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【摘 要】IFIX和施耐德PLC的燃煤锅炉控制系统的设计，能够有效的提高燃煤炉的自动化水平，使其能够更加安全稳定的运行。此种系统融合了先进的计算机技术、通讯技术等，其对锅炉运行期间的有效监控与管理具有重大意义。该系统不仅具有操作简单、功能齐全的优势，还具有人机对话的功能，因此非常值得应用。本文首先对该系统的设计进行了介绍，其次探讨了其实现过程，希望能够有所帮助。
【关键词】IFIX；PLC；煤锅炉控制系统；设计；实现
燃煤锅炉主要是用在发电、化工等企业，其作为动力设备，所发挥的作用不容小觑。燃煤锅炉主要是由给水设备、引风雨送风设备等组成。现阶段我国有很多企业所使用的锅炉都已经应用了十分先进的控制技术，但是也有一些锅炉依然使用传统的仪表、继电器等控制方法。传统的控制方法不仅需要很多人参与其中，而且工作环境还比较差，工人需要付出更大的强度，浪费资源的同时，也对环境产生了严重的污染，因此选择使用新型的控制技术，对我国锅炉行业的发展来说异常重要，对于使用锅炉的企业来说也非常重要。
1.IFIX和施耐德PLC的燃煤锅炉控制系统设计
1.1下位机设计
1.1.1控制系统硬件构成
某热电厂的锅炉控制系统主要有两部分构成，一是下位机；二是上位机，利用以太网通讯协议，使得上位机与下位机之间的数据能够进行有效交换。下位机应用的PLC设备，其主要是负责采集现场信号，同时对现场运行设备进行有效的监控。另外，电源模块使用的是140CPS11420，而最为重要的控制器模块是140CCPU11302等。上位机应用是宽屏显示器以及研化工控机。上位机与通讯模块进行交换，利用双绞线实现两者的连接。
1.1.2 PLC程序设计
下位机编程所应用的软件是Concept2.6系统，此种系统软件既拥有良好的模块化优势，同时对系统进行反复的控制，以此将程序或者子程序变成各种各样的功能块，可以在主程序中实现任意的调用，此种方式极大的提高了编程的效率。依据燃煤锅炉控制的自身的特征，有关人员需要对其进行调节阀、电动阀、电动机控制、泵等进行程序的编写。同时程序中还需要设置联锁保护，除此之外，反馈控制也是并不可少的设置内容。
（1）燃煤、给水和蒸汽控制系统等联锁保护。
在燃煤控制系统中，引风电机与送风电机相比，启动的时间更早。通常情况下是，送风电机完全处于停止状态时，工作人员再将引风电机延时停止，此种炉膛中会有微负压的存在，负压如果超过一定的程度，就会产生严重的漏风现象，烟气热量会因此造成非常大的损失，既影响安全生产，同时也影响环境卫生。该系统中设计人员应该将炉膛负压保持在-10Pa左右。出渣机主要是负责清理灰渣，因此需要首先启动出渣电机，之后再气功比炉排电机，待到比炉排电机完全处于停止状态时，炉膛会保持比较通畅的状态。在给水以及蒸汽控制系统中，如果锅筒水位非常低，则放水电动阀将会处于紧急开启状态中，而如果除氧水位比较低时，给水调节阀以及水泵电动阀就会处于开启状态，而锅筒压力达到很高的状态时，出口电动阀就会自动开启。
（2）采用数字PID增量式反馈系统。
自动控制理论可分为开环控制系统和闭环控制系统。闭环控制系统的特点是系统被控对象的输出会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。闭环控制系统有正反馈和负反馈。调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID调节，分为模拟和数字PID两种。当系统控制器和被控对象的结构和参数不能完全掌握或不能通过有效的测量手段来获得，得不到精确的数学模型，控制理论的其它技术也难以采用时，必须依靠经验和现场调试来确定，此时最适合用PID控制技术，数字PID控制分为位置式和增量式两种。
1.2上位机的设计
上位机选用Intellution公司的IFIX PLUS SCADA PAK4.0监控软件，通过内置的VB语言编程来实现锅炉运行状态的监控，以组态画面的形式实时显示生产过程的各种参数与报表、报警和历史查询信息，通过设置工艺和监控参数实时控制锅炉工作过程。级”、“上限”、“下限”等设置，一旦生产过程中某些重要参数异常，则以声光报警的形式立即通知监控人员。
