1、我从 1985 年局技工学校毕业分配到局总公司机电队工作，1987 年底调至煤气厂后，我一直从事电气自动化工作至今。专业工龄已二十余年，在为期间所参加的设备维修、工程改造、大系统的综合设计及安装调试，林林总总，不计其数，而大型的工程有数十项之多。八十年代参加工作后，正值二型表更新换代之际，数年后既由原来的三型表全部更新为智能数显以有数字控制，电气控制系统也逐步走向控制自动化，而控制方式也由原来的气动模拟量转变为数字式多回路负反馈。在此，把我所 2009 年2010 年参与主持的技术项目作一简单陈述。一、煤气锅炉过程自动化改造我厂先后四次对六台燃煤锅炉改造为燃气锅炉，燃煤锅炉改造为燃气锅炉不仅是
2、锅炉炉体结构的改造、变动，更重要的是过程控制的彻底变更与改造。控制方式由原来的机械传动与滞后人工操作相结合的控制方式，改变为数控 PID 滞后闭环负反馈自动控制方式。在改造任务下达后，经与相关技术人员一起分析，梳理燃气炉的运行的关键参数后，设计了该综合系统的测量、控制系统，其中包括炉膛负压检测、炉膛温度检测、省煤气前后温度检测以及煤气流量的检测、显示及报警系统。该系统审核通过后，由我负责带领电气控制相关人员一起安装、调试并实行投运。在投运后经一段时间的运行观察，厂上下一致认为综合系统稳定，过程可控，效果良好。在此基础上，我厂为稳定锅炉的蒸发量，解决昼夜锅炉出力变化较大，蒸发量不一致的问题，责承
3、电气控制人员探讨解决该问题的技术方案。为此，经查阅大量的技术资料并与相关人员讨论，确定了以汽包液位为测控量，以比例积分微分控制器为主运算控制器，以智能数字操作器为精确驱动器，以定位器为受控输出器件，以气动调节阀为定位执行机构的技术方案，在经厂有关领导审核同意后，由我负责方案的施工及准备工作。较为关键的是液位2检测系统，而且该系统为整个系统的关键所在，不仅耐高温、高压，它的精度直接影响整体系统的工作精度。为此，我引进了较为先进的德国克罗尼磁翻板液位计（BM26 型，量程为 175mm）作为汽包液位的信号检测，不仅可就地把汽包液位变为 DC4-20mA 的直流信号，远传到控制室的二次仪表上，进行远
4、程 PID 运算后，运算结果即为操作器的驱动信号，该信号由操作器采样、去抖、放大后作为定位器的工作信号，驱动气动薄膜调节阀执行器工作，从而构成了一个闭环负反馈控制系统，该系统在投入运行以来，工作状态良好，可控性强，稳定度高，并逐步推广到厂内所有的锅炉上水。在改造完成后，3#锅炉房 12 月 8 日点火一小时后，水位控制打到自动位置，运行良好。此供水系统中，供水水泵处于不间断运行状态，而调节阀的开度的大小则受自动上水系统的控制，为此，为了减小水泵的压阻，在供水管路中设计安装了 ZMHN-16 自力式压力调节阀，稳定上水压力在 1MPa 左右，既减小水泵阻力，又稳定供水压力，上水系统更趋于稳定。二
5、、煤气脱压及熄火保护燃煤炉改造为燃气控制后，存在因供气系统瞬间脱压引起燃气炉熄火，而在熄火后，瞬间供气压力恢复到正常值，即实现正常供气。这对燃气炉是非常危险的，因为熄火瞬间，炉膛内温度为 800 多度，煤气不经燃烧直接大量聚集在 800的炉膛内，极可能爆炸，造成事故。为此，设计了脱压掉电保护系统，该系统由压力采样管（142 无缝管）、压力变送器、二次无纸记录仪、可控切断阀、UPS、继电器等组成。由采样点采样后，送到压力变送器中，由压力变送器把压力信号变为 DC4-20mA的信号，送到二次表记录仪上，而记录仪的上下限为无源触点作为触发开关，经电源串入电磁阀后，下限报警时，相应的下限触点由常开转常
6、闭，接通电3磁阀回路，电磁准绳的二位五通阀在电磁阀电源接通后，由二位五通阀换向，接通压缩空气，使压缩空气进入切断阀的气缸内，推动活塞运动，驱动了阀的关闭推杆，实现了煤气在脱压时的关闭保护。在电网因故掉电后，由中间继电器接入 UPS，直接驱动电磁阀，接通压缩空气，关闭切断阀，实现了掉电保护。该系统虽小，但较为复杂，不仅仅由上面提到的部分构成，同时还有鼓风联锁、引风联锁等部分构成。该系统在厂 3#锅炉房投运后，因完善的控制系统以及各类自动系统，该锅炉房为我局自动化程度最高，卫生最好的锅炉房。三、炭化车间控制系统的改造炭化炉为 80 年代伍德式炭化炉，其控制方式粗放，效能不高。煤气厂决定在炭化炉大修
