鍋爐吹灰器PLC控制系統改DCS控制系統

馬勝

摘 要：茂名臻能熱電有限公司#5鍋爐吹灰PLC控制系統系美國戴夢德公司2001年產品，已投入運行十幾年，設備老化現象嚴重（如PLC通訊不暢、DO輸出通道失控、程序混亂等），且因為設備型號較為陳舊，許多備品已無法購買，作為2013年#5爐脫硝系統改造的配套項目，需要在脫硝反應區增加12只吹灰器，但原PLC軟件組態不開放，邏輯組態和修改畫面困難，系統已無法增容擴展，經過研究論證，決定將戴夢德公司的PLC控制系統改為DCS系統控制。

關鍵詞：吹灰器；PLC；改造；DCS控制系統

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A

1 改造前設備狀況及改造方案

1.1 改造前設備狀況

#5機組吹灰PLC控制系統改造前采用美國戴夢德公司產品，型號為PC-E984-265，是一種用于操作和監測鍋爐吹灰設備的PLC控制器，用于控制42臺IR吹灰器（短吹），18臺IK吹灰器（長吹），4臺空預器吹灰器，6臺電動門及2臺壓力氣動調閥。它是一個分布式系統，由OIU（操作員接口裝置）和BIU（吹灰器輸入、輸出接口裝置）兩個主要部件組成。OIU安裝在控制室，包括鍵盤、控制器、顯示器，BIU安裝在電子間，BIU有220VAC輸出和24VDC輸入電路，有直流模擬輸入。但由于PLC控制器設備老化現象嚴重，DO輸出模塊無故失控，程序混亂現象經常發生，鍋爐吹灰器無法正常運行，造成爐管結焦而引起過熱汽溫升高，鍋爐出力下降等不良現象，從而影響鍋爐的安全和經濟運行。

1.2 改造方案

改造后的吹灰器控制系統由上海新華控制有限公司的DCS實現，通過DCS通訊卡并入原#5爐輸灰控制系統，在原輸灰操作員站上實現操作、顯示、報警等功能。保留原有BIU柜及吹灰動力柜，并新增1只脫硝吹灰器動力柜。

2 吹灰系統構成和功能

整套吹灰系統包括2只DCS機柜、1只BIU柜、3只吹灰器動力柜及新增1只脫硝吹灰器動力柜都安裝在控制電子間。現場原有設備：2臺吹灰主蒸汽閥、1臺輔助蒸汽閥、3臺疏水閥，64臺鍋爐吹灰器；現現場新增設備：1臺脫硝反應區吹灰主蒸汽閥、1臺疏水閥12臺吹灰器。

2.1 對操作畫面的設置如下：

2.1.1 參照原吹灰器的操作界面作部分修改，中央為吹灰器在鍋爐上分布的展開示意圖，共分為三個操控區域：左側為本體吹灰器操控區，右上為省煤器吹灰器操控區，右下為空預器吹灰器操控區。其中，IR01～IR42為短行程吹灰器；IK01～IK12為長行程吹灰器；IKEL1～IKEL8為省煤器長行程吹灰器；IKAH1～IKAH4為空預器長行程吹灰器。畫面的下部為其他操作畫面選擇按鈕及系統狀態報警框。脫硝反應區吹灰器操作畫面另單獨設置。

2.1.2 吹灰系統分手動、程控兩種狀態。手動時，可以對任何閥門、吹灰器單獨進行操作。為便于檢修，在手動狀態下又設置了遠方、就地兩種形式，使檢修人員能夠在現場試驗吹灰器。程控時，根據實際情況選擇吹灰區域、吹灰方式（單吹、對吹）和需屏蔽的吹灰器后，執行順序吹灰。程序吹灰可以中途暫停、提前結束，控制系統還可根據MFT動作、蒸汽壓力異常、吹灰啟動失敗、吹灰器過流、過載、吹灰超時等異常情況提供必要的報警及聯鎖，以保護設備的安全。

