热裂解蒸汽锅炉联动控制系统

技术领域

本发明涉及锅炉控制技术领域，具体地说，涉及热裂解蒸汽锅炉联动控制系统。

背景技术

高压热裂解处理工艺应用在污泥处理中，可以改变污泥的物理性状，提高污泥处理的效果，加快对污泥进行无害化处理的速度，并提高污泥回收利用的效果。高压热裂解工艺过程中，需要用到大量的高温高压蒸汽，因此需要一个甚至多个大型蒸汽锅炉同时运行才能保证持续的蒸汽供应。但是，每个锅炉都单独运行，不便于对锅炉进行集中管理和监控，需要耗费大量人力和时间对其进行监管和维护，也不便于对锅炉运行过程中出现的故障情况进行快速排查，导致工艺流程的工作效率降低，无法保证锅炉的运行稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供了热裂解蒸汽锅炉联动控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述技术问题的解决，本发明的目的之一在于，提供了热裂解蒸汽锅炉联动控制系统，包括中心控制单元，所述中心控制单元用于通过工控机组完成数据处理、回路控制和顺序控制、完成面向过程的全部监测、调节和运算功能，工控机组对外与工作人员交互信息，对内完成监控及管理任务；

所述中心控制单元包括用户管理模块、状态显示模块、参数设置模块、故障监测单元和线上仪表模块；

所述故障监测单元包括历史记录模块、实时监测模块和故障报警模块；

所述线上仪表模块包括自动控制模块、模式切换模块和手动控制模块；

所述中心控制单元通过以太网通讯连接有若干现场控制单元，所述现场控制单元用于通过现场PLC控制柜进行现场数据采集及简单处理、驱动现场执行机构等，现场PLC控制柜对上接收上位机指令，对下采集数据；

所述现场控制单元包括数据采集模块、指令接收模块和指令执行模块；

所述现场控制单元通过数字信号通信连接有若干现场感知单元，所述现场感知单元用于通过若干现场传感器及执行器对锅炉现场工况参数进行实时的精确检测。

作为本技术方案的进一步改进，所述用户管理模块用于给用户提供与系统交互的通道；所述状态显示模块用于通过用户终端显示工控机组的工作状态及重要参数的实时数值；所述参数设置模块用于给用户提供设置锅炉运行过程中参数数值的通道；所述故障监测单元用于监测系统运行全过程中的故障情况并作出反应；所述线上仪表模块用于提供自动和手动控制系统运行的操控模式及控制两种模式之间的平滑切换。

作为本技术方案的进一步改进，所述历史记录模块用于记录系统往期出现的故障类型、时间、修复方式、恢复时间等信息以形成历史数据库；所述实时监测模块用于实时监测系统的运行过程中是否出现故障情况；所述故障报警模块用于在系统出现运行故障时发出报警，同时报告系统出现故障的位置。

作为本技术方案的进一步改进，所述故障报警模块中，报告系统出现故障的位置采用欧式距离计算方法，其计算公式为：

其中，(x

作为本技术方案的进一步改进，所述自动控制模块用于通过系统按设定的程序自动控制锅炉联动系统的运行过程；所述模式切换模块用于控制自动模式到手动模式或手动模式到自动模式之间的转换过程；所述手动控制模块用于给用户提供通过手动操作系统运行状态的途径。

作为本技术方案的进一步改进，若干所述现场控制单元之间通过以太网通讯相互联系，每个所述场控制单元具有相对独立性，现场PLC控制柜可以脱开工控机组，进行独立操作运行，同时也可以在联机状态下通过工控机组进行操作监控。

作为本技术方案的进一步改进，所述数据采集模块用于实时收集现场传感器及执行器上检测到的系统状态值，对数据进行清洗，筛除无效数据，并将简单处理后的数据上传到工控机组上；所述指令接收模块用于接收由上位机发出的运行指令；所述指令执行模块用于执行接收到的运行指令、按照指令驱动系统内对应的设备。

作为本技术方案的进一步改进，所述数据采集模块中，对数据进行清洗处理的方法采用信息量的熵算法，其计算公式为：

H(x)＝-∑P(X

其中，i＝1,2,3，...，n，X

本发明的目的之二在于，提供了上述热裂解蒸汽锅炉联动控制系统的工作流程，包括如下步骤：

S1、用户经用户终端以合法身份登录系统，系统根据用户的身份分配不同的操作权限，工程师可以通过用户终端实时观测各车间现场设备的状态，同时具有操作权限的用户登录系统后可以对运行参数、报警参数等进行设定、修改及删除操作；

S2、依次启动各个现场控制柜，系统运行过程中，设置在各现场的传感器实时监测现场设备的运行状态并通过现场控制柜及时将收集的测量值上报到工控机，工控机对接收到的数据进行对比分析，以判断各子站的运行状态，并将状态信息显示在用户终端上；

