TWI557390B

TWI557390B - 機爐電控制系統

Info

Publication number: TWI557390B
Application number: TW103130584A
Authority: TW
Inventors: 謝錫福; 王照雄; 莊棨鈞; 吳宗勳
Original assignee: 臺灣塑膠工業股份有限公司
Priority date: 2014-09-04
Filing date: 2014-09-04
Publication date: 2016-11-11
Also published as: TW201610383A

Description

機爐電控制系統

本發明是有關於一種控制系統，特別是指一種機爐電控制系統。

習知製程控制系統是藉由在每個製程設備上安裝對應的控制器來控制該等製程設備進行一連串製程。例如，電廠系統中的鍋爐、汽輪機、發電機或變電站(機爐電)等製程設備所使用的控制器通常都屬於不同種類、廠家，故各控制器各具有特有的邏輯編譯環境及邏輯語言，且各控制器與人機介面間的通訊介面及通訊程式也都不同，所以會造成以下缺點：由於各控制器採用各自的軟體介面，故在維護面上，工程師需學會各家控制器的特有軟體維護方式，且在操作面上，操作員需學會各家控制器的特有操作介面；一旦某一控制器之廠家退出市場後，製程廠便需購置另一廠家控制器，且原有控制邏輯便無法適用於該另一廠家控制器，而必須重新撰寫。因此，有必要尋求解決之道。

因此，本發明的目的，即在提供一種機爐電控制系統。

本發明機爐電控制系統適用於控制電廠系統之鍋爐、汽輪機，及發電機，並包含一人機介面單元、一第一控制器、一第一輸入/輸出(I/O)單元、一第二控制器、一第二輸入/輸出(I/O)單元、一第三控制器，及一第三輸入/輸出(I/O)單元。該人機介面單元用以編譯一關聯於該電廠系統的控制邏輯。該第一控制器包括一第一處理模組及一第一記憶模組，該第一記憶模組儲存該人機介面單元傳來的控制邏輯，並包括一第一命令解譯器，及一通用資料邏輯引擎程式單元。該第一輸入/輸出(I/O)單元用以做為該第一控制器及該鍋爐間的資料傳輸介面，其中該第一控制器的第一處理模組執行該通用資料邏輯引擎程式單元及該第一命令解譯器，以透過該通用資料邏輯引擎程式單元將該控制邏輯傳送至該第一命令解譯器解譯，繼而該第一輸入/輸出(I/O)單元將完成解譯的控制邏輯傳送至該鍋爐，以控制該鍋爐根據該控制邏輯運作。該第二控制器包括一第二處理模組及一第二記憶模組，該第二記憶模組儲存該人機介面單元傳來的控制邏輯，並包括一第二命令解譯器，及該通用資料邏輯引擎程式單元。該第二輸入/輸出(I/O)單元用以做為該第二控制器及該汽輪機間的資料傳輸介面，其中該第二控制器的第二處理模組執行該通用資料邏輯引擎程式單元及該第二命令解譯器，以透過該通用資料邏輯引擎程式單元將該控制邏輯傳送至該第二命令解譯器解譯，繼而該第二輸入/輸出(I/O)單元將完成解譯的控制邏輯傳送至該汽輪機，以控制該汽輪機根據該控制邏輯運作。該第三控制器包括一第三處理模組及一第三記憶模組，該第三記憶模組儲存該人機介面單元傳來的控制邏輯，並包括一第三命令解譯器，及該通用資料邏輯引擎程式單元。該第三輸入/輸出(I/O)單元用以做為該第三控制器及該發電機間的資料傳輸介面，其中該第三控制器的第三處理模組執行該通用資料邏輯引擎程式單元及該第三命令解譯器，以透過該通用資料邏輯引擎程式單元將該控制邏輯傳送至該第三命令解譯器解譯，繼而該第三輸入/輸出(I/O)單元將完成解譯的控制邏輯傳送至該發電機，以控制該發電機根據該控制邏輯運作。