2.1.3 左側吹灰器電流：顯示分布在左前墻的吹灰器運行時的電流值。

2.1.4 右側吹灰器電流：顯示分布在右后墻的吹灰器運行時的電流值。

2.1.5 左側吹灰器過載：顯示分布在左前墻的過載吹灰器。

2.1.6 右側吹灰器過載：顯示分布在右后墻的過載吹灰器

2.1.7 現場吹灰器到DCS柜的反饋信號共有以下幾點：

左側吹灰器IR、IK前進：Gl；后退：El；過載：Hl

右側吹灰器IR、IK前進：G2；后退：E2；過載：H2

空預器吹灰器IKAH1、3前進：G3；后退：E3；過載：H3

空預器吹灰器IKAH2、4前進：G4；后退：E4；過載：H4

省煤器吹灰器IKEL1、2、6、7前進：G5；后退：E5；過載：H5

省煤器吹灰器IKEL3、4、5、8前進：G6；后退：E6；過載：H6

2.2 對吹灰控制邏輯設計

本體吹灰器控制

由于原單臺吹灰器到DCS機柜的指令信號僅有啟動指令，反饋信號也僅有前進、后退、過載三個，而且是左側吹灰器組共用信號、右側吹灰器組共用信號，沒有單臺到位反饋。這就給程序設計帶來一定的困難，必須根據現有反饋信號實現對吹灰器的正常完成、過載，故障處理等情況的判斷。

2.2.1 吹灰器正常、異常的邏輯判斷

對正常完成的判斷是：取吹灰器后退信號的邏輯非，即下降沿產生一個0.5秒脈沖，此信號作為吹灰正常完成。具體到每臺吹灰器則以該吹灰器指令發出，RS觸發器保持該指令，直到吹灰正常完成信號（后退信號消失）來復位該指令，然后取邏輯非延時2s作為該吹灰器的正常完成判斷。

對啟動失敗的判斷是：單臺吹灰器指令發出后，在20s內前進信號沒來，即認為該吹灰器啟動失敗。

對過載的判斷是：單臺吹灰器指令發出后，出現過載信號，即認為該吹灰器過載。

2.2.2 吹灰器順控邏輯

鍋爐吹灰順控邏輯又分為本體吹灰順控邏輯、本體短吹順控邏輯、本體長吹順控邏輯、省煤器吹灰順控邏輯以及空預器吹灰順控邏輯。本體吹灰順控邏輯設計，包括開吹灰疏水閥和減壓閥，開進汽門疏水5min后關疏水門，然后開始走短吹順控和長吹順控。

在短吹順控邏輯中，當對吹的兩臺吹灰器正常完成吹灰后，順控會自動執行下一步，如果發生過載等異常情況，吹灰順控會中斷，直到消除過載信號，觸發主畫面上的吹灰繼續，順控程序才會繼續在當前步驟往下執行。

為防止過載或者異常的吹灰器造成整個吹灰順控無法執行，增加了屏蔽吹灰器的功能，當吹灰器屏蔽后，吹灰順控會自動忽略該吹灰器，不發指令，繼續執行其余步驟。

長吹灰器動作原理與短吹灰器基本一樣，只是由于其機構龐大，保護措施相對要完善一些。例如，對過流、蒸汽壓力等情況，必須將長吹灰器退回，防止燒壞。

空預器吹灰包括AH1～AH4四臺吹灰器，AH1、AH2兩臺舊吹灰器動作原理與IK長吹灰器一樣，而AH3、AH4兩臺吹灰器是步退式吹灰，既可以使用蒸汽吹灰，也可以用高壓沖洗水沖洗，因此控制邏輯需增加沖洗泵及水泵閥控制。

2.2.3 脫硝反應區吹灰器控制邏輯

由于脫硝反應區吹灰器有單獨前進到位及后退到位信號，對其邏輯設計簡單明了，在此不作敘述。

結語

茂名臻能熱電有限公司#5鍋爐吹灰PLC控制系統改為DCS控制系統后，消除了原PLC控制程序混亂、輸出模塊不受控制等缺陷，實現了新舊系統的兼容和對接，使用效果良好，為同類系統的改造提供一個在參考。

