監(jiān)控系統(tǒng)、現(xiàn)場工業(yè)終端、上下位機的通信系統(tǒng)構(gòu)成。系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如下圖所示。

圖1 系統(tǒng)圖

2 系統(tǒng)總體功能模塊設(shè)計

通過對化工廠脫硫監(jiān)控系統(tǒng)特點的了解，為監(jiān)控系統(tǒng)軟件建立了完整的結(jié)構(gòu)模型。該系統(tǒng)主要包括用戶管理、運行實時監(jiān)測、實時信息查詢、實時控制管理、數(shù)據(jù)管理等模塊，監(jiān)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如下圖所示。

圖2 系統(tǒng)構(gòu)成

3 監(jiān)控系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)

VB.NET是一種現(xiàn)代的面向?qū)ο蟮木幊陶Z言。它是微軟最新平臺技術(shù)。VB.NE不但兼有了。NET語言利用開發(fā)平臺底層的功能，而且兼有了Visual Basic語言的快速開發(fā)應(yīng)用程序的特性。在監(jiān)控組態(tài)軟件開發(fā)時，為了使現(xiàn)場操作人員操作方便，監(jiān)控系統(tǒng)全部采用視窗操作。當監(jiān)控系統(tǒng)處于運行的時候，各控制參數(shù)的現(xiàn)實、查詢、狀態(tài)控制、參數(shù)調(diào)整等能在各自的視窗內(nèi)完成；并且登錄系統(tǒng)后，系統(tǒng)界面內(nèi)的各窗體在正常運行的情況下，都能夠自由切換。這不僅考慮到了操作的快捷性和方便性，而且保證了系統(tǒng)運行的緊湊性和流暢性。

SQL Server2000是微軟公司開發(fā)的一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，以Transact_SQL作為它的數(shù)據(jù)庫查詢和編程語言。基本上，不論是客戶機、服務(wù)器、多層結(jié)構(gòu)，還是database Web應(yīng)用程序，SQL Server 2000都扮演著后端數(shù)據(jù)庫的角色。它可以創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫、創(chuàng)建數(shù)據(jù)表、修改數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)、建立表間關(guān)系和數(shù)據(jù)的編輯、瀏覽。無論是采集來的數(shù)據(jù)信息，還是操作記錄和報警記錄均能在數(shù)據(jù)庫中存儲和備份，還能根據(jù)管理者的要求定期提取某個時段的數(shù)據(jù)記錄，并生成數(shù)據(jù)報表。可以說，SQL Server2000為雙堿法脫硫監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用程序提供了數(shù)據(jù)匯總與管理的支持。無論是采集來的數(shù)據(jù)信息，還是操作記錄和報警紀錄均能在數(shù)據(jù)庫中存儲和備份，同時能根據(jù)管理者的要求提取某個時期、時段的數(shù)據(jù)、記錄，并生成定期的數(shù)據(jù)報表。

4 各模塊功能

4.1 用戶管理

用戶管理功能主要包括用戶登錄、密碼維護、用戶退出和權(quán)限管理四項功能。當操作人員啟動監(jiān)控系統(tǒng)時，首先需要正確輸入自己的用戶名和密碼，同時可以根據(jù)不同操作人員級別設(shè)置不同的用戶名和密碼，這樣便于不同操作權(quán)限的人員在設(shè)備運行的時候，能獨立的記錄設(shè)備運行的工況，互不干涉。

4.2 數(shù)據(jù)實時監(jiān)測

計算機監(jiān)控系統(tǒng)可以使運行人員通過界面對主設(shè)備的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)視。在本監(jiān)控系統(tǒng)中，實時需要的數(shù)據(jù)監(jiān)測包括實時的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸。實時的數(shù)據(jù)采集是通過檢測傳感器及儀表對化工廠的設(shè)備參數(shù)（PH值、壓力、流量、液位、溫度、電流等）、運行狀態(tài)進行數(shù)據(jù)的采集。實時數(shù)據(jù)傳輸是指監(jiān)測數(shù)據(jù)、操作人員需要的數(shù)據(jù)、報警狀態(tài)數(shù)據(jù)快速的傳送到上位機。