7、时对控制系统进行改造，在定初步方案时，提出了性能优越，价格相当的 EJA 变送器取代原来的 1151 变送器，以及智能数显控制仪取代价格昂贵的温度压力记录仪，其次在废热炉加装了自动给水系统，以及自动压力调节器等控制系统。该改造项目投产后，化二院自控部分设计师郑乔来厂参观时，对该项目给予了很高的评价。四、第一加压站断油断水保护系统的改造一加压站七台煤气压送机断油断水保护系统采用电接点压力表，由于压送机运行时振动大，电接点压力表指针抖动，易和压送机频率形成共振，这不仅造成压力表压力指示不准，同时，经常振断复位弹簧。为此，在改造中，采用防爆压力控制器代替电接点压力表，用设定的高低限及其相应的无源触点
8、作为通断开关，控制八路 LED 闪光报警器的改造方案，经改造后，该保护系统不仅克服了原有系统的故障率高，指示不准确等缺点，克服了原来系统4指示灯泡易损坏的缺陷，而且直接显示报警机号，因此，更加直观、准确。五、单片机煤气浓度监控系统的网络化设计与应用一、立项原因及背景在我厂煤气生产各环节中，特别是在变送机、冷鼓、压缩等工段，由于各种原因，煤气渗漏少 量泄漏时有发生，工房车间内渗漏的煤气集聚达一定浓度时会发生爆炸。而长期以来，工房车间内煤气浓度的监测工作仅依靠工人的经验进行判断，这不仅给生产带来了不安全因素，也对车间岗位工人的生命造成了一定的威胁，因此，有必要设计一种多点煤气浓度实时采集监控系统，
9、这种系统能在工控机（IPC）上实时显示测量点的煤气浓度；在该测点浓度超过设定临界值时能自动接通轴流 风机进行排送、吹散并发出相应的报警，还可通过工控机绘制整个生产过程中同一测点的浓度变化曲线图。可追溯查询一月内该测点的浓度变化，从而为安全高效生产提供详实的实时参数，以便于厂生产各环节的工艺调整以及安全预警，尽管该系统设计较为完善，但在实际投运以来发现存在监测点相互独立，仅为本系统有效，系统之间数据不能共享，未接入厂调度系统，不便于全局统一调度，为了更有效地发挥该监测系统的作用，实现监测系统的数据共享，接入厂调度环网，完成与厂调度指挥系统的数据融合，在现有的监测系统中，进行了二次开发，使之具备了
10、与调度环网直接通讯的能力，不仅实现了该系统的环网接入，同时，取消了众多的上位机，降低了系统的运行成本。该监测系统对煤气厂安全生产有着重要意义。5二、研究和革新内容及创新点：1、硬件设计本系统采用具有国家安全认证的 EXDII 型煤气浓度监测器作为传感器监测车间机房内的煤气浓度，系统设计包括 8 个浓度监测模块，1 个 RS485 8 口 HUB，一台工控机（IPC）及信号电缆。浓度监测模块是由 89S52 为处理器，具有数据采集、数据传输、故障检测功能的控制电路构成。每个模块测量 8 点浓度，系统共采集 64点浓度数据，每个监测模块采用一个 AD0832 模数转换芯片，通过其八选一多路选通功能
11、控制分时采样的 8 个监测器输入信号的输入。1.1 煤气浓度监测模块设计煤气浓度监测模块以单片机 AT89S52 为核心进行煤气浓度的采集、数据传输及故障检测。单片机 P0.0P0.2 口通过锁存器 74LS373 接 AD0832 的 ADDA、ADDB、ADDC 端，作为 8 路监测器输入信号的地址选通线分别对 8 路煤气浓度输入信号通道进行选通并对输入的模拟信号进行模数转换，在其中一路信号转换完成后，AD0832 的 EOC 端向 89S52 发出中断请求， 单片机启动中断子程序，由 P0 口从 AD0832 的 D0-D7 脚读入并存储数据后，开始进行下一路数据的采集。P2.0P2.6