S3、系统运行过程中，工控机组根据数据分析的结果按需求向现场控制柜发出改变运行状态的指令，现场控制柜接收指令，并控制各现场执行器执行对应的指令；

S4、系统运行过程中，系统实时监测各现场执行器的运行状态，当设备出现故障，则系统及时向工程师发出报警并报告故障位置，并在系统主界面的状态栏上显示出来，此时工程师登录系统，系统自动弹出故障历史以供其进行参考；

S5、当系统无法自动修复故障，则工程师通过线上仪表将自动控制模式切换成手动控制模式，并通过手动控制系统的运行过程，同时，可安排现场工程师进行排障及维修操作；

S6、排障完成后，系统自动将故障的类型、时间、修复方式、恢复时间等信息记录到故障历史数据库内；

S7、工程师通过线上仪表将手动控制模式切换到自动控制模式，系统继续自动运行，工程师通过用户终端实时监控系统的运行状态；

S8、当需要对各现场控制柜进行联动控制时，则通过以太网通讯将各现场PLC控制柜连接到工控机组上；

S9、当不需要对各现场控制柜进行联动控制时，则断开网络连接，各现场控制柜独立运行。

本发明的目的之三在于，提供了热裂解蒸汽锅炉联动控制装置，包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序，处理器用于执行计算机程序时实现上述任一的热裂解蒸汽锅炉联动控制系统。

本发明的目的之四在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一的热裂解蒸汽锅炉联动控制系统。

与现有技术相比，本发明的有益效果：该热裂解蒸汽锅炉联动控制系统中，通过设置若干可独立运行的现场控制柜，若干现场控制柜也可联机到工控机组上进行集中操作和监控，这些系统协调运行，便于监管和维护，可以提高故障排查的效率，减少人力和时间的消耗，使高压热裂解处理工艺流程中的蒸汽锅炉能安全、快速且稳定的运行。

附图说明

图1为本发明的示例性产品架构图；

图2为本发明的控制装置的局部结构框图；

图3为本发明的控制装置的局部结构框图；

图4为本发明的控制装置的局部结构框图；

图5为本发明的控制装置的局部结构框图；

图6为本发明的控制装置的局部结构框图；

图7为本发明的中心控制的E-R图；

图8为本发明的电子设备结构示意图。

图中各个标号意义为：

100、中心控制单元；101、用户管理模块；102、状态显示模块；103、参数设置模块；104、故障监测单元；1041、历史记录模块；1042、实时监测模块；1043、故障报警模块；105、线上仪表模块；1051、自动控制模块；1052、模式切换模块；1053、手动控制模块；

200、现场控制单元；201、数据采集模块；202、指令接收模块；203、指令执行模块；

300、现场感知单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应用实施例

如图1-8所示，本实施例提供了热裂解蒸汽锅炉联动控制系统，包括中心控制单元100，中心控制单元100用于通过工控机组完成数据处理、回路控制和顺序控制、完成面向过程的全部监测、调节和运算功能，工控机组对外与工作人员交互信息，对内完成监控及管理任务；

中心控制单元100包括用户管理模块101、状态显示模块102、参数设置模块103、故障监测单元104和线上仪表模块105；

故障监测单元104包括历史记录模块1041、实时监测模块1042和故障报警模块1043；

线上仪表模块105包括自动控制模块1051、模式切换模块1052和手动控制模块1053；

中心控制单元100通过以太网通讯连接有若干现场控制单元200，现场控制单元200用于通过现场PLC控制柜进行现场数据采集及简单处理、驱动现场执行机构等，现场PLC控制柜对上接收上位机指令，对下采集数据；

现场控制单元200包括数据采集模块201、指令接收模块202和指令执行模块203；

现场控制单元200通过数字信号通信连接有若干现场感知单元300，现场感知单元300用于通过若干现场传感器及执行器对锅炉现场工况参数进行实时的精确检测。

其中，现场传感器包括但不限于以下几种，包括计时器、温度传感器、压力传感器、液位计、流量计等。

进一步地，现场执行器包括但不限于以下几种，包括水泵、锅炉、燃烧器、除氧器、声光报警器、电机设备、断路器、过热继电器、排烟器等。

本实施例中，用户管理模块101用于给用户提供与系统交互的通道；状态显示模块102用于通过用户终端显示工控机组的工作状态及重要参数的实时数值；参数设置模块103用于给用户提供设置锅炉运行过程中参数数值的通道；故障监测单元104用于监测系统运行全过程中的故障情况并作出反应；线上仪表模块105用于提供自动和手动控制系统运行的操控模式及控制两种模式之间的平滑切换。

