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西門子Power Plant Automation DCS System系統(tǒng)的應(yīng)用實例

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上海熠天自動化工程有限公司
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機組狀況
        某廠技改工程規(guī)劃容量為2×135MW循環(huán)流化床機組，單元制系統(tǒng)。鍋爐是哈鍋產(chǎn)440T/h超高壓、固態(tài)排渣循環(huán)流化床鍋爐。汽機是上汽輪機廠產(chǎn)N135-13.24/535/535型超高壓、雙排汽反動凝汽式汽輪機。發(fā)電機是上汽輪發(fā)電機廠產(chǎn)QFS-135-2雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機。
        分布式控制系統(tǒng)(DCS)采用西門子Siemens Power Plant Automation DCS System_PS系統(tǒng)，DCS的監(jiān)控范圍包括鍋爐控制和保護、除氧給水、汽溫調(diào)節(jié)、汽機、電氣和電氣公用系統(tǒng)等。

系統(tǒng)簡介
        Siemens Power Plant Automation DCS System_PS是西門子推出的新一代全集成自動化的過程控制系統(tǒng)(Siemens Power Plant Automation DCS System)加電站解決方案(PS)。它具有PROFIBUS現(xiàn)場總線、開放式結(jié)構(gòu)、高速度控制器、兼容老系統(tǒng)、客戶/服務(wù)器構(gòu)架等特點。使用統(tǒng)一的組態(tài)軟件、通訊和數(shù)據(jù)庫能把各種類型的SIMATIC產(chǎn)品集成在系統(tǒng)中?？筛鶕?jù)需要從單用戶小系統(tǒng)到多用戶大系統(tǒng)靈活配置和擴展。熱備冗余CPU采用西門子的事件同步技術(shù)，占用資源少，響應(yīng)快。

系統(tǒng)配置
        本項目單臺DCS系統(tǒng)配置如下圖所示。

        系統(tǒng)配置了6對AS分別承擔(dān)鍋爐的燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、故障安全保護系統(tǒng)、汽機系統(tǒng)、汽機電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和公用系統(tǒng)系統(tǒng)等的調(diào)節(jié)、順控和數(shù)據(jù)采集等任務(wù)。配置了2臺冗余服務(wù)器、和6臺操作員站和1臺工程師站。

        冗余的PROFIBUS現(xiàn)場總線聯(lián)接AS和ET200M。為節(jié)約補償電纜，在鍋爐爐頂設(shè)1臺ET200M溫度測量遠程柜，在汽機側(cè)設(shè)1臺ET200M溫度測量遠程柜。系統(tǒng)模件采用熱插拔結(jié)構(gòu)。

        工廠總線采用100M快速工業(yè)以太網(wǎng)。工廠總線連接AS、服務(wù)器、工程師站和主時鐘。該網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)備的時鐘都與主時鐘同步。為保證zui大冗余性，采用全雙工100M光纖交換模件OSM組成環(huán)網(wǎng)，每個OSM有6個AUI接口按冗余原則連接設(shè)備，以保證任一個網(wǎng)絡(luò)部件損壞都不中斷系統(tǒng)運行。

        終端總線采用100M快速以太網(wǎng)。終端總線聯(lián)接2臺WinNT服務(wù)器，6臺客戶機操作員站。2臺服務(wù)器冗余設(shè)置，1臺服務(wù)器正常工作，1臺處于后備狀態(tài)。后備服務(wù)器與主服務(wù)器的報警信息和歷史文檔保持相同。

        選用熱備冗余型自動化處理單元AS41XH。常規(guī)的AS數(shù)量的選用是根據(jù)模擬量控制、順序控制、數(shù)據(jù)采集等控制對象來劃分，再根據(jù)每個控制對象類型的測點數(shù)決定AS數(shù)量。

        本系統(tǒng)由于使用了大容量、高速度AS，順序控制和數(shù)據(jù)采集相對于模擬量控制來說對占用AS的處理時間要小得多，根據(jù)工藝設(shè)備組來劃分AS，這樣對設(shè)計、調(diào)試、維修和降低成本都有利。