參考文獻

[1]吹灰控制系統在DCS系統中的設計實現[Z].中國自動化網.endprint

摘 要：茂名臻能熱電有限公司#5鍋爐吹灰PLC控制系統系美國戴夢德公司2001年產品，已投入運行十幾年，設備老化現象嚴重（如PLC通訊不暢、DO輸出通道失控、程序混亂等），且因為設備型號較為陳舊，許多備品已無法購買，作為2013年#5爐脫硝系統改造的配套項目，需要在脫硝反應區增加12只吹灰器，但原PLC軟件組態不開放，邏輯組態和修改畫面困難，系統已無法增容擴展，經過研究論證，決定將戴夢德公司的PLC控制系統改為DCS系統控制。

關鍵詞：吹灰器；PLC；改造；DCS控制系統

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A

1 改造前設備狀況及改造方案

1.1 改造前設備狀況

#5機組吹灰PLC控制系統改造前采用美國戴夢德公司產品，型號為PC-E984-265，是一種用于操作和監測鍋爐吹灰設備的PLC控制器，用于控制42臺IR吹灰器（短吹），18臺IK吹灰器（長吹），4臺空預器吹灰器，6臺電動門及2臺壓力氣動調閥。它是一個分布式系統，由OIU（操作員接口裝置）和BIU（吹灰器輸入、輸出接口裝置）兩個主要部件組成。OIU安裝在控制室，包括鍵盤、控制器、顯示器，BIU安裝在電子間，BIU有220VAC輸出和24VDC輸入電路，有直流模擬輸入。但由于PLC控制器設備老化現象嚴重，DO輸出模塊無故失控，程序混亂現象經常發生，鍋爐吹灰器無法正常運行，造成爐管結焦而引起過熱汽溫升高，鍋爐出力下降等不良現象，從而影響鍋爐的安全和經濟運行。

1.2 改造方案

改造后的吹灰器控制系統由上海新華控制有限公司的DCS實現，通過DCS通訊卡并入原#5爐輸灰控制系統，在原輸灰操作員站上實現操作、顯示、報警等功能。保留原有BIU柜及吹灰動力柜，并新增1只脫硝吹灰器動力柜。

2 吹灰系統構成和功能

整套吹灰系統包括2只DCS機柜、1只BIU柜、3只吹灰器動力柜及新增1只脫硝吹灰器動力柜都安裝在控制電子間。現場原有設備：2臺吹灰主蒸汽閥、1臺輔助蒸汽閥、3臺疏水閥，64臺鍋爐吹灰器；現現場新增設備：1臺脫硝反應區吹灰主蒸汽閥、1臺疏水閥12臺吹灰器。

2.1 對操作畫面的設置如下：

2.1.1 參照原吹灰器的操作界面作部分修改，中央為吹灰器在鍋爐上分布的展開示意圖，共分為三個操控區域：左側為本體吹灰器操控區，右上為省煤器吹灰器操控區，右下為空預器吹灰器操控區。其中，IR01～IR42為短行程吹灰器；IK01～IK12為長行程吹灰器；IKEL1～IKEL8為省煤器長行程吹灰器；IKAH1～IKAH4為空預器長行程吹灰器。畫面的下部為其他操作畫面選擇按鈕及系統狀態報警框。脫硝反應區吹灰器操作畫面另單獨設置。

2.1.2 吹灰系統分手動、程控兩種狀態。手動時，可以對任何閥門、吹灰器單獨進行操作。為便于檢修，在手動狀態下又設置了遠方、就地兩種形式，使檢修人員能夠在現場試驗吹灰器。程控時，根據實際情況選擇吹灰區域、吹灰方式（單吹、對吹）和需屏蔽的吹灰器后，執行順序吹灰。程序吹灰可以中途暫停、提前結束，控制系統還可根據MFT動作、蒸汽壓力異常、吹灰啟動失敗、吹灰器過流、過載、吹灰超時等異常情況提供必要的報警及聯鎖，以保護設備的安全。

