在工業生產中，現代控制系統已經是一個廣義的概念，它可以包含我們最熟悉的各種復雜或簡單的自動調節系統、各種順序邏輯控制系統、各種自動批處理控制系統、聯鎖保護系統等；也可以包括各生產工段和各生產車間的優化調度系統，以及根據市場反饋和生產狀態反饋所制訂的企業決策系統和管理系統。這些系統都離不開計算機，隨著計算機技術的發展，控制和儀表工業的發展也很快，常規儀表、智能儀表和調節器、PLC、現場總線技術、DCS、IPC等等，使人在選擇使用時目不暇接，無所適從。我公司8000t/年甲基葡萄糖甙( MEG)擴建項目的配套工程，要上一臺20t/h鍋爐，在考慮自控系統的選型時，結合目前自控技術的飛速發展和本公司的經濟實力、維護力量等方面因素的綜合考慮，最后選用以IPC(工業PC)為基礎的DCS，并配置后備電動伺服操作器（GZL - 9600D），以便在工控機出現故障時能自動切換到手動狀態，保證鍋爐控制系統能正常運行。
1、系統簡介
該系統是以IPC為基礎的DCS，主控制器采用MSC - 88系統工業控制機，測量信號經過7BP16 - 01模塊隔離后通過ADC30模板完成A/D轉換后送入控制器，控制信號由DA12 - 8LC( PC)模板完成D/A轉換后經7BP16 - 02模塊隔離，送現場執行機構。另外，數字量的輸入輸出主要由PI016/16L模板完成數字量信號的輸入輸出，信號通過DrIP一1轉換，軟件采用基于AMX實時多任務操作系統的CENESIS工控軟件包。
1.1系(xi)統功能
1.1.1豐富的采集和控制功能
能近程和遠程采集各類電壓，電流，熱電阻，熱電偶，數字量頻率量信號，具有返回控制，順序控制等功能。
1.1.2友好的人機界面
提供漢化的用戶界面，顯示豐富的儀表工和操作工熟悉的工藝流程圖，數據列表，報警信息，儀表面板，棒狀圖，實時超勢和歷史趨勢曲線。
1.1.3方便的系統生成和組態功能
用戶控制系統由人機對話組態軟件生成，工程師選擇軟件中相應算法塊，用軟件工具將算法塊連接，生成相應系統，是一種軟儀表連接，組態和修改十分方便。
1.1.4靈活的信息傳輸功能
可通過網絡將現場信號傳送上一級計算機控制網或調度網。
1.2系統規模
每個控制站最大有512點，其中 模擬量輸入( AI)：200點；
模擬量輸出(A0):32點；
數字量輸入(DI):128點；
數字量輸出(D0):128點。
1.3主要配置
①工業控制機MSC - 88;
②I/O模板：ADC30、DA12 - 8LC( PC)和PI016/16L;
③信號處理模塊7B系列；
④工業控制機柜；
⑤GNENSIS組態工控軟件包。
1.3.1 MSC - 88工業控制機
中央處理器( CPU):INTEL 80486DX766 PCI總線
內存儲器( RAM):8M DRAM
硬盤( HDD):540M
軟盤(FDD):1.44M+1.2M
通信適配器：RS - 232串行通信口，打印機接口
SVGA彩卡：分辨率1024×768
大屏幕彩顯：SAMPO - 20，20英寸
其它：101標準鍵盤、鼠標器、LQ1600K打印機等
1.3.2輸入輸出(I/O)通道
a．模擬量輸入通道( A/I)
由7BP16 - 01模塊和ADC30組成。
信號類型：4~ 20mA、熱電偶、熱電阻
隔離阻抗：> 1M\Q
共模抑制比：120dB
A/D分辨率：12位
系統輸入精度：±0.2%
b．模擬量輸出通道( AO)
由7BP16 - 02模塊和DA12 - 8LC( PC)模板組成。
信號類型：4~ 20mA
允許負載：0~ 650Ω
共模抑制比：90dB
D/A分辨率：12位
系統輸入精度：±0.2%
c．數字量輸入輸出通道( DIO)
由PI016/16L模板和DrIP—l轉換端子組成
輸入／輸出信號類型：12~24V
隔離方式：光電隔離
1.3.3 7B系列信號處理模塊
7B系列模塊提供了一個現場工業信號與PC數據采集和控制板的有效安全接口，每種接口適合于不同的輸入和輸出，完成諸如隔離，放大、配電、熱電偶、熱電阻信號輸入變換成標準信號等功能，由標準工業安裝底板7BP16提供了一種方便的安裝方法。
