貝利SYMPHONY系統在湛江發電廠1號機組改造中的應用

陳晉

湛江電力有限公司,廣東湛江524000

貝利SYMPHONY系統在湛江發電廠1號機組改造中的應用

陳晉

湛江電力有限公司,廣東湛江524000

介紹湛江發電廠1號機組DCS控制系統改造情況，論述改造方案的設計及特點，通過分析改造中出現的問題，闡明了產生問題的原因及解決方法。

改造;DCS控制系統

湛江電力有限公司#1機組是300MW燃煤發電機組，投產于1994年，DCS控制系統改造是利用機組大修的機會，對機組的控制系統及其相應的配套設備進行整體改造。

湛江發電廠1號機組DCS改造采用北京貝利公司的ABB-貝利SYMPHONY分散控制系統，改造范圍包括MCS、SCS、DAS、ECS系統。

系統硬件配置為：共設6個操作員站，三臺PGP服務器，1個工程師站，模件柜7個、端子柜19個、跳閘繼電器柜1個、循環水泵房遠程I/O柜1個、電源柜3個、火檢放大器柜1個。

1 美國ABB-貝利公司的Symphony分散控制系統介紹

該系統是美國ABB-貝利公司最新的系統，其基本結構由4部分組成，即系統網絡、PGP服務器、工程師站、現場控制站。操作員站、工程師站、現場控制站作為邏輯意義相同的節點掛接在系統網絡上。

1.1 系統網絡為美國ABB-貝利公司開發的CNET雙冗余環形網，使用的技術：例外報告技術，信息壓縮技術，確認重發技術。每一節點通過相應的傳輸介質，與另外兩個相鄰的節點相連接，最后形成一個閉合的環形網絡結構。數據報告將環繞網絡的所有節點依次傳遞，從信息源節點開始至目的節點，再由目的節點回到原發出信息報告的節點止。網絡速率為10M。PGP服務器和工程師站利用網絡控制板與系統網絡連接，而現場控制站利用主控模件與系統網絡連接。

1.2 現場控制站由主控模塊、智能輸入／輸出模件、電源模件和專用機柜組成，系統由UPS和APS實現雙路供電，主控模塊、電源模件、全部采用雙冗余配置，有模件在線自診斷功能，診斷結果可由操作員站或工程師站的系統畫面顯示。在主控模塊、智能輸入／輸出模件上分別固化實時控制軟件和智能輸入／輸出處理軟件。每個控制站機柜附帶多個端子柜，便于信號電纜接線。實時控制軟件運行在一個嵌入式多任務處理系統中，完成信號轉換與處理、控制運算（項目控制運算周期為250ms）、通信、自診斷、雙主控模塊切換時保持數據一致等功能。智能輸入／輸出處理軟件完成采樣、濾波、模／數轉換、小信號非線性補償、冷端補償、工程單位換算、過程點質量判斷等功能。

1.3 操作員站和工程師站由高可靠工業微機配以外設組成（項目采用戴爾PC機）。操作員站最主要的功能是讓操作員對就地設備進行監控、操作；對生產過程進行監視、調節；為運行工程師、生產工程師、維護工程師提供原始信息，用于分析、優化與指導。所以以下內容為PGP的最基本功能：

（1）采集由控制系統送來的現場模擬量和數字量信號；

（2）在數據庫中存儲數值與狀態；

（3）存儲當前和歷史過程量及計算量；

（4）顯示過程畫面，打印報表；

（5）對被控設備發出指令；

（6）獲取用于顯示和存檔的數據。

采用服務器/客戶機結構；可實現服務器多冗余的自動切換；操作員站有分級別保護措施，只有以正確口令登錄，才能執行相應操作。

工程師站運行Composer系統組態軟件包，軟件運行環境為WINDOWS XP。提供了建立與維護控制系統組態所需的必要功能：控制策略圖形化的開發功能；

公用數據庫的開發與維護功能；

系統資源庫的管理功能；

系統的故障診斷與維護功能；

人系統接口的離線組態功能。

2 系統設計方案

2.1 MCS系統共設計多套自動調節系統，包括：協調控制系統；燃燒控制系統；送風控制系統；引風控制系統；全程給水控制（單、三沖量）系統；左右側一、二、三級減溫控制系統；左右側再熱氣溫控制系統；除氧器水位控制系統；除氧器壓力控制系統；#1～3高加水位控制系統；凝結器水位控制系統

2.2 設計SCS邏輯時盡量采用電廠實際使用中的邏輯，參照原運行規程，并聽取運行人員的意見。這樣做，一方面吸取原有控制邏輯的優點，一方面使運行人員不必改變或較少改變原有的操作習慣。SCS控制范圍包括如下等：#1～4磨順控系統；吹灰順控系統；定排順控系統；重油槍順控系統等

2.3 DAS系統不僅包括傳統的數據采集功能，還包括歷史曲線記錄、事故追憶、SOE記錄及打印等多項功能，利于現場事故分析。所采集的數據除熱工信號外，還包括部分電氣專業數字量、模擬量信號。此次改造拆除了立盤上的小型巡測儀，將測點直接送入Symphony分散控制系統。