IFIX4.0通过建立、连接数据库，然后编辑VBA脚本读取数据：IFIX先由vxData1控件通过ODBC接口从数据库（Access）读取数据，然后根据Alarm_History_Query程序查询条件将数据送到vxGrid1控件显示界面。IFIX采用历史定义、历史采集和历史显示三个独立的程序来完成历史趋势显示功能的，在历史定义中先定义好所有需要历史记录的采集点，历史采集程序在系统运行时始终保持运行状态，将采集来的数据存储在硬盘上，IFIX4.0通过MBE-modbus Ethernet v7.17驱动来实时采集和利用现场数据，扫描周期为1 秒，历史显示程序将数据以图形形式显示在界面上。在生产中通过对工艺参数历史数据的分析与对比， 能有效地预测和控制工艺及生产。
2.IFIX和施耐德PLC的燃煤锅炉控制系统的实现
工业以太网结合TCP/IP协议是目前应用最广泛的局域网络技术之一，在控制系统监控层的应用方面，通过全双工交换技术，可以完全避免CSMA/CD中的碰撞，消除了控制系统数据传输的瓶颈，实时性能较好，支持的数据传输速率包括10Mbps、100Mbps和1Gbps，并且可以方便地实现优先级响应机制。以太网具有以下优点：开放性好；数据传输率很高；远程技术的应用，容易与信息网络集成；有利于资源共享；支持多种的物理传输介质（同轴电缆、双绞线、光缆、无线）和拓扑结构；成本和费用低廉。
在本系统中，上、下位机使用基于TCP/IP协议的工业以太网通讯，选用140NOE77101，QUANTUM Ethernet 10/100M的通讯模块。施耐德Quantum 140CPU11302S PLC在Concept2.6平台和上位机的连接：要求PLC的MAC地址与计算机的IP地址设在同一网段，它们分别为：84.20.93.166和84.20.93.168，设置好以后下载程序到PLC，然后再重新设置网络连接下的TCP/IP协议，设置PLC的IP的地址为192.168.100.51，上位机的IP为192.168.100.53，SubnetMask： 255.255.255.0。施耐德Quantum 140CPU11302S PLC与IFIX4.0的连接：IFIX的MBE驱动的IP地址设为192.168.100.51。传输介质使用经济实用的双绞线，采用建筑地（地桩）的接地方式。 IFIX4.0通过MBE驱动和PLC实时处理现场数据，根据实际需要在PLC中共使用I/O点数222个，定义为6位地址，模拟量输入（AI）为300001-300042，模拟量输出（AO）为400001-400088（注：有些地址未用，有些是Real型），开关量输入（DI）为100001-100079，开关量输出（DO）为000001-000090。为保证上下位机的通讯，数据采集和实时控制在IFIX4.0数据库中采用与PLC相同的、一一对应的点地址，上位机采集下位机中来自现场的数据，经过处理后再将控制命令传给下位机，以此监控运行过程。控制系统采用下位机自动控制，上位机自动、手动控制和就地手操相结合的方式，来保证整个系统可靠地运行。
3.结语
综上所述，可知IFIX和施耐德PLC的燃煤锅炉控制系统的设计重点就是上位机与下位机的设计，其实现主要是依靠通讯连接。某工厂该系统设计结束之后，对该系统进行了运行检验，发现燃煤锅炉燃烧的效率大为提高，控制也始终能够保持在安全稳定的状态中，上位机与下位机数据之间的传输也非常可靠，监控程序比较健全，尤其是预警功能十分突出。该系统不仅便于调试，也便于维修，完全可以推广到更多的电厂中使用。但是其他电厂在使用过程中，要对其进行适当的改造，以便能够符合本电厂的要求。本文是笔者多年的设计经验的总结，仅供参考借鉴。
【参考文献】
[1]陶峥，陈曾汉.基于OPC及工业以太网的IFIX与PLC的通信[J].计算机工程与设计，2009（08）.
[2]钱红，黄良沛，张子才.基于PLC和IFIX的燃煤启动锅炉控制系统[J].国外电子测量技术，2009（04）.
[3]盛强，左希庆，俞志根.基于PLC和IFIX的煤气发生炉控制系统[J].湖州职业技术学院学报，2009（01）.
[4]陶峥，陈曾汉，张鹏.基于PLC与IFIX的SCADA系统的应用研究[J].微计算机信息，2009（19）.
