基于VB.NET的双碱法脱硫监控系统的设计与开发

李金广 王美灵

(1、中航工程监理（北京）有限公司，北京 100088；2、河南大学，河南 开封 475001)

伴随着我国经济的飞速发展，能源消耗也在逐年不断地增加。虽然水能、核能、风能等清洁能源所占的比重在不断的增大，但是我国是一个以煤炭为主要能源的国家，煤炭一直占我国能源的生产和消耗的70%以上。有关研究数据表明：我国二氧化硫年排放量达居世界首位。主要由二氧化硫排放所致的硫酸型酸雨污染危害面积达国土面积的30%以上，二氧化硫污染已经成为制约我国经济、社会可持续发展的重要因素。

为了控制燃煤所产生的二氧化硫等大气污染物的排放含量，世界各国竞相发展了烟气脱硫技术，其中应用比较广泛的是燃烧后脱硫，即烟气脱硫[1]（简称FGD）。双碱法FGD是一种发展前景很好的脱硫技术，它是湿法烟气脱硫的一种，最常用的是钠钙双碱法脱硫，由于它是采用可溶性的碱性清液作为吸收剂吸收二氧化硫，然后用石灰乳对吸收液进行再生，由于在反应和吸收液处理中，使用了不同类型的碱，故称为双碱法。

1 监控系统构成

本文以某化工企业有240t/h锅炉为研究对象，整个监控系统的基本工作原理为[3]：上位机监控系统实时接收下位机传达的数据，各个监控点的终端监控设备按照控制中心指令采集现场的各种数据以及各设备的运行状态。对于下位机传来的各种数据，上位机监控系统将其存储在数据库中，作为实时记录，便于操作人员的查询和打印。在整个监控系统中，通信系统占着不可或缺的地位，它负责数据的传输，上位机的指令通过通信系统下达到下位机，使下位机执行相应的指令。同时现场工业终端设备把检测的参数通过通信系统上传给上位机监控系统，并通过人机界面显示给操作管理人员。

在本监控系统中，整个系统主要由上位机监控系统、现场工业终端、上下位机的通信系统构成。系统的整体结构如下图所示。

图1 系统图

2 系统总体功能模块设计

通过对化工厂脱硫监控系统特点的了解，为监控系统软件建立了完整的结构模型。该系统主要包括用户管理、运行实时监测、实时信息查询、实时控制管理、数据管理等模块，监控系统软件结构如下图所示。

图2 系统构成

3 监控系统的软件实现

VB.NET是一种现代的面向对象的编程语言。它是微软最新平台技术。VB.NE不但兼有了。NET语言利用开发平台底层的功能，而且兼有了Visual Basic语言的快速开发应用程序的特性。在监控组态软件开发时，为了使现场操作人员操作方便，监控系统全部采用视窗操作。当监控系统处于运行的时候，各控制参数的现实、查询、状态控制、参数调整等能在各自的视窗内完成；并且登录系统后，系统界面内的各窗体在正常运行的情况下，都能够自由切换。这不仅考虑到了操作的快捷性和方便性，而且保证了系统运行的紧凑性和流畅性。

SQL Server2000是微软公司开发的一个关系数据库管理系统，以Transact_SQL作为它的数据库查询和编程语言。基本上，不论是客户机、服务器、多层结构，还是database Web应用程序，SQL Server 2000都扮演着后端数据库的角色。它可以创建数据库、创建数据表、修改数据表结构、建立表间关系和数据的编辑、浏览。无论是采集来的数据信息，还是操作记录和报警记录均能在数据库中存储和备份，还能根据管理者的要求定期提取某个时段的数据记录，并生成数据报表。可以说，SQL Server2000为双碱法脱硫监控系统应用程序提供了数据汇总与管理的支持。无论是采集来的数据信息，还是操作记录和报警纪录均能在数据库中存储和备份，同时能根据管理者的要求提取某个时期、时段的数据、记录，并生成定期的数据报表。

4 各模块功能

4.1 用户管理

用户管理功能主要包括用户登录、密码维护、用户退出和权限管理四项功能。当操作人员启动监控系统时，首先需要正确输入自己的用户名和密码，同时可以根据不同操作人员级别设置不同的用户名和密码，这样便于不同操作权限的人员在设备运行的时候，能独立的记录设备运行的工况，互不干涉。

4.2 数据实时监测

计算机监控系统可以使运行人员通过界面对主设备的运行状态进行实时监视。在本监控系统中，实时需要的数据监测包括实时的数据采集和数据传输。实时的数据采集是通过检测传感器及仪表对化工厂的设备参数（PH值、压力、流量、液位、温度、电流等）、运行状态进行数据的采集。实时数据传输是指监测数据、操作人员需要的数据、报警状态数据快速的传送到上位机。

4.3 数据查询与显示

控制室的操作人员通过点击电脑显示屏上不同的菜单选项，便可以方便的在显示器上直观的观察到监控系统中各个设备的运行状况及其参数，如设备运行状况、历史曲线、越线报警等LCD监视。

4.4 实时控制管理

实时控制管理功能是操作人员在中心控制室里根据监控组态界面实现对现场的电石渣液出口的流量、计量泵计量的调节、搅拌器的启、停状态等设备的进行远程的控制。远端的现场设备接收上位机的指令，并执行相应的命令操作，同时把本身的运行参数上传回上位机；同时当远端设备出现异常时，上位机能够中断当前的工作，并完成报警、设备自保及异常数据的传递。

4.5 图形绘制功能

图形绘制功能是计算机监控系统的主要功能，在实时监控时，要求监控系统能以曲线图、棒图等形式直观地显示采集到的各种设备参数，这样便于工作人员一目了然地观察到设备运行的趋势及状况。

4.6 数据库管理

数据库是监控系统管理的一个重要组成部分。数据库按其性质分类，可以分为实时数据库和历史数据库两大类。根据系统实际工程的需要，对其各种记录不能予以改动。数据库中也存放着所有操作记录、报警记录、可供随时查询。同时，利用数据库的报表生成功能，可根据工作人员的需要按不能的时间周期，如年、月、周、日等自动生成各种报表。

4.7 优化运行

根据系统实际对出口澄清水pH值的控制，来达到原料消耗的自动调节，设计了模糊PID算法对系统进行优化。运用此方法，使化工厂脱硫系统的运行更加经济和高效。

结语

基于VB.NET的双碱法脱硫监控系统人机界面友好，系统监控功能全面。本系统采用VB. NET编程语言与SQL Server2000数据库来设计，使监控系统具有良好的稳定性和扩展性。随着社会不断的进步和发展，双碱法监控系统将会应用到各个领域中，双碱法脱硫监控系统的建立，大大提高了企业自动化水平和企业现代化管理水平，同时改善了生态环境，社会、经济效益显著。

[1]种秦.燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例[M].北京：化学工业出版社.2002.

[2]李玉平，谭天恩.双碱法烟气脱硫的基础研究[J].重庆环境科学.1999，21（5）.

[3]周云龙，孙斌.锅炉水循环在线监测系统原理及其应用[M].北京：科学出版社.2006.

[4]刘勃，臧桂鹏.Visual Basic.NET编程基础与实例教程 [M].西安：西安电子科技大学出版社，2002.

[5]曹晓满，王祖武，李超，陈列子.PH值对双碱法脱硫效果和运行的影响 [J].环境科学与技术，2006，29（1）.