12、、P1.3 与一组 8 个 MGA607 光耦、驱动管和 JZX22F4Z DC24V 继电器一起构成控制模块，控制 8 台轴流风机的起停。1.2 RS485 通信硬件设计（数据采集卡）RS485 串行通信采用差分平衡的电气接口，利用平衡驱动，差分接收的方法，从根本上消除了信号地线，因此，RS485 可用于 1200m 的远距离，速度为1000kbps 的高速通信；降低传输速度，传输距离可以更远；在一条总线上，允许同时存在 32 个接收器和 32 个发送器。因煤气厂车间多为高跨度大面积，多层混凝土结构，其监控操作室到各生产关键部位的距离多在 60 米以上。为了提高生产的安全性，实时采集到各关键
13、点的煤气浓度值，数据采集模块应尽量靠近测点位置，这就使该数据采集模块分布面积较大，与中央工控机距离较远。因此，本系统选用 RS485 串行通信，其转换芯片用支持半双工通信芯片 SN75LBC184。该芯片可以支持 250kbps 的速率，并具有瞬变高压抑制功能，能抗雷击、静电放电，避免因交流电故障引起的非正常高压脉冲冲击。7芯片 A、B 引脚为 RS485 总线接口分别与 RS485 光隔 1 拖 8 口 HUB 的AX,-BX(X=07)引脚相连接，D 引脚是发送端，R 引脚为接收端，分别与单片机串行口的RXD、TXD 连接，RE、DE 为收发使能端，与单片机的 P1.6 口相连，作为收发控
14、制。本系统选用现有的 RS485 光隔 1 拖 8 口 HUB（HUB8485G） 。其有 1 个上位机RS485RS232 口和 8 个下位机 RS485 口。其下位机侧可以分别接 8 个下位机的 RS485 口。支持最高通信速率保证 9600bps 以上、实际可达 38.4kbps,同时具有吸收浪涌电流的抗雷击保护功能。HUB8485G 适合所有半双工通信软件。其上位机端可以直接将 RS485 信号转换为 RS232 信号，与工控机的串行 COM 口连接。2 软件设计软件设计主要包括：煤气浓度采集模块的浓度数据采集软件设计；数据采集模块与工控机通信部分的软件设计（包括串口初始化、波特率设置
15、、通信协议、数据传输等） ；上位工控机温度数据管理监控软件设计。2.1 浓度数据采集软件模块设计浓度数据采集软件模块流程图如图 3 所示。单片机采集的浓度数据及传感器状态数据贮在片内 RAM 中，随时准备供上层软件读取。2.2 通信软件模块设计各单片机采样模块的通信软件流程图如图 4 所示。通信软件设计采用从动式中断通信设计，预先设定好各模块的单片机地址。当单片机采样模块接收到上位工控机（IPC）的 “启动采样” 指令时，单片机采样模块开始对该模块的 8 个浓度监测回路进行采样，并检测其控制的传感器的故障状态。当单片机采样模块从上位工控机接收到“本模块地址”时，启动该模块与上位机之间的数据通信
16、，传输相应的浓度数据以及煤气浓度传感器的故障状态数据，而地址不符的单片机采样模块在此期间不与上位机进行通信。2.3 PC 端监控软件设计PC 端监控软件用 VC6.0 编写，主要完成煤气浓度数据管理、数据显示、相应点浓度曲线显示，数据打印以及浓度数据监控等。一旦发现在给定的时间段内，某采样点的数据连续超过临界值，则采用声光报警技术，提醒工作人员采取相应技术措施确保安全生产。三、应用情况及经济效益本系统模数转化采用 500K 振荡频率，完成 8 路采样时间周期在 1s 以内。上7回顾从业二十余年，有艰辛的汗水，也有成功的喜悦，从不谙事故的青年，到如今鬓发斑白行业中的老年者，除自我的历练外，单位的培养、师傅的教诲，桩桩件件，历历在目，象昨日一梦般的清晰，在此，除表达对多年培养我的单位的感激之情，以及师傅的栽培之恩外，我所能做的将是继续做好我的本职工作，为集团公司为厂多作贡献。位机通过与监控模块的通信可实现不间断的车间、机房 内煤气浓度的实时测控。本系统不仅改变了过去车间机房煤气浓度依靠岗位工人经验判断的落后状况，实现了监测、控制的自动化，上位机还可以提供趋势图、历史数据等功能。对技术问题的分析提供了精确的数据支持。本系统在 2009 年投入试运行以来，由煤气浓度超标而引发的中毒安全事故为零。实践证明，该系统性能稳定、工作可靠，应用效果良好。
