热能与动力工程专业毕业论文（锅炉专业
锅炉的计算机控制
锅炉微机控制，是近年来开发的一项新技术，它是微型计算机软、硬件、自动控制、锅炉节 能等几项技术紧密结合的产物，我国现有中、小型锅炉 30 多万台，每年耗煤量占我国原煤 产量的 1/3，大多数锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染等严重的生产状态。提高热效率， 降低耗煤量，用微机进行控制是一件具有深远意义的工作。 作为锅炉控制装置，其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、运行，减轻操作人员的劳动 强度。采用微计算机控制，能对锅炉进行过程的自动检测、自动控制等多项功能。 锅炉微机控制系统，一般由以下几部分组成，即由锅炉本体、一次仪表、微机、手自动 切换操作、执行机构及阀、滑差电机等部分组成，一次仪表将锅炉的温度、压力、流量、氧 量、转速等量转换成电压、电流等送入微机，手自动切换操作部分，手动时由操作人员手动 控制， 用操作器控制滑差电机及阀等， 自动时对微机发出控制信号经执行部分进行自动操作。 微机对整个锅炉的运行进行监测、报警、控制以保证锅炉正常、可靠地运行，除此以外为保 证锅炉运行的安全，在进行微机系统设计时，对锅炉水位、锅炉汽包压力等重要参数应设置 常规仪表及报警装置，以保证水位和汽包压力有双重甚至三重报警装置，这是必不可少的， 以免锅炉发生重大事故。 控制系统： 锅炉是一个较为复杂的调节对象，它不仅调节量多，而且各种量之间相互联系，相互， 相互制约， 锅炉内部的能量转换机理比较复杂， 所以要对锅炉建立一个较为理想的数学模型 比较困难。为此，把锅炉系统作了简化处理，化分为三个相对独立的调节系统。 当然在某 些系统中还可以细分出其它系统如一次风量控制回路，但是其主要是以下三个部分： 炉膛负压为主调量的特殊燃烧自动调节系统 锅炉燃烧过程有三个任务：给煤控制，给风控制，炉膛负压控制。保持煤气与空气比例 使空气过剩系数在 1.08 左右、燃烧过程的经济性、维持炉膛负压，所以锅炉燃烧过程的自 动调节是一个复杂的。对于 3×6.5t/h 锅炉来说燃烧放散高炉煤气，要求是最大限度地利用放 散的高炉煤气，故可按锅炉的最大出力运行，对蒸汽压力不做严格要求；燃烧的经济性也不 做较高的要求。这样锅炉燃烧过程的自动调节简化为炉膛负压为主参数的定煤气流量调节。 炉膛负压 Pf 的大小受引风量、鼓风量与煤气量（压力）三者的影响。炉膛负压太小， 炉膛向外喷火和外泄漏高炉煤气， 危及设备与运行人员的安全。 负压太大， 炉膛漏风量增加， 排烟损失增加，引风机电耗增加。根据多年的人工手动调节摸索，6.5t/h 锅炉的 Pf=100Pa 来进行设计。调节是初始状态先由人工调节空气与煤气比例，达到理想的燃烧状态，在引风 机全开时达到炉膛负压 100Pa，投入自动后，只调节煤气蝶阀，使压力波动下的高炉煤气流 量趋于初始状态的煤气流量，来保持燃烧中高炉煤气与空气比例达到最佳状态。 锅炉水位调节单元 汽包水位是锅炉安全运行的重要参数，水位过高，会破坏汽水分离装置的正常工作，严 重时会导致蒸汽带水增多，增加在管壁上的结垢和影响蒸汽质量。水位过低，则会破坏水循 环，引起水冷壁管的破裂，严重时会造成干锅，损坏汽包。所以其值过高过低都可能造成重 大事故。它的被调量是汽包水位，而调节量则是给水流量，通过对给水流量的调节, 使汽包 内部的物料达到动态平衡， 变化在允许范围之内， 由于锅炉汽包水位对蒸气流量和给水流量 变化的响应呈积极特性。