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基于Tia Portal实现流量计量的模块化

发表时间：2020/6/19 来源：《基层建设》2020年第6期作者：丁治强

[导读] 摘要：电力工程部的3台蒸汽锅炉既要为化肥厂提供生产用蒸汽，也要在冬季为厂区及基地生活小区换热站提供供暖用蒸汽，同时锅炉的给水由第三方单位提供等等，这就避免不了存在多个单位部门之间由于购买与外送物料量的费用结算问题，因此流量的准确计量与记录显得格外重要。

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        摘要：电力工程部的3台蒸汽锅炉既要为化肥厂提供生产用蒸汽，也要在冬季为厂区及基地生活小区换热站提供供暖用蒸汽，同时锅炉的给水由第三方单位提供等等，这就避免不了存在多个单位部门之间由于购买与外送物料量的费用结算问题，因此流量的准确计量与记录显得格外重要。3台锅炉分别采用独立的S7-300控制系统，下位组态采用西门子最新定义自动化的概念标准Tia Portal工具平台，其具有很强的灵活性，鉴于锅炉系统多个流量计量记录需求，在Tia Portal集成一个通用的计量模块就显得相当必要。
        关键词：锅炉；流量计量；Tia Portal；模块化
        引言
        TIA Portal又称博途，是一款由西门子打造的全集成自动化编程软件，整合了STEP7,WINCC,STARTDRIVE等，用博途一个软件就能对触摸屏，PLC,驱动进行编程调试和仿真操作。相较于STEP7增强了性能，提高了兼容性，完美支持windows10操作系统，在TIA博途中生成标准程序单元, 快速组态项目，自动生成画面程序，其功能特性为用户提供直观、灵活、极具人性化的交互窗口。电力锅炉系统的流量计量包括新炼油蒸汽流量、外送母线蒸汽流量、至化肥厂蒸汽流量、供暖蒸汽流量、锅炉给水流量、除氧除盐水流量，如果每一个流量都单独组态工作量相当大，并且重复大量工作，增加程序的繁琐度，也不利于后期维护人员的解读程序。因此，可以采取模块化形式，根据共性建立一个通用模块，对于不同监测点只需要进行简单调用即可。而借助于博图平台，实现功能块的搭建与调用非常容易。
        累计块的实现
        （1）定义变量及实现判断跳转。
        为通用模块定义引脚变量Zero、Rec-R、Flow分别作为不同流量的复位、输出及输入引脚。通过逻辑判断与跳转程序块实现流量累计计算块的执行与停止操作。

        （2）累计清零功能
        由于每个映像的存储数据有限，同时根据生产实际需求，每个运行周期结束或者结算后需要对累计流量进行清理操作，以方便下个周期的便利计数。

        (3)流量累计的实现
        根据采样特性，流量采用按秒计算，为了方便计算记录，防止WINCC上位数据位数过大，上位按吨每小时单位累计，按秒计算的流量到达一吨就将其整数部分取走，一次循环，不足部分以小数小时，实现数据的准确有效性。

        (4)流量的合成
        根据数据的特性与就算需求，将引入的双整数中间变量转换为实数型变量，未到整数吨的流量化为吨单位后与整数吨合成实际流量输出，将所有程序段封包进入功能程序调用库。

        功能块的调用与修正
        本装置所有流量均采用孔板式差压流量计，对于锅炉给水及除盐水等液体介质，由于工况条件较为稳定，也为内部结算，无需要求较高精度，因此不需要做任何补偿措施，直接调用该集成功能块，定义复位软开关控制，累计结果存储DB块和现场采集DB块即可。同时，本装置也存在多个蒸汽流量测量，气体体积是随温度和压力成动态函数关系，因此气体的体积流量随工艺操作温度和压力的不同而不同。生产过程中，操作温度及压力常常发生变化，因而不同操作状态下的体积流量没有可比性。为此，实际生产过程中，常用设计工况下的体积流量或标准状态( 基准状态) 下的体积流量来表征。所谓气体流量测量的温度及压力补偿，其作用之一就是将操作状态下的体积流量换算成设计状态或标准状态的体积流量。由于流量计是按设计状态工艺条件进行设计制造或标定的，因此当操作工况偏离设计工况时，流量测量将产生偏差。气体体积流量的温度和压力补偿的另一个作用，就是修正由于流量计工作条件偏离设计工艺条件所带来的测量误差。对于本装置的新炼油蒸汽流量、外送母线蒸汽流量、至化肥厂蒸汽流量的累计记录必须为测量修正值，将修正值作为现场Flow引用数据。
        结束语
        通过在TIA Portal平台对流量计量的模块化搭建，实现了本系统各种流量的统一归口，大大减小了项目组态及调试的工作量，同时也为后期维护人员对程序的解读消除了复杂的重复性工作，根据后期生产需求，如果还需增加测量点，只需要进行简单的调用即可，大大提供了工作效率。