2.1.3 左側吹灰器電流：顯示分布在左前墻的吹灰器運行時的電流值。

2.1.4 右側吹灰器電流：顯示分布在右后墻的吹灰器運行時的電流值。

2.1.5 左側吹灰器過載：顯示分布在左前墻的過載吹灰器。

2.1.6 右側吹灰器過載：顯示分布在右后墻的過載吹灰器

2.1.7 現場吹灰器到DCS柜的反饋信號共有以下幾點：

左側吹灰器IR、IK前進：Gl；后退：El；過載：Hl

右側吹灰器IR、IK前進：G2；后退：E2；過載：H2

空預器吹灰器IKAH1、3前進：G3；后退：E3；過載：H3

空預器吹灰器IKAH2、4前進：G4；后退：E4；過載：H4

省煤器吹灰器IKEL1、2、6、7前進：G5；后退：E5；過載：H5

省煤器吹灰器IKEL3、4、5、8前進：G6；后退：E6；過載：H6

2.2 對吹灰控制邏輯設計

本體吹灰器控制

由于原單臺吹灰器到DCS機柜的指令信號僅有啟動指令，反饋信號也僅有前進、后退、過載三個，而且是左側吹灰器組共用信號、右側吹灰器組共用信號，沒有單臺到位反饋。這就給程序設計帶來一定的困難，必須根據現有反饋信號實現對吹灰器的正常完成、過載，故障處理等情況的判斷。

2.2.1 吹灰器正常、異常的邏輯判斷

對正常完成的判斷是：取吹灰器后退信號的邏輯非，即下降沿產生一個0.5秒脈沖，此信號作為吹灰正常完成。具體到每臺吹灰器則以該吹灰器指令發出，RS觸發器保持該指令，直到吹灰正常完成信號（后退信號消失）來復位該指令，然后取邏輯非延時2s作為該吹灰器的正常完成判斷。

對啟動失敗的判斷是：單臺吹灰器指令發出后，在20s內前進信號沒來，即認為該吹灰器啟動失敗。

對過載的判斷是：單臺吹灰器指令發出后，出現過載信號，即認為該吹灰器過載。

2.2.2 吹灰器順控邏輯

鍋爐吹灰順控邏輯又分為本體吹灰順控邏輯、本體短吹順控邏輯、本體長吹順控邏輯、省煤器吹灰順控邏輯以及空預器吹灰順控邏輯。本體吹灰順控邏輯設計，包括開吹灰疏水閥和減壓閥，開進汽門疏水5min后關疏水門，然后開始走短吹順控和長吹順控。

在短吹順控邏輯中，當對吹的兩臺吹灰器正常完成吹灰后，順控會自動執行下一步，如果發生過載等異常情況，吹灰順控會中斷，直到消除過載信號，觸發主畫面上的吹灰繼續，順控程序才會繼續在當前步驟往下執行。

為防止過載或者異常的吹灰器造成整個吹灰順控無法執行，增加了屏蔽吹灰器的功能，當吹灰器屏蔽后，吹灰順控會自動忽略該吹灰器，不發指令，繼續執行其余步驟。

長吹灰器動作原理與短吹灰器基本一樣，只是由于其機構龐大，保護措施相對要完善一些。例如，對過流、蒸汽壓力等情況，必須將長吹灰器退回，防止燒壞。

空預器吹灰包括AH1～AH4四臺吹灰器，AH1、AH2兩臺舊吹灰器動作原理與IK長吹灰器一樣，而AH3、AH4兩臺吹灰器是步退式吹灰，既可以使用蒸汽吹灰，也可以用高壓沖洗水沖洗，因此控制邏輯需增加沖洗泵及水泵閥控制。

2.2.3 脫硝反應區吹灰器控制邏輯

由于脫硝反應區吹灰器有單獨前進到位及后退到位信號，對其邏輯設計簡單明了，在此不作敘述。

結語

茂名臻能熱電有限公司#5鍋爐吹灰PLC控制系統改為DCS控制系統后，消除了原PLC控制程序混亂、輸出模塊不受控制等缺陷，實現了新舊系統的兼容和對接，使用效果良好，為同類系統的改造提供一個在參考。

