關于DCS全廠主輔一體化及RS485通訊接口組合設計的相關應用

朱瑞　王春雨

摘 要：我公司電廠熱工自動化十多年的發展，遵循著行業內的相關發展規律。根據自身的特點，走出一條穩健的路。本文從新建項目DCS一體化與RS485接口組合設計的方案，提出了一些看法。

關鍵詞：DCS；主輔一體化；PLC；RS485；MODBUS

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.261

1 引言

對于我公司早先建設的火力發電廠，全廠自動化系統一般采用的是分散控制系統（DCS）和可編程邏輯控制器（PLC）的組合方案。機、爐、電等重要設備、系統通過DCS來實現功能控制，而水、煤、灰等輔網設備和系統則納入到了PLC系統控制范圍內。普遍采用此種方案究其原因主要是以往分散控制系統（DCS）的價格要遠高于可編程邏輯控制器（PLC）所組控制系統的價格，且在環境較惡劣的現場，DCS的模塊可靠性較差，安全生產不能保證。近年來隨著國產DCS廠家的進入以及利用較低的價格戰成功搶占到了市場份額等因素，國外的DCS廠家也參與到了分散控制系統激烈的市場競爭當中，導致DCS整體價格持續走低。所以，現如今DCS替代PLC參與輔網的控制功能的實現，已經達到比較適宜的時期。

2 工程概況

我公司8×660MW超超臨界高效環保節能機組廠區由南向北分別布置#1、#2、#3，#4、#5、#6機組，西面布置#7、#8機組。對于#7、#8機組，按兩臺機組為一個單元設計，同步建設煙氣脫硫、脫硝裝置、濕式除塵。計劃于2017年全部建成發電。本期工程三大主機分別采用了東汽、東電、東鍋，哈汽、哈電、哈鍋產品，自動化控制系統采用的是艾默生過程控制有限公司OVATION產品，鑒于我公司其他電廠已投運現場總線系統安全和經濟性考慮，此次不采用現場總線技術。

3 全廠主輔DCS實際布置

#1、#2、#3機組及其公用系統、輔網系統，#4、#5、#6機組及其公用系統、輔網系統，#7、#8機組及其公用系統、輔網系統。模塊分組以#7、#8機組及其公用系統、輔網系統為例，其他組別與之相似?？刂品桨赴纯刂颇K一、二、三組建主網，控制模塊四、五、六、七組建輔網，按主輔網連接的方案進行網絡拓撲圖設計。

控制模塊一：#7機組范圍內的汽機、鍋爐、電氣系統，包含汽機循泵房（遠程IO）、鍋爐脫硝反應區、干除渣、氣力輸灰（遠程IO）、靜電除塵、低溫省煤器?？刂颇K二：#8機組范圍內的汽機、鍋爐、電氣系統，包含汽機循泵房（遠程IO）、鍋爐脫硝反應區、干除渣、氣力輸灰（遠程IO）、靜電除塵、低溫省煤器?？刂颇K三：兩機公用系統，包含兩機電氣公用系統、空壓機房（遠程IO）、采暖站系統、集控樓中央空調群控系統（與中央空調PLC通訊采集數據，DCS內做總控組態，32個通訊口）?？刂颇K四：脫硫系統，包含單元機組脫硫、濕式靜電除塵器及脫硫公用（制漿系統、石膏脫水系統、廢水系統、事故漿液處理系統）?？刂颇K五：化學補給水系統，包含除鹽水制備、生活污水、氨區（遠程IO站）、供氫站（PLC通訊采集數據與DCS通訊）、雨水泵房、消防泵房、循環水加藥（遠程IO站）、原水預處理、原水加藥、工業廢水（遠程IO站）、綜合水泵房（遠程IO站）?？刂颇K六：凝結水精處理系統，包含汽水取樣加藥、機組排水槽?？刂颇K七：輸煤系統，包含輸煤轉運站遠程IO（2處）。

4 與以往設計的不同之處

除灰系統相關網絡和操作納入到了單元機組集中控制，空壓機系統和油泵房納入公用系統，將化學補給水、反滲透、凈水和廢水處理等系統與凝結水精處理及化學加藥、汽水取樣系統的控制設備聯網組成一個“水系統控制網”。各系統的就地監控點保留上位機作為現場調試、檢修手段。凝結水精處理及汽水取樣加藥不設置控制室，留有工程師站。機組部分脫硫系統納入輔網DCS控制，可在集控室的機組DCS操作員站上對脫硫系統進行監控。脫硫電子設備間及脫硫控制室仍然設置在脫硫控制樓內滿足脫硫系統現場調試及日常運行、檢修要求，濕式靜電除塵器控制列入脫硫DCS。SIS及MIS留用系統接口，布置接口機，布置于電子設備間。

另外，此次工程ETS也采用與DCS相同的軟、硬件的一體化設計，與以往有較大的不同。傳統的ETS系統大多采用繼電器和PLC組合控制，與DCS相互獨立，具有動作可靠、結構簡單的優點。但是沒有歷史趨勢記錄，也沒有比較完整的事故跳閘記錄，不便于機組跳閘后進行事故分析。采用與DCS相同的軟、硬件，所有的邏輯編程和組態都在DCS內完成，界面友好，方便維護；還可利用DCS內軟邏輯直接做保護投切開關，不需增加設備性故障點，方便檢修人員現場維護；對每一路跳閘信號都具有首出記憶，還可根據現場實際情況調整輸出信號，使得ETS系統功能更加完善等優勢。

本期工程對于串口通訊RS485接口進行了推廣性試用，旨在提高設備利用率和性價比，由于建設地地形限制，供氫站設計在了狹長的偏遠角落，距離任何控制站都比較遠，經過考量，最終方案通過PLC采集數據和實現簡單邏輯控制，采用光纖轉RS485接口、MODBUS協議，將現場信息傳遞到水網DCS。中央空調系統分為三個子組，每個子組由PLC控制，通過RS485接口進入DCS內實現總控。汽輪發電機組振動監測分析故障診斷系統TDM、鍋爐爐管泄漏、電氣電度表同樣是通過RS485接口實現了與主機DCS的數據對接，方便可靠，并通過了調試階段的實際驗證。我們開創性的將火災檢測報警及聯動控制系統通過RS485接口也實現了與DCS系統報警信號互通，通過DCS的圖形組態，將各個區域的報警點及位置示意圖進行了優化，形象立體，便于使運行人員快速找到事發地點并及時消除威脅。

5 結論

綜上，采用DCS全廠主輔一體化的設計，首先能避免存在與其他設備、系統的不兼容性。軟、硬件選型的統一，能提高控制系統的可靠性，并能減少備品備件的數量，進一步降低呆滯設備庫存以及積極響應公司的發展戰略。同時也能降低控制系統的維護工作量，降低維護成本。

參考文獻：

[1]分散控制系統技術協議[Z].

[2]DL/T 5227-2005，火力發電廠輔助系統（車間）熱工自動化設計技術規定[S].