        鍋爐燃燒部分AS控制和數(shù)據(jù)采集對象包括：一次風(fēng)、二次風(fēng)、高壓流化風(fēng)、回料閥、冷渣器、燃燒室密相區(qū)壓力、石灰石輸送風(fēng)機、引風(fēng)機等。

        故障安全AS 控制和數(shù)據(jù)采集對象包括：床上燃燒器、給煤機閘門、旋轉(zhuǎn)給料閥、給煤、石灰石給料等。

        除氧和汽水部分AS 控制對象包括：過熱器、再熱器的蒸汽溫度、電動調(diào)速泵、給水電動門、汽包緊急放水門和下降管電動門等、水冷壁下集箱電動門、除氧器水位、汽包連排等。

        汽機部分AS控制對象包括：高加和低加水位、高旁和低旁蒸汽壓力、凝結(jié)水泵、水環(huán)真空泵、工業(yè)水泵、冷卻水泵、頂軸油泵、發(fā)電機轉(zhuǎn)子和定子冷卻水壓力及流量。

        汽機電液調(diào)節(jié)部分AS的控制和采集對象包括：汽機轉(zhuǎn)速、軸震等。

        電氣和公用系統(tǒng)AS底控制對象包括：有載調(diào)壓、同期投切、發(fā)電機滅磁、AVR手自動、主變隔離開關(guān)、發(fā)變組、啟/備變110KV隔離開關(guān)和DL、6KV A各分支DL、低壓各段開關(guān)。發(fā)電機電壓和電流及功率、勵磁回路、發(fā)變組電壓和電流及功率、110KV和6KV電壓和電流、啟備變、高廠變、220V直流、UPS、低壓公用變等。

        I/O 模塊類型：SM321開關(guān)量輸入、SM322 開關(guān)量輸出、SM331 毫安和熱電阻及熱電偶、SM332 模擬量輸出、FM326 故障安全輸出、F M 3 5 0 計數(shù)器、FM355 閉環(huán)控制模件等。從I/O 模板向上部分包括電源都冗余。

電站解決方案
        除了系統(tǒng)基本的邏輯和運算功能塊外，該方案增加了西門子發(fā)電集團針對電站控制的電站解決方案PS 庫，包括操作面板和AS 控制塊，適應(yīng)電站的各種控制對象。共有電機、閥門、執(zhí)行機構(gòu)、汽包水位補償、蒸汽壓力補償、非線性濾波器、三取二等20 多種。組態(tài)方便，操作簡單，信息詳細。
        其典型應(yīng)用畫面如下圖：

        設(shè)備操作面板?？蛇M行手/自動、手操、檢修、權(quán)限鎖定、開/閉環(huán)、調(diào)節(jié)參數(shù)設(shè)定等操作。有故障指示、報警信息、開關(guān)過程、閥位和調(diào)節(jié)參數(shù)顯示等功能。可以顯示順控功能快的內(nèi)部邏輯，縮短啟動時間。

        AS控制塊功能齊全，*的閉環(huán)調(diào)節(jié)功能塊組針對電站汽溫、汽壓、給水和協(xié)調(diào)等控制設(shè)計，有出錯、壞值、報警等診斷功能，簡化了組態(tài)。

        *的報警功能。在畫面頂部有滾動的報警提示條?？稍谌魏螘r間調(diào)用三個級別的報警畫面。畫面中每臺設(shè)備的圖符上有浮動的報警狀態(tài)。打開設(shè)備面板后有詳細的報警信息。

        報表和數(shù)據(jù)記錄功能?？纱蛴“鄨?、日報、月報、事故追憶和SOE等報表。歷史數(shù)據(jù)可存儲到光盤或磁帶等介質(zhì)上。

小結(jié)
        系統(tǒng)自投運以來，運行可靠，抗*力強，未發(fā)生DCS原因跳機情況。

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