參考文獻

[1]吹灰控制系統在DCS系統中的設計實現[Z].中國自動化網.endprint

摘 要：茂名臻能熱電有限公司#5鍋爐吹灰PLC控制系統系美國戴夢德公司2001年產品，已投入運行十幾年，設備老化現象嚴重（如PLC通訊不暢、DO輸出通道失控、程序混亂等），且因為設備型號較為陳舊，許多備品已無法購買，作為2013年#5爐脫硝系統改造的配套項目，需要在脫硝反應區增加12只吹灰器，但原PLC軟件組態不開放，邏輯組態和修改畫面困難，系統已無法增容擴展，經過研究論證，決定將戴夢德公司的PLC控制系統改為DCS系統控制。

關鍵詞：吹灰器；PLC；改造；DCS控制系統

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A

1 改造前設備狀況及改造方案

1.1 改造前設備狀況

#5機組吹灰PLC控制系統改造前采用美國戴夢德公司產品，型號為PC-E984-265，是一種用于操作和監測鍋爐吹灰設備的PLC控制器，用于控制42臺IR吹灰器（短吹），18臺IK吹灰器（長吹），4臺空預器吹灰器，6臺電動門及2臺壓力氣動調閥。它是一個分布式系統，由OIU（操作員接口裝置）和BIU（吹灰器輸入、輸出接口裝置）兩個主要部件組成。OIU安裝在控制室，包括鍵盤、控制器、顯示器，BIU安裝在電子間，BIU有220VAC輸出和24VDC輸入電路，有直流模擬輸入。但由于PLC控制器設備老化現象嚴重，DO輸出模塊無故失控，程序混亂現象經常發生，鍋爐吹灰器無法正常運行，造成爐管結焦而引起過熱汽溫升高，鍋爐出力下降等不良現象，從而影響鍋爐的安全和經濟運行。

1.2 改造方案

改造后的吹灰器控制系統由上海新華控制有限公司的DCS實現，通過DCS通訊卡并入原#5爐輸灰控制系統，在原輸灰操作員站上實現操作、顯示、報警等功能。保留原有BIU柜及吹灰動力柜，并新增1只脫硝吹灰器動力柜。

2 吹灰系統構成和功能

整套吹灰系統包括2只DCS機柜、1只BIU柜、3只吹灰器動力柜及新增1只脫硝吹灰器動力柜都安裝在控制電子間。現場原有設備：2臺吹灰主蒸汽閥、1臺輔助蒸汽閥、3臺疏水閥，64臺鍋爐吹灰器；現現場新增設備：1臺脫硝反應區吹灰主蒸汽閥、1臺疏水閥12臺吹灰器。

2.1 對操作畫面的設置如下：

2.1.1 參照原吹灰器的操作界面作部分修改，中央為吹灰器在鍋爐上分布的展開示意圖，共分為三個操控區域：左側為本體吹灰器操控區，右上為省煤器吹灰器操控區，右下為空預器吹灰器操控區。其中，IR01～IR42為短行程吹灰器；IK01～IK12為長行程吹灰器；IKEL1～IKEL8為省煤器長行程吹灰器；IKAH1～IKAH4為空預器長行程吹灰器。畫面的下部為其他操作畫面選擇按鈕及系統狀態報警框。脫硝反應區吹灰器操作畫面另單獨設置。

2.1.2 吹灰系統分手動、程控兩種狀態。手動時，可以對任何閥門、吹灰器單獨進行操作。為便于檢修，在手動狀態下又設置了遠方、就地兩種形式，使檢修人員能夠在現場試驗吹灰器。程控時，根據實際情況選擇吹灰區域、吹灰方式（單吹、對吹）和需屏蔽的吹灰器后，執行順序吹灰。程序吹灰可以中途暫停、提前結束，控制系統還可根據MFT動作、蒸汽壓力異常、吹灰啟動失敗、吹灰器過流、過載、吹灰超時等異常情況提供必要的報警及聯鎖，以保護設備的安全。

