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烟气连续监测数据采集与处理系统


  2007 年   8期 第

仪 表 技 术 与 传 感 器
Instrument   Technique     and Sensor

烟气连续监测数据采集与处理系统
张建伟1 ,郑海明2 ,王美建3
(1. 河北廊坊市机械研究所 ,河北廊坊   065000 ;2 华北电力大学机械工程系 ,河北保定

  071003 ; 3. 河北省电力建设第一工程公司 ,河北石家庄   050031)

   摘要 : 烟气排放连续监测系统 ( CEMS) 是环境监管的现代化手段之一 ,数据采集与处理系统 (DAHS) 是其重要的组成部 分 。阐述了 CEMS 的基本结构 ,DAHS 的设计理念及应具有的功能 ,应用 FIX 组态软件为一火电厂开发了 CEMS 的数据采 集与处理系统 ,现场运行正常 。 关键词 : 烟气连续监测系统 ; 数据采集与处理 ; 组态软件 中图分类号 :TP319 ;X830. 3     文献标识码 :A     文章编号 :1002 - 1841 (2007) 08 - 0044 - 02

Data Acquisition and H andling System for Flue G Continuous Emission Monitoring as
ZHANGJian2wei1 ,ZHENG Hai2ming2 ,WANG Mei2jian3 3  DAHS 功能的实现

( 1. Mechanical Research Institute of Langfang of Hebei ,Langfang 065000 , China ;2. North China Electric Power University , Baoding 071003 , China ;3. Hebei No. 1 Electric Power Construction Company , Shijiazhuang 050031 , China)

Abstract :Continuous emission monitoring system ( CEMS) is a modern environment supervision mean. Data acquisition and handling system (DAHS) is an important part of CEMS. Expatiated basic structure of CEMS and DAHS necessary function. Program DAHS for pow2 Key words :continuous emission monitoring system ( CEMS) ;data acquisition and handling system (DAHS) ;configuration software
[1 - 2 ]

er plant based on FIX configuration software ,which works well.

1  CEMS 的基本结构

初始应用菜单和多种功能菜单 ( 关闭 、 数据记录/ 数据输出 ) 。 应用菜单功能提供了校准 、 报警 、 打印报告和数据库控制面板 报警控制菜单允许最终用户查看报警 , 在需要的情况下 , 可以 使附加的事件具有说明原因和事件码 。可以打印的报告控制 菜单允许最终用户查看每分钟和每小时的数据库 ,查看和改变 烟气排放常数 ,并能把数据库数据输入一个 ASCII 文件中 。 的功能 。校准控制菜单允许最终用户浏览和改变校准信息 。

tinuous Emission Monitoring System) 大概可分为两种类型 : 在线法

和采样法 ,而采样法又可分为稀释采样法和直接抽取法 ( 加热 管线法) 。在线法主要采用光学原理在烟道/ 烟囱上直接进行 分析 。

头、 探头控制器 、 管线及电缆等) 、 气体分析仪器 ( 测量 SO2 、 X 、 NO
CO2 、 等浓度) 、 CO 激光测尘仪 ( 测量烟尘浓度 ) 、 流量计 ( 测量烟

气流量) 、 测氧系统 、 稀释空气系统 ( 包括空气净化装置 、 除水 器、 缓冲罐等) 、 校准系统 ( 包括零气系统和各种标准气体 ) 、 数 等
[3 ]

据采集处理系统 ( 包括 PLC 、 计算机 、 打印机等 ) 、 仪器控制柜 。所述工作主要是针对 CEMS 的数据采集与处理系统部分 而言 ,其开发应用对象主要基于稀释采样法 CEMS ,对加热管线 法和在线法也有借鉴作用 。
2  DAHS 的设计思想及功能

基于组态软件的图形用户界面 ( G ) ,它能将 CEMS 数据完好无 UI

缺地采集到系统中 。图形化界面汇集 : 数据采集 , 动态数据交 和数据分析 。用户接口组件包括 : 实时和历史趋势 , 系统流程
CEMS 数据采集处理系统基于 Windows 中文版环境 , 包括 :