2.4 在這次改造中把電氣系統并入了DCS系統。

3 控制功能設計特點

參考在其他電廠成功應用的設計方案，同時考慮到湛江發電廠實際需要，MCS整體控制方案包括：AGC、協調、機跟隨、鍋爐跟隨、手動等多種控制方式；給水泵調節、送引風調節等子回路控制方案；被調量測點選擇及處理方案；MCS與SCS之間信號傳遞及處理方案等。

當機組需要進入協調控制時，可根據機組實際情況，選擇進入不同協調方式，而多種協調方式間的切換是無擾進行的。給水控制系統采用三沖量調節，一、二、三級減溫控制系統采用串級調節。MCS所有重要測點采用雙測點冗余方式，可在操作畫面上人工選擇任一測點作為被調量。

給水泵組、定排電動門組、磨煤機系統設有程控啟停功能。將程控／手動選擇按鈕置程控位，可進行設備順序啟停操作，在程控／手動選擇按鈕置回手動位之前，有關設備不能進行手動操作。在設備本體保護信號發出時，程控指令中斷，執行本體保護指令。如程序執行時間超過規定時間，則顯示執行超時報警，程序中斷。

所有電動機、風機、泵（電動門、電磁閥除外）都設計有設備檢修，禁止操作功能，即如將設備置于設備檢修，被控設備不能由CRT上操作，啟／停指令不能發出，此時在設備檢修畫面中，置于設備檢修位的設備標記變紅。此種功能便于設備檢修。

邏輯設計中，盡量保持原連鎖開關與現連鎖按鈕功能的一致性。連鎖功能定義為設備間的互聯和運行參數異常連鎖， 設備事故跳閘被定義為無DCS停指令輸出而設備停。取DCS系統DO輸出作為實際輸出指令，如設備啟指令已發出，在設備停反饋出現之前，無設備停指令發出，即判為事故跳閘。事故跳閘發生后，設計為按下操作畫面上設備停按鈕復位事故跳閘信號，這與原操作習慣是一致的。此事故跳閘與熱工保護跳閘為兩個不同概念，由此可判斷設備異常跳閘的原因，分清熱工與電氣雙方的責任。

事故跳閘采用常規首出項鎖定邏輯，將首出顯示復位功能設計為設備重新啟動后自動復位，也可由手動按鈕復位。這樣設計，既方便運行人員操作，又保證首出顯示的正確性和實時性。

在操作畫面上為運行人員提供足夠的顯示信息，例如，在主要設備圖標旁提供跳閘首出彈出窗口，便于查找設備跳閘原因，此窗口同時顯示設備啟動許可條件，運行人員可根據提示，在設備啟動前檢查設備情況。MCS中也增加了閉環系統強制切手動原因的首出判斷邏輯，便于事故分析。

4 改造中遇到的問題及解決方法

4.1 機柜接線問題

在系統測試中曾發現執行機構配電機柜內部連線有虛接或錯按現象，經查實為機柜出廠前配線作業不當所致，后將所有內部配線徹底檢查，問題解決。

4.2 給粉機控制問題

在設備運行中，給粉機出現突然啟動，清查因由，原來是變頻器輸出指令電壓為5VDC，因為電纜屏蔽不好，出現了干擾信號：把電纜清理后好了。

4.3 畫面反映時間問題

調試初期，在操作畫面上操作設備時，鼠標動作而操作不了設備，反映給貝利公司，說是PGP系統問題，現在還有這種現象。

4.4 操作員站死機

操作員站CRT在調試初期曾出現死機現象。查原來為信號放大遠傳感器死了，復位后好了。

4.5 報表問題

機組改造后，日報表一直沒法正常運行，查找原因可能為報表文件數設置過小，報表達到文件數后不會自動清除舊的文件，產生不了新的報表文件。

4.6 主參數畫面動態點顯示變化過慢

PGP操作畫面中的動態點顯示偏慢，不利于運行人員監視重要參數，進行組態后，主要參數的刷新變快了，滿足了運行的要求。

4.7 信號翻轉問題

在機組運行中，發生了A送風機動葉從60%開度自動關到0%，一次風機入口調門突然關到0%等事件。查究原因，運行人員沒有操作，有超馳信號發出，再查超馳條件來源控制器組態邏輯沒有記錄到超馳信號發出，就是說在不同控制器間傳送的信號發生了翻轉，使設備動作了。貝利公司專家給出了問題的解決辦法，升級控制器芯片的版本，解決了問題。

結論

此次改造采用分散控制系統，較好地實現了DEH、CCS、MCS、SCS、DAS、ECS多項功能，采用CRT／鼠標或鍵盤操作方式，取消絕大部分常規顯示儀表和手操設備，增加了協調控制、順序控制、電調等功能，提高了機組的自動化程度。經過多年的長期穩定運行，說明改造很成功。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.12.061