新華XDC800系統(tǒng)在循環(huán)流化床鍋爐控制的應用

肖坤雨

摘 要：新華XDC800系統(tǒng)是新華集團為適應用戶更高需求研發(fā)的基于網(wǎng)絡技術的第四代控制系統(tǒng)，是XDPS400系統(tǒng)的升級換代產(chǎn)品，是一款結構簡潔、功能強大、處理高效、面向整個生產(chǎn)過程的高品質(zhì)DCS控制系統(tǒng)。

關鍵詞：新華XDC800；循環(huán)流化床鍋爐；XCU控制器；DCS

中圖分類號：TK223.7 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）11-0056-01

1 XDC800系統(tǒng)的特點

1.1 XDC800系統(tǒng)網(wǎng)絡結構

XDC800系統(tǒng)由現(xiàn)場層、控制層、監(jiān)控層、管理層構成，每層完成特定的功能。現(xiàn)場設備層收集被控對象的信息模塊，包括通訊信號卡、I/O模件、閥門控制卡、回路控制卡、變頻器等。控制層主要由新華XCU控制器構成，主要功能是接收現(xiàn)場設備層采集的數(shù)據(jù)、向HMI和I/O模件發(fā)送指令及數(shù)據(jù)、執(zhí)行控制策略等。監(jiān)控層主要設備為操作員站、工程師站和歷史數(shù)據(jù)站等，是以實時數(shù)據(jù)庫作為中心環(huán)節(jié)交換數(shù)據(jù)。管理層主要將DCS系統(tǒng)的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)提供給企業(yè)管理信息網(wǎng)。

1.2 XDC800系統(tǒng)硬件

XDC800系統(tǒng)的操作員站一般采用研華、凌華或戴爾工控機，配置兼容性好、備品備件易于采購且價格較便宜。

XDC800系統(tǒng)主控制器模件XCU-net，具有低功耗CPU、CF卡、雙電源輸入、擴展10Mbps的雙網(wǎng)口、USB接口、VGA接口、PS/2口、款入式操作系統(tǒng)、雙機無擾切換、冗余配置等特點，硬件性能可靠。

I/O模件均為智能化設計，每塊模件上都有16位CPU及存儲器。模件均可可帶電拔插和更換，便于及時處理系統(tǒng)隱患和日常維護。

1.3 XDC800系統(tǒng)軟件

OnXDC軟件分兩部分：人機接口站（HMI）軟件和控制器（XCU）軟件。

OnXDC軟件可以在Windows2000、XP以及Win 7操作系統(tǒng)環(huán)境下運行，全漢化，組態(tài)簡單，調(diào)試方便。XCU軟件可離線與在線進行組態(tài)，軟件內(nèi)置了各種功能塊，用戶也可自定義新功能塊，功能塊可拖放或復制到頁中相應位置進行添加，功能塊之間連線采用自動布線技術“畫圖即組態(tài)，條理清晰可見”。功能庫以對話框樹列表的方式提供，查找和拖放方便，功能塊輸入輸出腳直觀、參數(shù)設置簡單。自檢程序具有較強的監(jiān)測能力，在運行中對各網(wǎng)絡接點、XCU、I/O模件、通道狀態(tài)進行自診斷，提供簡單直觀的系統(tǒng)硬件概況。

2 循環(huán)流化床鍋爐的DCS控制系統(tǒng)設計

2.1 DCS系統(tǒng)結構

電站循環(huán)流化床鍋爐DCS控制系統(tǒng)按照“集中顯示操作、分散控制”的要求進行設計。

2.2 DCS系統(tǒng)硬件

DCS系統(tǒng)設置1臺工程師站，3臺操作站。工程師站用于程序開發(fā)、文件下裝、順控算法組態(tài)、報表數(shù)據(jù)收集和流程畫面的制作及修改。

控制機柜均為立式機柜，防護等級達到IP54。常用輸入輸出模塊包括mA/V模件、RTD模件、TC模件、AO模件、DI/SOE模件、DO模件、PI模件等。

DCS系統(tǒng)通訊系統(tǒng)全冗余配置，通訊主網(wǎng)采用光纖進行通訊，提高網(wǎng)絡穩(wěn)定性。

2.3 DCS系統(tǒng)的主要功能

DCS系統(tǒng)的主要控制功能包括現(xiàn)場信號采集、模擬量控制、工藝聯(lián)鎖控制、鍋爐安全運行保護等功能以滿足鍋爐工藝和生產(chǎn)的要求，確保鍋爐安全、穩(wěn)定運行。

XDC800系統(tǒng)互聯(lián)功能強，每臺操作站都可對生產(chǎn)過程進行監(jiān)視和操作，適合集中監(jiān)控。操作站可根據(jù)各自的控制范圍，組態(tài)相應的控制畫面和監(jiān)視畫面，保證每個操作站只響應控制范圍內(nèi)的操作信息，若特殊情況要進行其它設備操作就必須獲取更高的操作權限，滿足了操作員的操作控制與整體的監(jiān)視。