[5]王琳.基于IFIX和Concept的煤矿主井皮带集中控制系统[J].科技情报开发与经济，2009（22）.
[6]黄颖辉，张建生，黄勋.基于OPC技术的IFIX与WinAC的互连[J].通信技术，2009（11）.
【关键词】IFIX；PLC；煤锅炉控制系统；设计；实现
燃煤锅炉主要是用在发电、化工等企业，其作为动力设备，所发挥的作用不容小觑。燃煤锅炉主要是由给水设备、引风雨送风设备等组成。现阶段我国有很多企业所使用的锅炉都已经应用了十分先进的控制技术，但是也有一些锅炉依然使用传统的仪表、继电器等控制方法。传统的控制方法不仅需要很多人参与其中，而且工作环境还比较差，工人需要付出更大的强度，浪费资源的同时，也对环境产生了严重的污染，因此选择使用新型的控制技术，对我国锅炉行业的发展来说异常重要，对于使用锅炉的企业来说也非常重要。
1.IFIX和施耐德PLC的燃煤锅炉控制系统设计
1.1下位机设计
1.1.1控制系统硬件构成
某热电厂的锅炉控制系统主要有两部分构成，一是下位机；二是上位机，利用以太网通讯协议，使得上位机与下位机之间的数据能够进行有效交换。下位机应用的PLC设备，其主要是负责采集现场信号，同时对现场运行设备进行有效的监控。另外，电源模块使用的是140CPS11420，而最为重要的控制器模块是140CCPU11302等。上位机应用是宽屏显示器以及研化工控机。上位机与通讯模块进行交换，利用双绞线实现两者的连接。
1.1.2 PLC程序设计
下位机编程所应用的软件是Concept2.6系统，此种系统软件既拥有良好的模块化优势，同时对系统进行反复的控制，以此将程序或者子程序变成各种各样的功能块，可以在主程序中实现任意的调用，此种方式极大的提高了编程的效率。依据燃煤锅炉控制的自身的特征，有关人员需要对其进行调节阀、电动阀、电动机控制、泵等进行程序的编写。同时程序中还需要设置联锁保护，除此之外，反馈控制也是并不可少的设置内容。
（1）燃煤、给水和蒸汽控制系统等联锁保护。
在燃煤控制系统中，引风电机与送风电机相比，启动的时间更早。通常情况下是，送风电机完全处于停止状态时，工作人员再将引风电机延时停止，此种炉膛中会有微负压的存在，负压如果超过一定的程度，就会产生严重的漏风现象，烟气热量会因此造成非常大的损失，既影响安全生产，同时也影响环境卫生。该系统中设计人员应该将炉膛负压保持在-10Pa左右。出渣机主要是负责清理灰渣，因此需要首先启动出渣电机，之后再气功比炉排电机，待到比炉排电机完全处于停止状态时，炉膛会保持比较通畅的状态。在给水以及蒸汽控制系统中，如果锅筒水位非常低，则放水电动阀将会处于紧急开启状态中，而如果除氧水位比较低时，给水调节阀以及水泵电动阀就会处于开启状态，而锅筒压力达到很高的状态时，出口电动阀就会自动开启。
（2）采用数字PID增量式反馈系统。
自动控制理论可分为开环控制系统和闭环控制系统。闭环控制系统的特点是系统被控对象的输出会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。闭环控制系统有正反馈和负反馈。调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID调节，分为模拟和数字PID两种。当系统控制器和被控对象的结构和参数不能完全掌握或不能通过有效的测量手段来获得，得不到精确的数学模型，控制理论的其它技术也难以采用时，必须依靠经验和现场调试来确定，此时最适合用PID控制技术，数字PID控制分为位置式和增量式两种。
1.2上位机的设计
上位机选用Intellution公司的IFIX PLUS SCADA PAK4.0监控软件，通过内置的VB语言编程来实现锅炉运行状态的监控，以组态画面的形式实时显示生产过程的各种参数与报表、报警和历史查询信息，通过设置工艺和监控参数实时控制锅炉工作过程。级”、“上限”、“下限”等设置，一旦生产过程中某些重要参数异常，则以声光报警的形式立即通知监控人员。
