分布式控制系統在中小型電廠中的應用

　　黑河市熱電廠6#、7#、8#爐是東方鍋爐廠生產的75噸循環流化床沸騰爐，4#、5#機是武漢汽輪機廠生產的15MW機組，鍋爐部分采用螺旋給煤機直供的燃煤爐，機組是背壓供熱的熱電機組。其熱工自動控制系統是采用上海新華自動化工程公司的XDPS2.0系統，該系統分為數據采集系統（DAS）、模擬量控制系統（MCS）、順序控制系統（SCS）三個部分，以保證機組在正常運行和啟、停等各種工況下能夠安全、經濟、穩定地運行。
　　
　　一、系統結構
　　
　　XDPS2.0系統硬件及網絡包括兩臺工程師站（1#）、四臺操作員站、10臺現場控制站和一臺歷史數據站組成，各個站點由高速系統網絡SNET連為一體。工程師站為兩臺PⅢ微機，配有XDPS2.0離線組態軟件和XDPS2.0在線運行軟件以及一些實用的工具軟件。通過工程師站的組態平臺，可生成現場監測、實時控制和系統管理所需要的數據、圖形報表，通過系統網絡把數據下裝到操作員站和現場控制站，它同時具有操作員站的全部功能。
　　
　　二、系統主要功能
　　
　　系統主要功能分三個部分：
　　1、DAS部分的功能。DAS將整個機組各種實時模擬量參數（包括壓力、溫度、流量、液位、電氣量），開關量（包括開關、閥門位置），以及設備運行方式（啟、停、聯鎖等）進行周期性掃描或中斷請求采集。過程變量可以是采樣輸入的一次參數、二次參數或派生參數以及設備運行狀態。過程變量的處理包括對模擬量的數字濾波、正確性判斷、非線性校正、工程量轉換等，以及對開關量的狀態、運作確認、運作時間記錄和相應變態處理。DAS部分連接了1000個模擬量輸入、500個開關量輸入、50個中斷型開關量（SOE）輸入，其信號的采集、轉換和處理分配在10#站-14#站之間，DAS部分的功能除現場實時信號的采集、轉換和處理外，還具有參數越限和事件報警及打印、報表打印、事故順序記錄和事故追憶打印、人工數據錄入、二次參數計算、歷史數據保存和查詢以及豐富多樣的顯示畫面供監視。此外，DAS還具有操作指導，報警分析和故障定位以及異機通訊等功能。
　　2、模擬量控制部分的功能。下面以給水（汽泡水位）控制系統為例來簡述一下XDPS2.0系統的控制功能。該系統的主要控制測點有：汽包水位（左、右）AI：該信號為汽包平衡管水位和汽包壓力一起構成汽包水位的計算值。汽包壓力AI：用于計算機汽包水位實際值。汽包水位設定值OP：在自動調節時作為汽包水位的目標控制指令。給水流量AI：給水流量直接反饋信號。給水溫度AI：用以對給水流量反饋信號的校正。主汽流量（左、右）AI：該信號為主汽管到實際測量的實際值，與主汽壓力、主汽溫度一起構成主汽流量的計算值。主汽溫度AI：用于計算主汽流量的實際值。主汽壓力AI：用于計算主汽流量的實際值。低負荷給水調節閥控制指令AO：對低負荷給水調節閥的控制驅動指令。給水泵勺管控制指令AO：對給水泵勺管的控制驅動指令。給水泵狀態監視DI：對給水泵跳閘與否的監視信號，形成系統保護邏輯和運行狀態的改變。硬手操狀態指令DI：對外回路硬手操是否投入自動的監視信號，使控制回路和硬手操協調工作。首先，根據經驗公式：利用XDPS2.0系統中的計算公式模塊進行主汽流量、給水流量、汽包水位的補償計算，用來消除現場環境、測量方法和測量工具帶來的誤差。其次，按照給水控制方框圖，利用XDPS2.0系統提供的組態語言——功能塊圖進行編輯和編譯。先把計算公式計算出的汽泡水位信號引入主PID，然后，該信號與給定值（主PID內給定）做一個偏差報警處理（是算法塊PID的一個屬性），報警信號送給一個中間量點；再把主汽流量信號作為前饋，把給水流量信號作為反饋加入副調節器，把主調節器的輸出作為副調節器的串級輸入；最后，把副調節器的輸出送給軟手操器，軟手操器輸出（經過函數變化）作為DCS的輸出與外回路的硬手操器相聯系。第三，根據實際的邏輯關系，利用XDPS2.0系統的梯形圖語言編輯各個邏輯量點間的邏輯關系，把結果賦給有關的開關，完成對整個控制過程的監視、操作和控制。負荷大于30%且硬手操未手動時三沖量投入；硬手操手動、軟手操手動或負荷小于30%，三沖量PID跟蹤；硬手操手動軟手操切手動；汽包水位信號品質壞，汽包壓力信號品質壞，水位設定值偏大，閥位反饋值偏大，給水流量信號品質壞，給水溫度信號品質壞，滿足其中任何一個條件，軟手操切手動，硬手操切手動。第四，把上述過程中用到的中間數值量點和邏輯量點在本站的數據庫中進行編輯。最后分別進行編譯，編譯成功后，利用XDPS2.0系統的系統管理進行數據的下裝工作。這樣就完成了鍋爐給水控制的離線組態工作。
　　3、電動門控制功能。XDPS2.0系統可以方便的進行電動門的操作。XDPS2.0系統提供的梯形圖語言可以方便的實現電動門的控制邏輯關系，并可方便的在軟件上實現電動門的超時保護，開關的互鎖以及電動門的各種報警狀態。
　　
　　三、結束語
　　
　　利用XDPS2.0系統生成的中小型DCS系統人機界面友好，功能靈活，操作簡單，測量數據準確，安裝方便。能實時檢測各運行參數，使操作人員直觀、方便地掌握本體設備的運行狀態，指導運行人員合理操作、管理和調度機組設備，既可發揮人的主觀能動性，又能對現有工況進行客觀具體的分析和研究；系統可以在線組態并進行下裝，現場控制站的I/O插件可以帶電拔插，有冗余的插件還能夠自動進行無擾切換，這為檢修和維護帶來了極大的方便；采用的冗余總線雙網結構及串型的現場CAN總線結構又大大地提高了系統的安全性和可靠性，這也便于系統的開放和擴展。系統的性能價格比高，便于擴充，便于改造，對于我國的中小型電廠的自動化建設具有一定的推廣價值。
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