换 (DDE) ,参数计算 ,数据存储 ,报表输出 ,报警 ,校准气体输入

图和数据显示 ,具有认可功能的报警一览表 ,屏幕用户化功能 。

收稿日期 :2006 - 12 - 13   收修改稿日期 :2007 - 03 - 08

根据对气态污染物连续监测采样方法的不同 ,CEMS ( Con2 一般来说 ,CEMS 系统应包括 : 气体采样系统 ( 包括采样探

人机接口组件采用中文友好的人机界面 ,功能包括 :10 s 采

样/ 30 min 实时趋势显示 ,h/ 7 d 历史趋势 ,h/ 30 d 历史趋势 , 对 系统里的各种模拟量选择不同颜色显示 ,移动光标来获得数据 系统流程图 ,烟尘排放显示图 ,报警总览等 。 放大与缩小功能 , 用户可选择刻度尺寸以得到更高的分辨率 ,

在编制 CEMS 工程的 DAHS 系统前 , 需要充分了解现场所

应用的 CEMS 整体工作原理及其监测流程 。从表面上看 , 编制
CEMS 的 DAHS 系统主要工作是从 PLC 中采集数据或写入数

2007   No18  

最终开发出的 CEMS 数据采集与处理软件是一个多任务 、

据 。但是 ,由于 CEMS 系统的特殊性 , 如稀释采样 CEMS 系统 , 其一共有 4 根采样管线 ,每个探头都依靠 PLC 软件或本身的电 磁阀进行各种控制动作 ,如 : 采样 、 反吹 、 校准 、 维护等等 。且各 个分析仪器的反吹和校准的请求各不相同 ,所以必须准确无误 地区分开各个进程 。只有当各采样探头处于正常采样时 ,它的 数值才有效 ,才进报表 [4 ] 。另外 ,为了验证本系统的精确度 ,还 需要校准报表 ,知道每次校准时的各监测量的零点漂移和全幅 漂移 。
DAHS 软件主要是由 8 个部份组成 : 采集各监测模拟量及

     8期 第

 
张建伟等 : 烟气连续监测数据采集与处理系统

 
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其棒图显示 , 采集各监测开关量 ( 状态 ) 显示 , 各监测量历史曲 线的生成 ( 每小时 , 每日 , 每月 ) , 各监测量实时曲线的生成 , 系 统总体流程图报表打印 ,系统校准控制 ,报警信息显示 ( 超限报 警 ,设备异常报警) ,安全登录机制等 。开发 DAHS 应用系统可 按照下面的步骤进行 : 从 PLC 采集数据 → 对采集的数据进行管 理→ 对采集的数据进行传送 。当然 ,以上步骤的区分不是非常 严格 ,在实际编制过程中是相辅相成的 , 而且在现场的调试工 作还是非常重要 。
3. 1   数据采集功能的实现 FIX 组态软件所使用的实时数据来自 PLC 或其它 I/ O 设备 (如 RTU) ,对于每一种具体的 I/ O 设备类型在 FIX 中都有相应

Excel ,该 CEMS 工程就主要利用 DDE 服务器 。DDE 客户支持允

许把来自其它应用程序的信息传送到 FIX 软件中 ,用于数据库 和画面 。图 2 说明了 FIX 的 DDE 服务器如何用 Excel 和使用动 态数据交换功能与其它应用程序一起工作 。

图2  DDE 服务器支持

的 I/ O 驱动程序 [5 ] 。一个 I/ O 驱动程序只能读写它所支持的 I/
O 设备类型 。因此使数据采集功能得以实现的第一项任务是

另外也可借助第三方远程监控软件 ,如 PcAnywhere 来远程 监控数据 ,实现数据传送与操作的功能 。
4  结束语

使用 I/ O 驱动的组态程序去取得相应的数据 , 即要先完成 I/ O 驱动的配置 。在完成组态并运行 I/ O 驱动之后 , FIX 将在计算 机内存中建立所取得数据的表 , 即驱动器映象表 ( DIT) 。通过 访问 DIT ,FIX 软件可将采集的数据显示在操作台上 。然而 ,在 访问数据之前 ,FIX 需要一个储存检索信息的空间 。因此 ,下一 项任务就是要使用数据库编辑程序建立过程数据库 ,这也是整 个软件开发中最重要的一项工作之一 。图 1 所示的 NOX LOWZERO-OUT 模拟量输出块 , 实现把 NOx 低量程的零校准输出值