但是在负荷(蒸气流量)急剧增加时，表现却为"逆响应特性"，即所 谓的"虚假水位"，造成这一原因是由于负荷增加时，导致汽包压力下降，使汽包内水的沸点 温度下降，水的沸腾突然加剧，形成大量汽泡，而使水位抬高。 汽包水位控制系统，实质 上是维持锅炉进出水量平衡的系统。 它是以水位作为水量平衡与否的控制指标， 通过调整进 水量的多少来达到进出平衡， 将汽包水位维持在汽水分离界面最大的汽包中位线附近， 以提 高锅炉的蒸发效率，保证生产安全。由于锅炉水位系统是一个设有自平衡能力的被控对象， 运行中存在虚假水位现象，实际中可根据情况采用水位单冲量、水位蒸汽量双重量和水位、 蒸汽量、给水量三冲量的控制系统。 除氧器压力和水位调节：除氧器部分均采用单冲量控制方案，单回路的 PID 调节。 监控管理系统： 以上控制系统一般由 PLC 或其它硬件系统完成控制，而在上位机中要完成以下功能： 实时准确检测锅炉的运行参数：为全面 掌握整个系统的运行工况，监控系统将实时监 测并采集锅炉有关的工艺参数、 电气参数、 以及设备的运行状态等。 系统具有丰富的图形库， 通过组态可将锅炉的设备图形连同相关的运行参数显示在画面上； 除此之外， 还能将参数以 列表或分组等形式显示出来。 综合及时发出控制指令： 监控系统根据监测到的锅炉运行数据， 按照设定好的控制策略， 发出控制指令，调节锅炉系统设备的运行，从而保证锅炉高效、可靠运行。 诊断故障与报警管理：主控中 心可以显示、管理、传送锅炉运行的各种报警信号，从 而使锅炉的安全防爆、安全运行等级大大的提高。同时，对报警的档案管理可使业主对于锅 炉运行的各种、弱点等了如指掌。为保证 锅炉系统安全、可靠地运行，监控系统将根据所 监测的参数进行故障诊断，一旦发生故障，监控系统将及时在操作员屏幕上显示报警点。报 警相关的显示功能使用户定义的显示画面与每个点联系起来，这样，当报警发生时，操作员 可立即访问该报警点的详细信息和按照所推荐采取的应急措施进行处理。 记录运行参数： 监控系统的实时数据库将维护锅炉运行参数的历史记录， 另外监控系统 还。设有专门的报警事件日志，用以记录报警／事件信息和操作员的变化等。历史记录的数 据根据操作人员的要求，系统可以显示为瞬时值，也可以为某一段时间内的平均值。历史记 录的数据可有多种显示方式，例如曲线、特定图形、报表等显示方式；此外历史记录的数据 还可以由以为基础的多种应用软件所应用。 计算运行参数： 锅炉运行的某些运行参数不能够直接测量， 如年运行负荷量、 蒸汽耗量、 补水量、冷凝水返回量、设备的累积运行时间等。监控系统提供了丰富的标准处理算法，根 据所测得的运行参数，将这些导出量计算出来。
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铁路信号计算机联锁毕业论文篇二
浅谈铁路信号计算机联锁及调度监督系统
【摘要】本文简要介绍了我公司铁路运输系统概况、计算机联锁系统及其在我公司铁路信号当中的应用。以计算机网络设备技术为基础，将下属各铁路站场的信息资源集中起来，设计了用于铁路调车作业宏观调控与监督的调度监督系统。
【关键词】计算机联锁 调度监督系统
一、天津石化公司铁路系统运输概况
由于我公司是集石油化工化纤采集、运输、加工、生产、销售于一体的特大型国有企业。二级单位的位置分布决定了我们三个铁路站场的特点是：每个队作为一个相对独立的站场，以各队的调度为中心的线路向各作业部发射延伸、点多线长、位置分散。设备所在地区受风沙、盐碱、潮湿、干燥、地质等方面的不良影响较为严重，从而导致的计算机联锁系统室内外设备尤其是室外设备故障发生率较高。