11‧‧‧第一輸入/輸出(I/O)單元

12‧‧‧第二輸入/輸出(I/O)單元

13‧‧‧第三輸入/輸出(I/O)單元

14‧‧‧第四輸入/輸出(I/O)單元

2‧‧‧通用資料邏輯引擎程式單元

3‧‧‧人機介面單元

31‧‧‧控制邏輯

41~44‧‧‧步驟

5‧‧‧第一控制器

51‧‧‧第一處理模組

52‧‧‧第一記憶模組

521‧‧‧第一命令解譯器

523‧‧‧第一變數空間與輸入/輸出(I/O)空間位址對照表

6‧‧‧第二控制器

61‧‧‧第二處理模組

62‧‧‧第二記憶模組

621‧‧‧第二命令解譯器

623‧‧‧第二變數空間與輸入/輸出(I/O)空間位址對照表

7‧‧‧第三控制器

71‧‧‧第三處理模組

72‧‧‧第三記憶模組

721‧‧‧第三命令解譯器

723‧‧‧第三變數空間與輸入/輸出(I/O)空間位址對照表

8‧‧‧第四控制器

81‧‧‧第四處理模組

82‧‧‧第四記憶模組

821‧‧‧第四命令解譯器

823‧‧‧第四變數空間與輸入/輸出(I/O)空間位址對照表

91‧‧‧鍋爐

92‧‧‧汽輪機

93‧‧‧發電機

94‧‧‧變電站

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一系統架構圖，說明本發明機爐電控制系統之系統架構；圖2是一功能方塊圖，說明本發明機爐電控制系統之實施例中的第一控制器及人機介面單元；圖3是一功能方塊圖，說明本發明機爐電控制系統之實施例中的第二控制器及人機介面單元；圖4是一功能方塊圖，說明本發明機爐電控制系統之實施例中的第三控制器及人機介面單元；圖5是一功能方塊圖，說明本發明機爐電控制系統之實施例中的第四控制器及人機介面單元；圖6是一流程圖，說明本發明實施例中編寫通用資料邏輯引擎程式單元及將其置入控制器之實作流程；附件1是一電腦操作畫面，顯示該人機介面單元的邏輯強制操作功能；及附件2是一電腦操作畫面，顯示該人機介面單元的智慧型製程圖與控制邏輯圖間的雙向導航功能。

參閱圖1至6及附件1、2，本發明機爐電控制系統之實施例適用於控制電廠系統(Power Plant System)之鍋爐91、汽輪機92、發電機93及變電站94，並包含一人機介面(HMI)單元3、一第一控制器5、一第一輸入/輸出(I/O)單元11、一第二控制器6、一第二輸入/輸出(I/O)單元12、一第三控制器7、一第三輸入/輸出(I/O)單元13、一第四控制器8，及一第四輸入/輸出(I/O)單元14。

該人機介面單元3用以編譯一關聯於該電廠系統的控制邏輯31及顯示關聯於該控制邏輯31的一製程圖及一邏輯圖(請參閱附件1及2)。該第一輸入/輸出(I/O)單元11用以做為該第一控制器5及該鍋爐91間的資料傳輸介面。該第二輸入/輸出(I/O)單元12用以做為該第二控制器6及該汽輪機92間的資料傳輸介面。該第三輸入/輸出(I/O)單元13用以做為該第三控制器7及該發電機93間的資料傳輸介面。該第四輸入/輸出(I/O)單元14用以做為該第四控制器8及該變電站94間的資料傳輸介面。

如圖2所示，該第一控制器5包括一第一處理模組51及一第一記憶模組52。該第一記憶模組52儲存該人機介面單元3傳來的控制邏輯31，並包括一第一命令解譯器521、一通用資料邏輯引擎(Unified Data Logic Engine)程式單元2，及一第一變數空間與輸入/輸出(I/O)空間位址對照表523，其中，該變數空間與輸入/輸出(I/O)空間位址對照表523記錄一關聯於該控制邏輯31的變數空間與一關聯於該第一輸入/輸出(I/O)單元11之輸入/輸出空間之間的對照關係。

該第一處理模組51執行該通用資料邏輯引擎程式單元2及該第一命令解譯器521，以透過該通用資料邏輯引擎程式單元2將該控制邏輯31傳送至該第一命令解譯器521解譯。繼而，該第一輸入/輸出(I/O)單元11將完成解譯的控制邏輯31傳送至該鍋爐91，以控制該鍋爐91根據該控制邏輯31運作。

如圖3所示，該第二控制器6包括一第二處理模組61及一第二記憶模組62。該第二記憶模組62儲存該人機介面單元3傳來的控制邏輯31，並包括一第二命令解譯器621、一通用資料邏輯引擎程式單元2，及一第二變數空間與輸入/輸出(I/O)空間位址對照表623，其中，該變數空間與輸入/輸出(I/O)空間位址對照表623記錄一關聯於該控制邏輯31的變數空間與一關聯於該第二輸入/輸出(I/O)單元12之輸入/輸出空間之間的對照關係。

該第二處理模組61執行該通用資料邏輯引擎程式單元2及該第二命令解譯器621，以透過該通用資料邏輯引擎程式單元2將該控制邏輯31傳送至該第二命令解譯器621解譯。繼而，該第二輸入/輸出(I/O)單元12將完成解譯的控制邏輯31傳送至該汽輪機92，以控制該汽輪機92根據該控制邏輯31運作。