4.3 數(shù)據(jù)查詢與顯示

控制室的操作人員通過點擊電腦顯示屏上不同的菜單選項，便可以方便的在顯示器上直觀的觀察到監(jiān)控系統(tǒng)中各個設(shè)備的運行狀況及其參數(shù)，如設(shè)備運行狀況、歷史曲線、越線報警等LCD監(jiān)視。

4.4 實時控制管理

實時控制管理功能是操作人員在中心控制室里根據(jù)監(jiān)控組態(tài)界面實現(xiàn)對現(xiàn)場的電石渣液出口的流量、計量泵計量的調(diào)節(jié)、攪拌器的啟、停狀態(tài)等設(shè)備的進行遠程的控制。遠端的現(xiàn)場設(shè)備接收上位機的指令，并執(zhí)行相應(yīng)的命令操作，同時把本身的運行參數(shù)上傳回上位機；同時當遠端設(shè)備出現(xiàn)異常時，上位機能夠中斷當前的工作，并完成報警、設(shè)備自保及異常數(shù)據(jù)的傳遞。

4.5 圖形繪制功能

圖形繪制功能是計算機監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能，在實時監(jiān)控時，要求監(jiān)控系統(tǒng)能以曲線圖、棒圖等形式直觀地顯示采集到的各種設(shè)備參數(shù)，這樣便于工作人員一目了然地觀察到設(shè)備運行的趨勢及狀況。

4.6 數(shù)據(jù)庫管理

數(shù)據(jù)庫是監(jiān)控系統(tǒng)管理的一個重要組成部分。數(shù)據(jù)庫按其性質(zhì)分類，可以分為實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫兩大類。根據(jù)系統(tǒng)實際工程的需要，對其各種記錄不能予以改動。數(shù)據(jù)庫中也存放著所有操作記錄、報警記錄、可供隨時查詢。同時，利用數(shù)據(jù)庫的報表生成功能，可根據(jù)工作人員的需要按不能的時間周期，如年、月、周、日等自動生成各種報表。

4.7 優(yōu)化運行

根據(jù)系統(tǒng)實際對出口澄清水pH值的控制，來達到原料消耗的自動調(diào)節(jié)，設(shè)計了模糊PID算法對系統(tǒng)進行優(yōu)化。運用此方法，使化工廠脫硫系統(tǒng)的運行更加經(jīng)濟和高效。

結(jié)語

基于VB.NET的雙堿法脫硫監(jiān)控系統(tǒng)人機界面友好，系統(tǒng)監(jiān)控功能全面。本系統(tǒng)采用VB. NET編程語言與SQL Server2000數(shù)據(jù)庫來設(shè)計，使監(jiān)控系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性和擴展性。隨著社會不斷的進步和發(fā)展，雙堿法監(jiān)控系統(tǒng)將會應(yīng)用到各個領(lǐng)域中，雙堿法脫硫監(jiān)控系統(tǒng)的建立，大大提高了企業(yè)自動化水平和企業(yè)現(xiàn)代化管理水平，同時改善了生態(tài)環(huán)境，社會、經(jīng)濟效益顯著。

[1]種秦.燃煤煙氣脫硫脫硝技術(shù)及工程實例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2002.

[2]李玉平，譚天恩.雙堿法煙氣脫硫的基礎(chǔ)研究[J].重慶環(huán)境科學(xué).1999，21（5）.

[3]周云龍，孫斌.鍋爐水循環(huán)在線監(jiān)測系統(tǒng)原理及其應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社.2006.

[4]劉勃，臧桂鵬.Visual Basic.NET編程基礎(chǔ)與實例教程 [M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002.

[5]曹曉滿，王祖武，李超，陳列子.PH值對雙堿法脫硫效果和運行的影響 [J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2006，29（1）.