二、计算机联锁系统
1、联锁及故障导向安全
所谓联锁即道岔、进路和信号三者之间相互制约、相互依存的关系，实现联锁的设备叫做联锁设备。计算机联锁系统是在电气集中成功 经验 的基础上，以工业控制计算机装置取代电气集中选择组和执行组的继电器电路，用计算机软件实现电气集中全部技术要求的新型车站集中联锁系统。计算机联锁装置主要由室内设备和室外设备两大部分组成。车站值班人员通过计算机联锁控制台或操作员站办理行车作业、进行人机对话，该控制台包括按钮盘或鼠标和彩色站场 显示器 ，可实时显示该站的各项作业情况和现场设备工作状态。
通俗的来说故障导向安全就是当影响机车运行的设备发生或存在故障时，联锁计算机应当在机车作业前事先发出警报，通知电务或工务人员及时解决，防止机车或列车在作业中发生事故，任何计算机联锁系统都必须首先保证故障导向安全这一前提。
2、VSI 2000A计算机联锁系统
由于我们三个调车场联锁系统大同小异，以二队系统为例对计算机联锁系统做简要分析说明。VSI 2000A计算机联锁系统可以分成三层结构。结构框图如1所示：
上层为操作员站(通常也叫上位机)。是供信号操作员办理进路，操纵设备的人机对话设备。它是由两台高可靠工业控制计算机，构成冗余工作方式。两套操作员站分别设置显示器、鼠标和音箱等操作表示设备。用彩色光带图形和文字语音等手段，提供站场图、设备状态显示及操作提示和报警。
三、调度监督系统及其设计
1、调度监督系统简析。调度监督系统是以信息处理为核心，以 网络技术 为基础构成的实时监督和管理信息系统，它利用各车站计算机联锁系统中的各车站的股道占用、信号显示、进路排列、列车运行及相关资料等重要信息，经处理后及时准确地提供给各级调度指挥人员，实现列车运行和车站站场作业的实时监督显示，提高调度指挥管理水平。
2、调度监督系统的模式选择。调度监督系统的实现通常有两种模式。一种是利用联锁系统的远程点对点通讯功能，每个站场利用电话线将一对调制解调器连接起来配上相应的通讯软件使数据传送到服务器上，服务器提供给 其它 共享终端使用数据。第二种模式是利用联锁系统提供的以太网功能和其它网络进行互联通讯，共享有关数据信息。为了安全起见，不宜对联锁主机进行操作，而是将历史站中时时更新的数据库发送到调度监督系统中的服务器上。
3、调度监督系统的总体设计方案。如图2可以看出，系统的整体结构分为三部分。上层调度监督系统和基层车站系统和公司办公共享部分。上层调度监督系统由服务器、局域网交换机、调监显示工作站、调度员工作站、UPS电源等构成局域网系统。利用计算机联锁系统远程通讯或以太网互联功能，采用客户端/服务器(Client/Server)型数据库，用光纤将上层调度监督系统和各基层站场计算机联锁系统的数据库联接起来构成一个星形专线网络连接，完成基层车站与上层调度系统的数据交换。将各站场的数据库作为监督系统的远程数据库，对于运行在服务器上的应用程序而言，远程、本地数据库是完全一样的，这就保证了监督系统与个站场信息的一致性。
调度监督 操作系统 采用通用标准的网络操作系统WindowsNT/2000和网络通信协议TCP/IP，为调度监督系统的扩展和资源共享提供软件基础。根据各铁路系统不同条件，服务器可考虑采用高可靠性的DELL微机或双机热备份系统，以确保适应恶劣的环境。
四、计算机联锁系统和调度监督系统的维护与检修