如圖4所示，該第三控制器7包括一第三處理模組71及一第三記憶模組72。該第三記憶模組72儲存該人機介面單元3傳來的控制邏輯31，並包括一第三命令解譯器721、一通用資料邏輯引擎程式單元2，及一第三變數空間與輸入/輸出(I/O)空間位址對照表723，其中，該變數空間與輸入/輸出(I/O)空間位址對照表723記錄一關聯於該控制邏輯31的變數空間與一關聯於該第三輸入/輸出(I/O)單元13之輸入/輸出空間之間的對照關係。

該第三處理模組71執行該通用資料邏輯引擎程式單元2及該第三命令解譯器721，以透過該通用資料邏輯引擎程式單元2將該控制邏輯31傳送至該第三命令解譯器721解譯。繼而，該第三輸入/輸出(I/O)單元13將完成解譯的控制邏輯31傳送至該發電機93，以控制該發電機93根據該控制邏輯31運作。

如圖5所示，該第四控制器8包括一第四處理模組81及一第四記憶模組82。該第四記憶模組82儲存該人機介面單元3傳來的控制邏輯31，並包括一第四命令解譯器821、一通用資料邏輯引擎程式單元2，及一第四變數空間與輸入/輸出(I/O)空間位址對照表823，其中，該變數空間與輸入/輸出(I/O)空間位址對照表823記錄一關聯於該控制邏輯31的變數空間與一關聯於該第四輸入/輸出(I/O)單元14之輸入/輸出空間之間的對照關係。

該第四處理模組81執行該通用資料邏輯引擎程式單元2及該第四命令解譯器821，以透過該通用資料邏輯引擎程式單元2將該控制邏輯31傳送至該第四命令解譯器821解譯。繼而，該第四輸入/輸出(I/O)單元14將完成解譯的控制邏輯31傳送至該變電站94，以控制該變電站94根據該控制邏輯31運作。

此外，在本實施例中，該人機介面單元3還可供使用者針對類比輸入(AI)與數位輸入(DI)之數值進行邏輯強制(Force On/Off)操作。如附件1上半部人機介面單元3之邏輯強制功能電腦操作畫面所示，其顯示使用者正將編號為RMP021之製程元件(Component)之邏輯強制數值(Force value)強制設定為600，且邏輯圖中紫色線上的數值都是表示經強制設定的數值。另外，附件1下半部的強制元件表(Force component list)可讓使用者對單一製程元件解除強制設定(Unforce single)，或是一次針對表中列出的所有製程元件解除強制設定(Unforce all)。

再者，附件2電腦操作畫面則是顯示本實施例中的人機介面單元的智慧型製程圖與控制邏輯圖間的雙向導航功能。

至於，本發明實施例中編寫通用資料邏輯引擎程式單元2及將其置入控制器(如第一、第二、第三、第四控制器5、6、7、8)之實作流程係如圖6所示。首先，如步驟41所示，使用控制器之廠家公開販售之邏輯編寫工具，進行通用資料邏輯引擎程式單元2之編寫。

接著，如步驟42所示，使用控制器廠家之控制器初始化工具將控制器初始化，並配置I/O。

接著，如步驟43所示，利用控制器廠家提供的邏輯下載工具將通用資料邏輯引擎程式單元2放入控制器中。

於是，當上述步驟43完成後，如步驟44所示，控制器會被通用資料邏輯引擎程式單元2接管，因而不再需要控制器原有的邏輯轉寫工作與語法，而是全盤使用通用資料邏輯引擎程式單元2的通用邏輯撰寫工具與語法，且如以上對圖2至5的說明所示，控制器中所進行的邏輯控制將由該通用資料邏輯引擎程式單元2處理。

綜上所述，本發明機爐電控制系統具有以下優點及功效：藉由在不同控制器中置入該通用資料邏輯引擎程式單元2，可無縫整合不同控制器；操作員可使用該相同的人機介面單元3來監視及操作鍋爐91、汽輪機92、發電機93，及變電站94；工程師可使用該相同的人機介面單元3編寫及編譯控制邏輯；即使在某一控制器之廠家退出市場，工程師只要依照圖6所示流程，針對其他廠家控制器，編寫該通用資料邏輯引擎程式單元2，並將該通用資料邏輯引擎程式單元2置入該其他廠家控制器中，便可繼續使用原有控制邏輯31，而不需重新編寫控制邏輯31；所以確實能達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。