其中，用户身份包括但不限于以下几种等级，包括管理员、操作员、监察员、工程师等。

进一步地，工作状态包括但不限于以下几种状态，包括运行、待命、停止、报警等。

进一步地，系统参数包括但不限于以下几种，包括时间、温度、压力、液位、流速、流量、累计运行时间等。

本实施例中，历史记录模块1041用于记录系统往期出现的故障类型、时间、修复方式、恢复时间等信息以形成历史数据库；实时监测模块1042用于实时监测系统的运行过程中是否出现故障情况；故障报警模块1043用于在系统出现运行故障时发出报警，同时报告系统出现故障的位置。

进一步地，故障报警模块1043中，报告系统出现故障的位置采用欧式距离计算方法，其计算公式为：

其中，(x

本实施例中，自动控制模块1051用于通过系统按设定的程序自动控制锅炉联动系统的运行过程；模式切换模块1052用于控制自动模式到手动模式或手动模式到自动模式之间的转换过程；手动控制模块1053用于给用户提供通过手动操作系统运行状态的途径。

本实施例中，若干现场控制单元200之间通过以太网通讯相互联系，每个场控制单元200具有相对独立性，现场PLC控制柜可以脱开工控机组，进行独立操作运行，同时也可以在联机状态下通过工控机组进行操作监控。

本实施例中，数据采集模块201用于实时收集现场传感器及执行器上检测到的系统状态值，对数据进行清洗，筛除无效数据，并将简单处理后的数据上传到工控机组上；指令接收模块202用于接收由上位机发出的运行指令；指令执行模块203用于执行接收到的运行指令、按照指令驱动系统内对应的设备。

进一步地，数据采集模块201中，对数据进行清洗处理的方法采用信息量的熵算法，其计算公式为：

H(x)＝-∑P(X

其中，i＝1,2,3，...，n，X

产品及方法实施例

参阅图1，示出了本实施例中所涉及的热裂解蒸汽锅炉联动控制系统的示例性产品架构图，该产品包括中心控制柜、以太网通讯、若干现场控制柜以及若干现场传感器及执行器。

中心控制柜包括工控机，工控机上连接有一个或一个以上用户终端，便于多个或多等级的用户同时对系统进行监控操作。

本实施例中，提供了上述热裂解蒸汽锅炉联动控制系统的工作流程，包括如下步骤：

S1、用户经用户终端以合法身份登录系统，系统根据用户的身份分配不同的操作权限，工程师可以通过用户终端实时观测各车间现场设备的状态，同时具有操作权限的用户登录系统后可以对运行参数、报警参数等进行设定、修改及删除操作；

S2、依次启动各个现场控制柜，系统运行过程中，设置在各现场的传感器实时监测现场设备的运行状态并通过现场控制柜及时将收集的测量值上报到工控机，工控机对接收到的数据进行对比分析，以判断各子站的运行状态，并将状态信息显示在用户终端上；

S3、系统运行过程中，工控机组根据数据分析的结果按需求向现场控制柜发出改变运行状态的指令，现场控制柜接收指令，并控制各现场执行器执行对应的指令；

S4、系统运行过程中，系统实时监测各现场执行器的运行状态，当设备出现故障，则系统及时向工程师发出报警并报告故障位置，并在系统主界面的状态栏上显示出来，此时工程师登录系统，系统自动弹出故障历史以供其进行参考；

S5、当系统无法自动修复故障，则工程师通过线上仪表将自动控制模式切换成手动控制模式，并通过手动控制系统的运行过程，同时，可安排现场工程师进行排障及维修操作；

S6、排障完成后，系统自动将故障的类型、时间、修复方式、恢复时间等信息记录到故障历史数据库内；

S7、工程师通过线上仪表将手动控制模式切换到自动控制模式，系统继续自动运行，工程师通过用户终端实时监控系统的运行状态；

S8、当需要对各现场控制柜进行联动控制时，则通过以太网通讯将各现场PLC控制柜连接到工控机组上；

S9、当不需要对各现场控制柜进行联动控制时，则断开网络连接，各现场控制柜独立运行。

电子设备实施例

参阅图8，示出了本实施例所涉及的热裂解蒸汽锅炉联动控制装置结构示意图，该装置包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序。

处理器包括一个或一个以上处理核心，处理器通过总线与处理器相连，存储器用于存储程序指令，处理器执行存储器中的程序指令时实现上述的热裂解蒸汽锅炉联动控制系统。

可选的，存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随时存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

此外，本发明还提供了计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的热裂解蒸汽锅炉联动控制系统。

可选的，本发明还提供了了包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面热裂解蒸汽锅炉联动控制系统。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储与计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。