南昏泵站自動(dòng)化升級(jí)改造引入和利時(shí)DCS系統(tǒng)的可行性探討

張世能 常德市城區(qū)水利泵站

（圖1）

從20世紀(jì)80 年代末開始，和利時(shí)的DCS系統(tǒng)已經(jīng)在我國(guó)新建的流程化生產(chǎn)工廠開始全面應(yīng)用，目前國(guó)產(chǎn)DCS系統(tǒng)應(yīng)用到單臺(tái)機(jī)組1000MW火電機(jī)組的DCS品牌只有和利時(shí)的DCS系統(tǒng)。現(xiàn)在和利時(shí)公司的DCS系統(tǒng)應(yīng)用到石化、電力、冶金、建材、環(huán)保、等各行各業(yè)中，業(yè)績(jī)炳然。

1 南昏泵站電氣系統(tǒng)控制的特點(diǎn)

南昏泵站主要由5臺(tái)軸流泵（1000KW）,2臺(tái)潛水泵（1000KW）構(gòu)成。

1.1 南昏泵站模擬量主要參數(shù)如電流、電壓、功率、溫度、壓力、液位、流量、振動(dòng)等可以通過變送器傳送至DCS系統(tǒng)里面。泵站開關(guān)量信號(hào)則主要是指開關(guān)的輔助接點(diǎn)，開關(guān)、斷路器、接觸器是電氣控制對(duì)象，但電磁線圈是對(duì)控制系統(tǒng)的輸出直接動(dòng)作的。從輸入、輸出看比較簡(jiǎn)單，但是在交流回路中，交叉的結(jié)果就對(duì)控制裝置提出了更高的抗干擾要求。

1.2 南昏泵站電氣故障發(fā)生的速度和電氣參量的變化速度是ms 級(jí)，保護(hù)、連鎖系統(tǒng)輸出動(dòng)作、邏輯運(yùn)算也必須是ms 級(jí)的。因此，必須對(duì)DCS系統(tǒng)里面增加帶有SOE功能的開光量輸入模塊。

1.3 南昏泵站運(yùn)行過程中過程參數(shù)的調(diào)節(jié)也很少，高壓開關(guān)系統(tǒng)操作量較少，除勵(lì)磁電壓外幾乎沒有可調(diào)節(jié)的量，大都是由保護(hù)裝置自動(dòng)處理運(yùn)行過程的異常狀態(tài)。泵站電氣系統(tǒng)的正常操作是對(duì)電氣運(yùn)行方式的切換、局部系統(tǒng)和裝置的切投。這類操作速度響應(yīng)要求不高，操作的頻率也比較低，但是對(duì)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性要求高。

2 南昏泵站電氣系統(tǒng)采用DCS 控制的優(yōu)點(diǎn)

2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)安全可靠

DCS 系統(tǒng)在環(huán)網(wǎng)的基礎(chǔ)上采用雙網(wǎng)冗余結(jié)構(gòu)，又加了一道保險(xiǎn)，形成冗余容錯(cuò)網(wǎng)；遵循節(jié)點(diǎn)間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的分布上，相對(duì)獨(dú)立的原則；在遠(yuǎn)程控 制器之間采用光纖作為傳輸介質(zhì)為建立通信創(chuàng)造了條件；以太網(wǎng)交換機(jī)對(duì)各端口的數(shù)據(jù)具有根據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的地址進(jìn)行分流的功能，存在著冗余DPU之間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)拷貝和跟蹤，通過在同一交換機(jī)上將相關(guān)的冗余DPU 連接，在本地的交換機(jī)上各個(gè)冗余DPU 之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸直接轉(zhuǎn)發(fā)，減輕了主干網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。由此而言，DCS系統(tǒng)具有較為可靠、安全的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。

2.2 系統(tǒng)的兼容性與開放性

和利時(shí)DCS系統(tǒng)由于是在WIN7操作系統(tǒng)上面進(jìn)行開發(fā)，所以就從根本上解決了原有系統(tǒng)不能夠兼容最新操作系統(tǒng)的問題。控制層兼容各種現(xiàn)場(chǎng)總線，支持HART、PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、MODBUS等各類協(xié)議。功能豐富的HMI人機(jī)界面，符合IEC61131-3的控制算法編程軟件。且能夠通過OPC通訊把現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。

2.3 DCS 控制的功能科學(xué)性

目前，DCS 監(jiān)控大容量機(jī)組的電氣系統(tǒng)的主要方式有：（1）同步電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器AVR，同步電機(jī)—變壓器組繼電保護(hù)裝置、潛水泵綜合保護(hù)裝置的功能及實(shí)現(xiàn)其裝置的投、退。（2）通過DCS 軟硬件，對(duì)泵站電系統(tǒng)控制、泵站電機(jī)自動(dòng)切換、電動(dòng)機(jī)的啟、停；電氣斷路器的分、合閘等功能達(dá)到了集散控制；操作員發(fā)出的操作命令的邏輯實(shí)現(xiàn)條件和合法性邏輯檢查等。（3）整個(gè)操作過程都是科學(xué)決策，不會(huì)因?yàn)槿藶槭д`導(dǎo)致停機(jī)事故。

3 調(diào)試需要注意的若干問題

3.1 裝置時(shí)鐘配合問題

對(duì)于DCS 在電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制，在實(shí)際的運(yùn)行中是和各個(gè)獨(dú)立的微處理機(jī)共同完成的，而在每個(gè)獨(dú)立的裝置中都有其自身的時(shí)鐘。和利時(shí)DCS系統(tǒng)可以與現(xiàn)電氣系統(tǒng)共用同一個(gè)GPS時(shí)鐘裝置，為各個(gè)DPU站、操作員站、歷史站、信號(hào)采集裝置、保護(hù)裝置統(tǒng)一授時(shí)，這樣整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)間都一致了，有效地將DCS系統(tǒng)與電氣裝置融為一體。

3.2 電氣控制功能的分配

隨著DCS系統(tǒng)的不斷發(fā)展和完善，無(wú)論是硬件構(gòu)架、還是組態(tài)管理軟件，無(wú)論是進(jìn)口DCS還是國(guó)產(chǎn)自主品牌的DCS，在對(duì)機(jī)組整個(gè)控制功能的分布和管理，越來(lái)越體現(xiàn)出功能集中、風(fēng)險(xiǎn)分散的優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際的運(yùn)行操作中，由于系統(tǒng)的控制邏輯以及各種參數(shù)的設(shè)置都是經(jīng)過了事先科學(xué)的計(jì)算以及各種調(diào)試而得來(lái)的，并且一旦系統(tǒng)的運(yùn)行模式形成后，在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都不會(huì)再改變。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，隨著科學(xué)的進(jìn)步，今后水利泵站的自動(dòng)化水平會(huì)越來(lái)越高，無(wú)人值守的泵站將會(huì)離我們?cè)絹?lái)越近！

[1]張秀麗.關(guān)于水電站電氣自動(dòng)化應(yīng)用問題的探討[J].大家，2010，（10）.

[2]賀佰圭.關(guān)于水電站電氣自動(dòng)化應(yīng)用問題的探討[J].廣東科技，2012，21