2.1.3 左側吹灰器電流：顯示分布在左前墻的吹灰器運行時的電流值。

2.1.4 右側吹灰器電流：顯示分布在右后墻的吹灰器運行時的電流值。

2.1.5 左側吹灰器過載：顯示分布在左前墻的過載吹灰器。

2.1.6 右側吹灰器過載：顯示分布在右后墻的過載吹灰器

2.1.7 現場吹灰器到DCS柜的反饋信號共有以下幾點：

左側吹灰器IR、IK前進：Gl；后退：El；過載：Hl

右側吹灰器IR、IK前進：G2；后退：E2；過載：H2

空預器吹灰器IKAH1、3前進：G3；后退：E3；過載：H3

空預器吹灰器IKAH2、4前進：G4；后退：E4；過載：H4

省煤器吹灰器IKEL1、2、6、7前進：G5；后退：E5；過載：H5

省煤器吹灰器IKEL3、4、5、8前進：G6；后退：E6；過載：H6

2.2 對吹灰控制邏輯設計

本體吹灰器控制

由于原單臺吹灰器到DCS機柜的指令信號僅有啟動指令，反饋信號也僅有前進、后退、過載三個，而且是左側吹灰器組共用信號、右側吹灰器組共用信號，沒有單臺到位反饋。這就給程序設計帶來一定的困難，必須根據現有反饋信號實現對吹灰器的正常完成、過載，故障處理等情況的判斷。

2.2.1 吹灰器正常、異常的邏輯判斷

對正常完成的判斷是：取吹灰器后退信號的邏輯非，即下降沿產生一個0.5秒脈沖，此信號作為吹灰正常完成。具體到每臺吹灰器則以該吹灰器指令發出，RS觸發器保持該指令，直到吹灰正常完成信號（后退信號消失）來復位該指令，然后取邏輯非延時2s作為該吹灰器的正常完成判斷。

對啟動失敗的判斷是：單臺吹灰器指令發出后，在20s內前進信號沒來，即認為該吹灰器啟動失敗。

對過載的判斷是：單臺吹灰器指令發出后，出現過載信號，即認為該吹灰器過載。

2.2.2 吹灰器順控邏輯

鍋爐吹灰順控邏輯又分為本體吹灰順控邏輯、本體短吹順控邏輯、本體長吹順控邏輯、省煤器吹灰順控邏輯以及空預器吹灰順控邏輯。本體吹灰順控邏輯設計，包括開吹灰疏水閥和減壓閥，開進汽門疏水5min后關疏水門，然后開始走短吹順控和長吹順控。

在短吹順控邏輯中，當對吹的兩臺吹灰器正常完成吹灰后，順控會自動執行下一步，如果發生過載等異常情況，吹灰順控會中斷，直到消除過載信號，觸發主畫面上的吹灰繼續，順控程序才會繼續在當前步驟往下執行。

為防止過載或者異常的吹灰器造成整個吹灰順控無法執行，增加了屏蔽吹灰器的功能，當吹灰器屏蔽后，吹灰順控會自動忽略該吹灰器，不發指令，繼續執行其余步驟。

長吹灰器動作原理與短吹灰器基本一樣，只是由于其機構龐大，保護措施相對要完善一些。例如，對過流、蒸汽壓力等情況，必須將長吹灰器退回，防止燒壞。

空預器吹灰包括AH1～AH4四臺吹灰器，AH1、AH2兩臺舊吹灰器動作原理與IK長吹灰器一樣，而AH3、AH4兩臺吹灰器是步退式吹灰，既可以使用蒸汽吹灰，也可以用高壓沖洗水沖洗，因此控制邏輯需增加沖洗泵及水泵閥控制。

2.2.3 脫硝反應區吹灰器控制邏輯

由于脫硝反應區吹灰器有單獨前進到位及后退到位信號，對其邏輯設計簡單明了，在此不作敘述。

結語

茂名臻能熱電有限公司#5鍋爐吹灰PLC控制系統改為DCS控制系統后，消除了原PLC控制程序混亂、輸出模塊不受控制等缺陷，實現了新舊系統的兼容和對接，使用效果良好，為同類系統的改造提供一個在參考。

參考文獻

[1]吹灰控制系統在DCS系統中的設計實現[Z].中國自動化網.endprint