分布式控制系统在中小型电厂中的应用

来源:用户上传      作者: 张　贺

　　黑河市热电厂6#、7#、8#炉是东方锅炉厂生产的75吨循环流化床沸腾炉，4#、5#机是武汉汽轮机厂生产的15MW机组，锅炉部分采用螺旋给煤机直供的燃煤炉，机组是背压供热的热电机组。其热工自动控制系统是采用上海新华自动化工程公司的XDPS2.0系统，该系统分为数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）三个部分，以保证机组在正常运行和启、停等各种工况下能够安全、经济、稳定地运行。
　　
　　一、系统结构
　　
　　XDPS2.0系统硬件及网络包括两台工程师站（1#）、四台操作员站、10台现场控制站和一台历史数据站组成，各个站点由高速系统网络SNET连为一体。工程师站为两台PⅢ微机，配有XDPS2.0离线组态软件和XDPS2.0在线运行软件以及一些实用的工具软件。通过工程师站的组态平台，可生成现场监测、实时控制和系统管理所需要的数据、图形报表，通过系统网络把数据下装到操作员站和现场控制站，它同时具有操作员站的全部功能。
　　
　　二、系统主要功能
　　
　　系统主要功能分三个部分：
　　1、DAS部分的功能。DAS将整个机组各种实时模拟量参数（包括压力、温度、流量、液位、电气量），开关量（包括开关、阀门位置），以及设备运行方式（启、停、联锁等）进行周期性扫描或中断请求采集。过程变量可以是采样输入的一次参数、二次参数或派生参数以及设备运行状态。过程变量的处理包括对模拟量的数字滤波、正确性判断、非线性校正、工程量转换等，以及对开关量的状态、运作确认、运作时间记录和相应变态处理。DAS部分连接了1000个模拟量输入、500个开关量输入、50个中断型开关量（SOE）输入，其信号的采集、转换和处理分配在10#站-14#站之间，DAS部分的功能除现场实时信号的采集、转换和处理外，还具有参数越限和事件报警及打印、报表打印、事故顺序记录和事故追忆打印、人工数据录入、二次参数计算、历史数据保存和查询以及丰富多样的显示画面供监视。此外，DAS还具有操作指导，报警分析和故障定位以及异机通讯等功能。
　　2、模拟量控制部分的功能。下面以给水（汽泡水位）控制系统为例来简述一下XDPS2.0系统的控制功能。该系统的主要控制测点有：汽包水位（左、右）AI：该信号为汽包平衡管水位和汽包压力一起构成汽包水位的计算值。汽包压力AI：用于计算机汽包水位实际值。汽包水位设定值OP：在自动调节时作为汽包水位的目标控制指令。给水流量AI：给水流量直接反馈信号。给水温度AI：用以对给水流量反馈信号的校正。主汽流量（左、右）AI：该信号为主汽管到实际测量的实际值，与主汽压力、主汽温度一起构成主汽流量的计算值。主汽温度AI：用于计算主汽流量的实际值。主汽压力AI：用于计算主汽流量的实际值。低负荷给水调节阀控制指令AO：对低负荷给水调节阀的控制驱动指令。给水泵勺管控制指令AO：对给水泵勺管的控制驱动指令。给水泵状态监视DI：对给水泵跳闸与否的监视信号，形成系统保护逻辑和运行状态的改变。硬手操状态指令DI：对外回路硬手操是否投入自动的监视信号，使控制回路和硬手操协调工作。首先，根据经验公式：利用XDPS2.0系统中的计算公式模块进行主汽流量、给水流量、汽包水位的补偿计算，用来消除现场环境、测量方法和测量工具带来的误差。其次，按照给水控制方框图，利用XDPS2.0系统提供的组态语言――功能块图进行编辑和编译。先把计算公式计算出的汽泡水位信号引入主PID，然后，该信号与给定值（主PID内给定）做一个偏差报警处理（是算法块PID的一个属性），报警信号送给一个中间量点；再把主汽流量信号作为前馈，把给水流量信号作为反馈加入副调节器，把主调节器的输出作为副调节器的串级输入；最后，把副调节器的输出送给软手操器，软手操器输出（经过函数变化）作为DCS的输出与外回路的硬手操器相联系。第三，根据实际的逻辑关系，利用XDPS2.0系统的梯形图语言编辑各个逻辑量点间的逻辑关系，把结果赋给有关的开关，完成对整个控制过程的监视、操作和控制。负荷大于30%且硬手操未手动时三冲量投入；硬手操手动、软手操手动或负荷小于30%，三冲量PID跟踪；硬手操手动软手操切手动；汽包水位信号品质坏，汽包压力信号品质坏，水位设定值偏大，阀位反馈值偏大，给水流量信号品质坏，给水温度信号品质坏，满足其中任何一个条件，软手操切手动，硬手操切手动。第四，把上述过程中用到的中间数值量点和逻辑量点在本站的数据库中进行编辑。最后分别进行编译，编译成功后，利用XDPS2.0系统的系统管理进行数据的下装工作。这样就完成了锅炉给水控制的离线组态工作。
　　3、电动门控制功能。XDPS2.0系统可以方便的进行电动门的操作。XDPS2.0系统提供的梯形图语言可以方便的实现电动门的控制逻辑关系，并可方便的在软件上实现电动门的超时保护，开关的互锁以及电动门的各种报警状态。
　　
　　三、结束语
　　
　　利用XDPS2.0系统生成的中小型DCS系统人机界面友好，功能灵活，操作简单，测量数据准确，安装方便。能实时检测各运行参数，使操作人员直观、方便地掌握本体设备的运行状态，指导运行人员合理操作、管理和调度机组设备，既可发挥人的主观能动性，又能对现有工况进行客观具体的分析和研究；系统可以在线组态并进行下装，现场控制站的I/O插件可以带电拔插，有冗余的插件还能够自动进行无扰切换，这为检修和维护带来了极大的方便；采用的冗余总线双网结构及串型的现场CAN总线结构又大大地提高了系统的安全性和可靠性，这也便于系统的开放和扩展。系统的性能价格比高，便于扩充，便于改造，对于我国的中小型电厂的自动化建设具有一定的推广价值。
　　（作者单位：黑河市热电厂）

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