(1)在日常巡检时，加强对执行机、模块状态灯、电源各种板块、联锁机的检查，只有这样才能及时通过状态灯的变化发现并处理设备中存在的问题。(2)加强对UPS、电源的监控，对电源电流、电压每日进行在线测试，按季度对UPS实行容量和充放电检查。通过对电源进行实时测试，发现二路电源具有不稳定性，停电次数较多。所以为了减少单电源运行对现场运输作业造成的安全隐患，应该制订信号电源停电的应急方案，找出突发停电状况下现场运输操作的注意事项。(3)定期对电源、上位机、通讯板、UPS等进行切换试验，从而避免设备长期运行造成通讯异常、 死机 等问题，在降低对现场作业产生影响的基础上，定期实行重新起机测试、切换试验等操作，从而使设备能够长周期运行。(4)利用计算机联锁系统和调度监督系统的监测机和电务维修机记录的数据，并根据回放的站场运行情况、电压电流值的检索记录，正确的对电源供电状态、执行机模块状态、联锁机、通讯状态等进行分析，从而准确把握整个系统的运行趋势。重点分析执行机模块的进行状态，记录执行模块产生问题时的原因和状态，并提出相应地维修建议。
通过对计算机联锁系统和调度监督系统的关键部位进行精细维护检修，充分利用和分析监测机记录的数据，这两个系统一定能长期、稳定、安全地运行，确铁路的运输安全。
参考文献
[1] [美]Sue Plumley 著. 中小型网络联网宝典. 北京：电子工业出版社
[2] 李馥娟 编. 局域网经典案例教程. 北京：清华大学出版社
[3] HOLLIAS VSI 2000A.三取二铁路信号计算机联锁系统
[4] 铁道通信信号.铁道科学研究院通信信号研究所
[5] 中华人民共和国铁路技术管理规程.中华人民共和国铁道部
铁路信号计算机联锁毕业论文篇三
浅谈安全型铁路信号计算机联锁热备系统实现
摘要：铁路信号是铁路日常运行管理中的重点项目。计算机联锁系统是实现铁路现代化运行的重要基础，能有效的提升车站的通车能力。与传统的电气联锁系统相比，计算机联锁系统拥有维修方便、设计简单等优势，便于日后的改造和管理，推动了铁路管理的智能化、信息化和网络化。
关键词：计算机联锁;铁路信号;提升
随着信息技术的不断发展，铁路信号联锁控制系统经历了诸多发展时期，有传统的机械、机电系统转化为现代社会中微电子、计算机等现代控制系统。计算机联锁能高效、安全的维持车站运转，提高车站整体运行效率。本文结合相关计算机联锁技术分析我国应该如何开展安全型铁路信号计算机联锁热备系统的实现工作。
一、安全型铁路信号计算机联锁热备系统的总体设计
铁路信号计算机联锁热备系统能有效的提高铁路信号系统的实用性可靠性。本文依据传统铁路信号的计算机联锁系统的特点，设计实用性能较高的双机热备系统。
1、双机热备系统
双机热备计算机连锁系统是由两台计算机同时控制，进行逻辑运转计算。在工作过程中，只有一台计算机控制输电线路，另一台则保持待机状态。如果在运转中主机出现故障而备机无故障，则自动切换到备机工作，由备机切换成主机，继续控制输电线路运行。
在传统铁路信号计算机联锁系统中，大多都采用人工冷备份来保证联锁系统的稳定性，但与双机热备系统相比，这种存在明显的弊端。首先当主机出现故障时，需要用人工来切换备机设备，便捷性能差。其次，在主机和备机切换过程中，容易出现信息缺失。最后，在安全性能方面，双机冷备系统具有明显缺陷，单机效率不足。正是由于传统的双冷备分中存在明显不足，因此要加快双机热备系统研制工作。
2、设计双机热备系统的原则
在设计双机热备系统过程中，要明确设计工作的前提、目标和原则，保证设计过程的科学性。、
设计双机热备系统的前提条件就是确保信息传输的安全性和效率性，最大程度保证行车安全。
在设计过程中，要考虑到以下几个因素：