1.3.4GNENSIS組裝工控軟件包
GNENSIS控制系列軟件具有有效的工業過程管理所需的實時性，圖形化用戶界面，操作簡單。具有簡單的操作者接口到完整的監督控制和數據采集等功能。
主要特點有：
①簡單的基于標象的圖形數據結構，易于學習和維護；
②面向對象的圖形，以菜單方式產生；
③具有優先級的多任務系統，具有快速實時功能；
④超過300種接口驅動程序與PLC、回路控制器、I/O系統相連接；
⑤數據收集記錄和趨勢顯示功能；
⑥分布式結構，可擴充更廣泛的工廠網絡。
三門峽富通新能源生產銷售生物質鍋爐，這種生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，如下圖所示：
下面就控制系統的特點作一介紹。
2.1過熱蒸汽壓力控制
過熱蒸汽壓力是蒸汽供需平衡的標志，它通過調節進入爐膛的結煤的多少和送風量大小來保證。控制方案是比例積分控制，通過過熱蒸汽壓力(PT - 603)的變化來控制鼓風機風門和調節爐排轉速。控制原理如圖1所示。同時送風系統的調節必須與爐排轉速有一很好的配合，以便充分燃燒，提高爐子的熱效率。
2.2爐膛負壓控制
爐膛負壓（PT - 601）是鍋爐安全運行的必要條件，為了維護爐膛負壓在設定范圍內，必須控制引風量，一般將送風量作為它的前饋量引入，和輸入的引風量直接疊加，使引風機調節指令及時隨送風量的變化而變化，使負壓變化趨于穩定，調節器的輸出去控制現場引風機風門，調節引風量大小，控制原理圖如圖2所示。
以上過熱蒸汽壓力和爐膛負壓二個調節系統構成了鍋爐燃燒系統調節，它的調試投運必須按一定的順序投入，先投入引風調節系統，再投送風調節系統，最后投入給煤量調節系統。送風量調節系統不能先于引風系統投入運行，否則爐膛負壓無法手動維持，這有系統中的聯鎖裝置加以保證。
2.3給水控制
給水控制是鍋爐安全運行最重要的標志，它的主要控制參數是汽泡水位，汽泡水位過高將影響蒸汽品質，過低則破壞鍋爐水循環引起爆管，控制失敗的話，整個生產無法進行，嚴重時將引起鍋爐爆炸，因此給水控制是所有控制回路中最為重要的，控制方案也是最成熟的，實際應用也最多。它以汽泡水位(LT - 601)，給水流量（FT - 602）、過熱蒸汽流量（FT - 601）三個被調量組成三沖量控制方案。汽泡水位、給水流量、過熱蒸汽流量由于受溫度影響較大，必須進行補償。補償分硬件補償和軟件補償兩種形式，本系統采用軟件補償。在實際生產中，為了保證給水的正常，給水泵在設計時采用一開一備。
能近程和遠程采集各類電壓，電流，熱電阻，熱電偶，數字量頻率量信號，具有返回控制，順序控制等功能。
1.1.2友好的人機界面
提供漢化的用戶界面，顯示豐富的儀表工和操作工熟悉的工藝流程圖，數據列表，報警信息，儀表面板，棒狀圖，實時超勢和歷史趨勢曲線。
1.1.3方便的系統生成和組態功能
用戶控制系統由人機對話組態軟件生成，工程師選擇軟件中相應算法塊，用軟件工具將算法塊連接，生成相應系統，是一種軟儀表連接，組態和修改十分方便。
1.1.4靈活的信息傳輸功能
可通過網絡將現場信號傳送上一級計算機控制網或調度網。
1.2系統規模
每個控制站最大有512點，其中 模擬量輸入( AI)：200點；
模擬量輸出(A0):32點；
數字量輸入(DI):128點；
數字量輸出(D0):128點。
1.3主要配置
①工業控制機MSC - 88;
②I/O模板：ADC30、DA12 - 8LC( PC)和PI016/16L;
③信號處理模塊7B系列；
④工業控制機柜；
⑤GNENSIS組態工控軟件包。
1.3.1 MSC - 88工業控制機
中央處理器( CPU):INTEL 80486DX766 PCI總線
內存儲器( RAM):8M DRAM
硬盤( HDD):540M
軟盤(FDD):1.44M+1.2M
通信適配器：RS - 232串行通信口，打印機接口
SVGA彩卡：分辨率1024×768
大屏幕彩顯：SAMPO - 20，20英寸