简要阐述了 CEMS 硬件软件的基本组成及功能 , 利用 FIX 组态软件实际为一火电厂的 CEMS 工程编制了一套 DAHS 软 件 ,并组成远程监控系统 ,现在该 DAHS 软件已在电厂正式投入 使用 ,并运行正常 。由于 CEMS 为一个整体系统 ,任何环节的疏 忽 ,如设备安装不到位 、 校准标气不准确等 ,都将使采集出来的 数据不精确 。因此 , 为了使监测数据精确 , 还须经常维护和注 意更换部件 。 参考文献 :
[1 ]   郑海明 . 一种新型的固定污染源烟气连续监测系统探针设计 . 仪

传送给 GE90 - 30 PLC 的 R279 寄存器中 。

表技术与传感器 ,2006 (10) :52 - 53.
[2 ]   郑海明 ,蔡小舒 . 烟气连续监测系统稀释采样比例技术研究 . 工程

热物理学报 ,2006 ,27 (1) :163 - 166.
[3 ]   郑海明 . 烟气连续监测系统数据采集与处理 (DAHS) 的研究与开

发 : [ 学位论文 ] . 保定 : 华北电力大学 ,2000.
[ 4 ]  Kvb2Enertec Inc. Ecoprobe ,Continuous Emissions Monitoring System Oper2 ation and Maintenance Manual ,2000. [5 ]   美国 Intellution 公司 . 高级工具使用手册 ,1996. [6 ]   中国环境科学研究院 . 火电厂大气污染物排放标准 . 国家环境保

护总局 ,2003.

图 1  NOXLOW- ZERO- OUT 模拟量输出块

) 作者简介 : 张建伟 (1972 — ,工程师 , 主要从事自动化控制与应用 、 机械

3. 2   数据管理功能的实现

系统设计等方面的研究 。

当把数据采集到组态软件的 DIT 表中后 , 就可以利用 FIX 组态软件的其它一些工具来实现对数据的集中而有针对性的 管理 ,并可按需实现所要的功能 , 如 : 对数据的有效筛选 、 对数 据的图形化显示 、 对数据进行归档等 。当然 , 在数据库编辑程 序也可实时地读出各个监测量的读数 , 但是不直观 , 仅可作为 在调试过程中使用 。
3. 3   数据传送功能的实现

下期要目预告

数据传送功能可使用 DDE 服务器来实现传送数据 ,DDE 使 用共享的内存在应用程序之间进行数据交换 ,包括 DDE 客户和 服务器 。可以实现以下功能 : 把过程信息传送给其它应用程 序 ,如 SPC ( 过程控制统计 ) 程序 ; 为了实现报警和预测趋势功 能 ,在画面和过程数据库中插入其它应用程序的数据 ; 创建和 安排能自动生成的报表 ; 创建图表等 。DDE 服务器支持允许把
FIX 软件的过程信息传送到其它应用程序进行分析 , 例如 MS



3 DSP 在级联多电平中压变频器应用研究 3 基于 LM331 的频率计设计 3 一种基于 AT89C52 数控直流源的设计 3 抗干扰技术在瓦斯传感器中的应用 3 光谱测试系统中氙灯稳定电源设计 3 交通车辆视频测速技术的研究与实现

3 微波谐振腔微扰测量法在线监测烟支温度密度的研 3 基于 CAN 现场总线的车辆智能数据监控系统 3 智能数据采集与分析系统的设计与实现 3 基于 FPG 的高分辨率雷达图像采集系统的设计 A


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