基于MACSV6.5.2的鍋爐燃盡風開關量調節門控制功能塊設計

丁景龍

(中國石油吉林油田公司熱電廠熱工分廠,吉林 松原 138000)

中國石油吉林油田公司熱電廠因冬季供熱能力不足，將原有2#汽輪機進行了技術改造，工作方式由凝汽式更改為抽背式。改造后的機組新增附屬設備較多，因此借此機會對原有控制系統進行升級改造。新控制系統基于MACSV6.5.2，能夠實現的基本控制功能包括數據采集、模擬量控制、鍋爐爐膛安全監控、順序控制及汽輪機數字電液控制等[1]。

由于建廠較早，2#汽輪機組的原執行機構均為開關量調節門，但在建電廠中已經棄用。控制功能塊的使用是實現控制方案的重要環節之一[2]，但是在對DCS組態和調試過程中發現，MACSV6.5.2中沒有開關量調節門的相關控制功能塊。而采用類似的組合伺放功能塊進行程序編程調試后無法實現預定的控制效果和有效操作，執行機構易產生振蕩。而且同類軟件的工程項目中也未有解決方案。因此筆者決定以模擬量調節門功能塊HSVMAN為母本，自行編寫控制功能塊，實現開關量調節門的控制任務，以彌補MACSV6.5.2無法實現開關量調節門控制功能的不足。

以MACSV6.5.2原有的模擬量調節門控制功能塊HSVMAN為母本，新增部分控制程序并封裝為功能塊以方便調用。控制邏輯由HSVMAN和所設計的功能塊相結合，上層調用模擬量手操器圖形模板，以實現開關量調節門的控制功能。

新控制功能塊有死區設定和調整功能，當調節門指令與反饋差值大于死區時，功能塊發出指令動作調節門，死區值可以根據設備情況自由設定，防止調節門振蕩。

新控制功能塊發出的指令分為長脈沖和短脈沖兩種，根據設定自動進行長、短脈沖切換。當指令與反饋大于設定值時，用長脈沖動作調節門，快速開啟或關閉；小于設定值時自動切換為短脈沖，用程序實現電機抱閘保護功能，防止設備發生超調現象，避免調節門振蕩。長、短脈沖控制采用脈沖信號發生器功能塊BLINK，長脈沖每隔2s發出一個1.00s脈沖，短脈沖每隔2s發出一個0.25s脈沖，根據設備不同，可對此參數進行調整。由于BLINK功能塊在使能端輸入為零時只能維持一個周期的輸出，因此需要對BLINK功能塊的輸出再次與輸入做運算進行修正，以保證功能塊輸出的準確性。

若設備出現問題拒啟動，功能塊應能判斷出設備卡澀，并切斷輸出信號，防止電機長時間帶電燒損。新功能塊自指令與反饋出現偏差時開始計時，延時60s后自動切斷輸出信號，杜絕因卡澀問題引起電機燒損現象。

功能塊輸出將開操作和關操作指令進行隔離，通過程序實現開關互鎖，防止開指令和關指令同時發出而引起設備損壞。

2 功能塊的編制

進入MACSV6.5.2后，在用戶程序中添加POU并命名為開關量手操器KGLSCQ，語言選擇連續功能圖CFC，POU類型選擇功能塊FB，進入方案頁即可進行程序編制。

為了方便功能塊相關參數的自由設定，共設定輸入輸出變量6個，其中輸入變量4個，分別為調節門指令IN1、調節門反饋IN2、長短脈沖切換值設定IN3和死區值設定IN4；輸出變量兩個，分別為開指令輸出OUT1和關指令輸出OUT2。為了實現上述控制功能，設定局部變量6個，分別為開操作長短脈沖發生器BLINK01、BLINK02，關操作長短脈沖發生器BLINK03、BLINK04和開關卡澀保護定時器HSTON01、HSTON02。

以開操作為例，指令與反饋進行差值運算，當偏差大于死區設定值且大于長短脈沖切換值時，自動通過BLINK功能塊輸出長脈沖，反之輸出短脈沖。長短脈沖進行或運算后與卡澀保護延時器和操作互鎖進行與運算之后輸出。關操作與開操作程序相同，但在與反饋進行差值運算之后需乘以-1對信號進行修正。

編制的功能塊內部程序如圖1所示，該模塊與模擬量手操器配合使用，以實現開關量調節門的遠操功能。

圖1 編制的功能塊內部程序

3 應用實例和運行效果

為實現預期的鍋爐燃盡風調節門控制功能，調用自平衡模擬手操器控制功能塊HSVMAN與自行編制的功能塊KGLSCQ，將調節門反饋信號同時接入HSVMAN功能塊FB輸入端(閥位反饋輸入量點)和KGLSCQ功能塊輸入端IN2，前者用于畫面顯示，后者用于操作控制。鍋爐燃盡風調節門控制功能程序如圖2所示。

圖2 鍋爐燃盡風調節門控制功能程序

DCS調試過程中，所有開關量調節門均實現了精細調節，達到了預期的控制功能。自機組改造至今，運行情況良好。

4 結束語

在鍋爐燃盡風調節門控制功能設計和組態中，通過控制功能塊的正確使用和控制回路圖的正確連接實現了預期的控制功能。此次設計中，通過自行編制的控制功能塊與原有的功能塊相結合，實現了設備的有效操作并通過程序實現了設備的部分保護功能。是MACSV6.5.2開關量調節門控制功能的一次成功深度挖掘，具有一定的借鑒意義。

[1] 丁景龍.基于DCS系統的控制邏輯優化[J].化工自動化及儀表,2012,39(9):1218～1220.

[2] 王捷,艾紅,李正熙.DCS系統控制功能塊應用研究[J].儀器儀表學報,2004,25(z3):224～226.