其它：101標準鍵盤、鼠標器、LQ1600K打印機等
1.3.2輸入輸出(I/O)通道
a．模擬量輸入通道( A/I)
由7BP16 - 01模塊和ADC30組成。
信號類型：4~ 20mA、熱電偶、熱電阻
隔離阻抗：> 1M\Q
共模抑制比：120dB
A/D分辨率：12位
系統輸入精度：±0.2%
b．模擬量輸出通道( AO)
由7BP16 - 02模塊和DA12 - 8LC( PC)模板組成。
信號類型：4~ 20mA
允許負載：0~ 650Ω
共模抑制比：90dB
D/A分辨率：12位
系統輸入精度：±0.2%
c．數字量輸入輸出通道( DIO)
由PI016/16L模板和DrIP—l轉換端子組成
輸入／輸出信號類型：12~24V
隔離方式：光電隔離
1.3.3 7B系列信號處理模塊
7B系列模塊提供了一個現場工業信號與PC數據采集和控制板的有效安全接口，每種接口適合于不同的輸入和輸出，完成諸如隔離，放大、配電、熱電偶、熱電阻信號輸入變換成標準信號等功能，由標準工業安裝底板7BP16提供了一種方便的安裝方法。
1.3.4GNENSIS組裝工控軟件包
GNENSIS控制系列軟件具有有效的工業過程管理所需的實時性，圖形化用戶界面，操作簡單。具有簡單的操作者接口到完整的監督控制和數據采集等功能。
主要特點有：
①簡單的基于標象的圖形數據結構，易于學習和維護；
②面向對象的圖形，以菜單方式產生；
③具有優先級的多任務系統，具有快速實時功能；
④超過300種接口驅動程序與PLC、回路控制器、I/O系統相連接；
⑤數據收集記錄和趨勢顯示功能；
⑥分布式結構，可擴充更廣泛的工廠網絡。
三門峽富通新能源生產銷售生物質鍋爐，這種生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，如下圖所示：
2、控制系統的特點和控制方案
根據鍋爐實際生產運行工藝的要求，本控制系統共有輸入輸出控制點36點（其中輸入點29點，輸出點7點），控制回路有6個，包括：過熱蒸汽溫度(TIRCA -601)、爐膛負壓（PIRC - 601）、過熱蒸汽壓力(PIRCA -603)、除氧器壓力（PIRCA - 605）、汽包水位(LIRCA -601)、除氧器水位（LIRCA - 603）等控制回路。下面就控制系統的特點作一介紹。
2.1過熱蒸汽壓力控制
過熱蒸汽壓力是蒸汽供需平衡的標志，它通過調節進入爐膛的結煤的多少和送風量大小來保證。控制方案是比例積分控制，通過過熱蒸汽壓力(PT - 603)的變化來控制鼓風機風門和調節爐排轉速。控制原理如圖1所示。同時送風系統的調節必須與爐排轉速有一很好的配合，以便充分燃燒，提高爐子的熱效率。
2.2爐膛負壓控制
爐膛負壓（PT - 601）是鍋爐安全運行的必要條件，為了維護爐膛負壓在設定范圍內，必須控制引風量，一般將送風量作為它的前饋量引入，和輸入的引風量直接疊加，使引風機調節指令及時隨送風量的變化而變化，使負壓變化趨于穩定，調節器的輸出去控制現場引風機風門，調節引風量大小，控制原理圖如圖2所示。
以上過熱蒸汽壓力和爐膛負壓二個調節系統構成了鍋爐燃燒系統調節，它的調試投運必須按一定的順序投入，先投入引風調節系統，再投送風調節系統，最后投入給煤量調節系統。送風量調節系統不能先于引風系統投入運行，否則爐膛負壓無法手動維持，這有系統中的聯鎖裝置加以保證。
2.3給水控制
給水控制是鍋爐安全運行最重要的標志，它的主要控制參數是汽泡水位，汽泡水位過高將影響蒸汽品質，過低則破壞鍋爐水循環引起爆管，控制失敗的話，整個生產無法進行，嚴重時將引起鍋爐爆炸，因此給水控制是所有控制回路中最為重要的，控制方案也是最成熟的，實際應用也最多。它以汽泡水位(LT - 601)，給水流量（FT - 602）、過熱蒸汽流量（FT - 601）三個被調量組成三沖量控制方案。汽泡水位、給水流量、過熱蒸汽流量由于受溫度影響較大，必須進行補償。補償分硬件補償和軟件補償兩種形式，本系統采用軟件補償。在實際生產中，為了保證給水的正常，給水泵在設計時采用一開一備。