(1)准确性：主机和备机之间工作互补是双机热备系统中的一大特色。当主机发生故障时，要保证备机能准时发送信号并开始工作，同时展开主机与备机之间的信息交换程序。当主机重新恢复工作时，备机要将信息再次传输回主机。
(2)便捷性：便捷性主要是指主机和备机之间能顺利完成信息交换工作。
3、系统功能的实现
双机热备系统要从五个层次加以实现，包括：人机对话层、联锁运算层、复核驱动层、接口层和监控对象层。本文通过划分该五个层面，对开展设计分析。
(1)人机对话层
人机对话层由显示屏、音响、鼠标等计算机基础设备组成。它依靠鼠标、键盘出入命令信息，通过串口传输到两台计算机中。通常情况下，可以使用一机多屏的技术来显示整个车站情况(车站大小决定显示器数量)，也要将车站站台的动态信息与计算机联锁系统中的文字信息通过动态显示屏或LED显示屏上显示，方便工作人员检查管理。当主机出现故障时，要通过音响音乐进行报警。在显示屏上也应该设置故障闪烁信号灯，保证管理人员能在第一时间掌握故障情况并加以处理。
在设置人机对话层过程中，要保证系统能够自动实现启动和关闭。要根据站台的实际情况发送开车、停车指令。能准时实施光学报警，方便操作人员管理维修。
(2)联锁运算层
在双机热备系统中，联锁计算机是整个系统的核心部分，它由互补的两台热备份联锁计算机及相关共享器组成。在运行过程中，联锁计算机通过内部联锁软件的完成命令信号的判断、对联锁信号的分析、生成控制命令、诊断铁路信号故障等工作。在双机热备系统中，两台热备份联锁计算机要具有相同的配置，保证系统和操作人员在检测出联锁计算机出现故障时，通过共享器完成信息的自动切换或人工切换，使故障计算机退出应用信息管理程序，并发出警报。
(3)复核驱动层
复合驱动层是由两套配置完全相同的PLC可编程逻辑控制器组成。复核驱动器主要负责采集车站的具体信息，并完成对相关信息进行分析、对联锁运算机所发出的命令进行复核同时驱动车站信号、辅助系统完成自我监测等工作。PLC可编程逻辑程序控制器同样是互为热备的系统，它能通过对故障的检测发现CPU和I/O等功能模块的故障状态，也能进行PLC程序中CPU和I/O等功能模块之间相互切换工作。
(4)接口层
接口层是链接计算机联锁系统和监控对象的关键。接口层主要承担以下任务：
①时刻监控车站现场的监控，完成表示信息的电平向静/动转换以及PLC系统信号的之间的脉冲驱动信号向电平表示信息转换。
②监控专用电路控制设备运行，并支持系统完成监控。
(5)监控对象层
监控对象层主要指将计算机连锁系统用于监控车站状态控制以及调动机车的信号控制设备。在车站运行中，监控对象层的相关设备主要包括车站中用于指示列车运行的有色信号灯、转动岔道的转辙机、检测车站中轨道空闲区段以及占用状态的轨道电路等。
二、 系统安全 保护
在提高计算机联锁系统安全性过程中，国内外都采用二模动态亢余方案或三模静态亢余方案。三模静态亢余方案能利用硬件亢余提升系统的可靠性，二模动态亢余方案是利用整合硬件亢余资源，结合相关故障检测技术进行分析处理。在保护双机热备系统安全工作中，可以根据具体形式选择解决方案。
结束语：本文通过简单分析安全型铁路信号计算机联锁热备系统中双机热备系统的设计流程，为未来铁路信号信息化发展提供一个方向，希望能为相关部门解决实际问题提供帮助。在具体实施过程中，会出现信息交换不流畅、数据不稳定等情况，希望工作人员能克服实际困难，大胆实践，不断丰富双机热备系统，使双机热备系统更具体化、实用化。
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