IFIX4.0通过建立、连接数据库，然后编辑VBA脚本读取数据：IFIX先由vxData1控件通过ODBC接口从数据库（Access）读取数据，然后根据Alarm_History_Query程序查询条件将数据送到vxGrid1控件显示界面。IFIX采用历史定义、历史采集和历史显示三个独立的程序来完成历史趋势显示功能的，在历史定义中先定义好所有需要历史记录的采集点，历史采集程序在系统运行时始终保持运行状态，将采集来的数据存储在硬盘上，IFIX4.0通过MBE-modbus Ethernet v7.17驱动来实时采集和利用现场数据，扫描周期为1 秒，历史显示程序将数据以图形形式显示在界面上。在生产中通过对工艺参数历史数据的分析与对比， 能有效地预测和控制工艺及生产。
2.IFIX和施耐德PLC的燃煤锅炉控制系统的实现
工业以太网结合TCP/IP协议是目前应用最广泛的局域网络技术之一，在控制系统监控层的应用方面，通过全双工交换技术，可以完全避免CSMA/CD中的碰撞，消除了控制系统数据传输的瓶颈，实时性能较好，支持的数据传输速率包括10Mbps、100Mbps和1Gbps，并且可以方便地实现优先级响应机制。以太网具有以下优点：开放性好；数据传输率很高；远程技术的应用，容易与信息网络集成；有利于资源共享；支持多种的物理传输介质（同轴电缆、双绞线、光缆、无线）和拓扑结构；成本和费用低廉。
在本系统中，上、下位机使用基于TCP/IP协议的工业以太网通讯，选用140NOE77101，QUANTUM Ethernet 10/100M的通讯模块。施耐德Quantum 140CPU11302S PLC在Concept2.6平台和上位机的连接：要求PLC的MAC地址与计算机的IP地址设在同一网段，它们分别为：84.20.93.166和84.20.93.168，设置好以后下载程序到PLC，然后再重新设置网络连接下的TCP/IP协议，设置PLC的IP的地址为192.168.100.51，上位机的IP为192.168.100.53，SubnetMask： 255.255.255.0。施耐德Quantum 140CPU11302S PLC与IFIX4.0的连接：IFIX的MBE驱动的IP地址设为192.168.100.51。传输介质使用经济实用的双绞线，采用建筑地（地桩）的接地方式。 IFIX4.0通过MBE驱动和PLC实时处理现场数据，根据实际需要在PLC中共使用I/O点数222个，定义为6位地址，模拟量输入（AI）为300001-300042，模拟量输出（AO）为400001-400088（注：有些地址未用，有些是Real型），开关量输入（DI）为100001-100079，开关量输出（DO）为000001-000090。为保证上下位机的通讯，数据采集和实时控制在IFIX4.0数据库中采用与PLC相同的、一一对应的点地址，上位机采集下位机中来自现场的数据，经过处理后再将控制命令传给下位机，以此监控运行过程。控制系统采用下位机自动控制，上位机自动、手动控制和就地手操相结合的方式，来保证整个系统可靠地运行。
3.结语
综上所述，可知IFIX和施耐德PLC的燃煤锅炉控制系统的设计重点就是上位机与下位机的设计，其实现主要是依靠通讯连接。某工厂该系统设计结束之后，对该系统进行了运行检验，发现燃煤锅炉燃烧的效率大为提高，控制也始终能够保持在安全稳定的状态中，上位机与下位机数据之间的传输也非常可靠，监控程序比较健全，尤其是预警功能十分突出。该系统不仅便于调试，也便于维修，完全可以推广到更多的电厂中使用。但是其他电厂在使用过程中，要对其进行适当的改造，以便能够符合本电厂的要求。本文是笔者多年的设计经验的总结，仅供参考借鉴。
【参考文献】
[1]陶峥，陈曾汉.基于OPC及工业以太网的IFIX与PLC的通信[J].计算机工程与设计，2009（08）.
[2]钱红，黄良沛，张子才.基于PLC和IFIX的燃煤启动锅炉控制系统[J].国外电子测量技术，2009（04）.
[3]盛强，左希庆，俞志根.基于PLC和IFIX的煤气发生炉控制系统[J].湖州职业技术学院学报，2009（01）.
[4]陶峥，陈曾汉，张鹏.基于PLC与IFIX的SCADA系统的应用研究[J].微计算机信息，2009（19）.
[5]王琳.基于IFIX和Concept的煤矿主井皮带集中控制系统[J].科技情报开发与经济，2009（22）.
[6]黄颖辉，张建生，黄勋.基于OPC技术的IFIX与WinAC的互连[J].通信技术，2009（11）.