電除塵大梁加熱控制系統改造設計與實現

黃立華，孫金梅，張少利，張 軍，程依堅

（克拉瑪依石化有限責任公司，新疆克拉瑪依 834003）

0 引言

2009年電廠完成4#爐及配套電除塵裝置建設投產，同時將1#～3#爐電除塵進行改造，4套電除塵裝置的控制系統集成到1臺操作站上。2016年集成商大連天罡公司停止生產其中大梁加熱控制器，新的大梁加熱控制器由于通信協議、控制方式發生變化，無法與其他控制器完成系統集成，安裝后大梁加熱溫度無法顯示、控制，影響電除塵裝置運行，決定對系統進行改造實現原有的控制功能。

1 電除塵系統結構

熱電廠電除塵裝置采用4套獨立的硬件系統，上位機作為人機界面通過PPI（Pixels Per Inch，每英寸像素）點對點通信方式分別與4套主控制PLC（Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器）通信，控制并顯示4套電除塵相關參數。PLC作為主控制器，控制現場主體設備，實現電除塵相關功能。大梁加熱控制器采集電除塵大梁相關部位溫度，并將其溫度通過串口通信傳送至上位機，上位機根據接收的溫度，判斷是否需要啟動對應加熱器。當溫度過低時，上位機發出命令至PLC啟動相關加熱器，確保大梁和煙氣溫度在合理范圍內。上位機軟件采用VB程序編寫，4套電除塵系統相對獨立，每個大梁加熱控制器、PLC進行相對編址。4套PLC之間無邏輯關系，僅共用上位機。

大梁加熱控制器設備更新換代后，其通信協議發生變化，與上位機無法通信，上位機軟件廠家未提供VB程序源代碼，系統不具備修改程序條件，致使大梁加熱系統無法正常運行。如果大梁瓷軸周圍空氣溫度過低，其表面可能結露，當電除塵帶電運行時，就會引起其表面產生爬電或放電現象，甚至造成高壓靜電場升壓失敗。

2 電除塵系統改進方案

整個大梁加熱系統改造中需要解決2個問題：①控制大梁各個加熱器啟停；②在上位機上顯示每套電除塵裝置各個部位的溫度。新的加熱控制器采用Modbus通信方式，并提供相應溫度通道開關量輸出，通過設置各個通道比較值，當溫度低于設定值時，相應觸點閉合，PLC通過接收該觸點信號控制大梁加熱器的啟停。新增1臺上位機通過Modbus通信獲取當前各個點的溫度，并在上位機上顯示。大梁加熱控制器部分改造結構如圖1所示。

圖1 電除塵改造后系統結構

1#，2#爐電除塵大梁加熱控制器位于燃料控制室，與操作站距離較近。3#，4#電除塵機柜間距離控制室較遠?？紤]到485傳輸距離僅為1200 m，且電除塵升壓時形成高壓靜電場，可能對數據傳輸產生電磁干擾，3#，4#加熱器數據傳輸過程中增設485中繼，提高數據傳輸過程的抗干擾能力。計算機采用RS232串行接口，控制器采用485差分傳輸，需要進行串行通信電平轉換。大梁加熱器數據流如圖2所示：

3 改造方案實現

圖2 大梁加熱系統數據能流圖

新的大梁加熱控制器采用Modbus協議，16進制傳輸模式，主從協議——主站（上位機）以輪詢廣播形式發出命令請求，從站（大梁加熱控制器）收到請求命令后進行地址及數據有效性分析，滿足條件時按要求返回數據幀。主站對接收數據幀CRC校驗，解析獲取有效數據。該系統主要完成讀寄存器功能，涉及功能碼為03H，大梁加熱控制器發送、返回數據幀格式如表1和表2所示。

表1 讀寄存器幀數據格式

表2 讀寄存器返回幀數據格式

上位機軟件采用Delphi軟件，借助第三方串口通信控件SPCOMM控件，通過編程完成上位機通信功能。通信參數設置為波特率9600，數據位8位，1位停止位，無奇偶校驗，4套加熱控制器地址分別為01，02，03，04，串口控件name為Comm1。利用Timer定時器控件間隔1 s進行輪詢發送讀寄存器命令，分別對4個加熱控制器進行通道溫度讀取，讀取寄存器個數為8，寄存器起始地址為0000。

為保證數據安全可靠系統采用CRC校驗，字符串尾部需增加2個字節CRC校驗碼。Modbus要求按十六進制發生字符串，因此需要將16進制字符串轉成字符串發送。CRC校驗碼求解和16進制字符串轉換代碼如下：//CRC校驗求解

所用加熱控制器收到讀寄存器命令后，首先對地址位進行檢查，若與自身地址不符，則將數據幀舍棄。與自身地址相符時，對數據有效性進行CRC效驗檢查。數據幀有效時，按格式返回對應數據。上位機利用串口控件onReceiveData事件對接收數據進行處理。首先進行CRC檢查，然后數據幀第4個字節至第19個字節，每2個字節代表1個通道溫度值。將16進制字符進行10進制轉換，然后按地址對應不同電除塵裝置予進行顯示。

4 結論

利用Delphi編程軟件結合大梁加熱控制器通信協議，通過編程獲取各個通道溫度值，將4套電除塵大梁各個部位溫度集中顯示。另外利用控制器開關量輸出觸點，完成對應加熱器的啟停，確保電除塵設備變更后正常運行。