3 循環(huán)流化床鍋爐DCS系統(tǒng)項目實施

3.1 系統(tǒng)安裝調(diào)試

XDC800系統(tǒng)由上海新華根據(jù)設計院提供的I/O清冊和熱工檢測控制系統(tǒng)圖進行控制柜、控制器、通訊、IO卡件、電源等硬件設計，預裝系統(tǒng)軟件并上電軟硬件整體測試。

在XDC800系統(tǒng)控制柜進行組裝與測試期間，DCS系統(tǒng)維護人員到上海新華工程部進行了系統(tǒng)性學習和硬件查驗，確保DCS系統(tǒng)設備質(zhì)量。

XDC800系統(tǒng)安裝完成后，在新華工程人員對DCS系統(tǒng)設備、內(nèi)部連線和接地進行了檢查確認后，進行系統(tǒng)上電。對外部接入I/O卡件的信號線在進行了仔細核對后，接入DCS系統(tǒng)，大部分儀表設備在安裝期間即可進行單臺調(diào)試，較快完成調(diào)試工作。

3.2 幾項技術措施

（1）新華DCS系統(tǒng)一體化。多臺鍋爐汽機的多套XDC800系統(tǒng)互聯(lián)，直接將A、B、C網(wǎng)用光纖互聯(lián)即可。新華XDPS400+是XDC800系統(tǒng)的早期產(chǎn)品，其系統(tǒng)與XDC800系統(tǒng)可通過新華網(wǎng)關機（XDPS400+系統(tǒng)工作站上安裝新華ASDPU軟件）即可完成網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)充分融合。（2）脫硝、布袋除塵、氣力輸灰等鍋爐輔機系統(tǒng)就近安裝XDC800控制柜，通過光纖與鍋爐控制系統(tǒng)通訊，這樣極大的減少了控制電纜的敷設量。鍋爐煙氣監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過硬接線4-20mA接入鍋爐控制系統(tǒng)，使爐內(nèi)脫硫、脫硝系統(tǒng)設備運行根據(jù)煙氣二氧化硫、氮氧化物含量進行調(diào)節(jié)控制，降低了環(huán)保風險。（3）DCS控制室鋪防靜電木地板，安全接地與屏蔽接地分開，屏蔽接地單獨用銅板制作接地極，電阻小于4Ω，并與電氣接地隔離。DCS系統(tǒng)采用廠用電與UPS電源雙路電源供電。XCU控制器、通訊模塊、I/O模塊的電源均冗余配置，I/O模件電源與I/O模件對外供電分開。（4）XDC800系統(tǒng)的DO端子板繼電器隔離，采用繼電器來控制接觸器或中間繼電器起停電機和電動閥門。DI開關量信號輸入為無源觸點，可共用公共端。（5）XDC800系統(tǒng)模擬量I/O模件功能強大，可以輸入多種傳感器信號。溫度采集取消了溫度變送器，熱電阻和熱電偶直接接入I/O模件。自帶24V電源使兩線制差壓、壓力、電流變送器線路簡單，維護方便。（6）利用報警觸發(fā)軟件實現(xiàn)智能語音報警，將鍋爐汽機運行中的重要參數(shù)報警用特定的語音進行播報，使運行人員可以很快的發(fā)現(xiàn)和進行處理，減少生產(chǎn)事故。（7）操作站為了避免崗位人員進入Windows界面和使用U盤帶入病毒，通過修改注冊表啟動設置，計算機啟動后直接進入鍋爐控制畫面。

4 應用體會

（1）XDC800作為新華第四代DCS系統(tǒng)，繼承了上一代XDPS400+系統(tǒng)的優(yōu)點，在電站循環(huán)流化床鍋爐擴建項目的成功應用，證明國產(chǎn)控制系統(tǒng)的性能已達國外同類產(chǎn)品的水平，完全能夠滿足電站鍋爐生產(chǎn)控制的要求，并且采用國產(chǎn)系統(tǒng)在技術培訓、售后服務及提供備品備件等方面，都比國外系統(tǒng)更為方便。（2）XDC800系統(tǒng)預先嵌入了先進的控制算法和在工業(yè)控制實踐證明行之有效的控制策略，使用戶能夠更好實現(xiàn)運行優(yōu)化、提高效率、產(chǎn)能和效益。可視化圖形生成軟件與自動布線技術組態(tài)軟件的易用性和在線修改無需編譯下裝，提高了工藝改造和設備維護效率。（3）XDC800系統(tǒng)投用近五年，控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定，系統(tǒng)采集壓力、溫度、流量、液位、設備狀態(tài)等信號平穩(wěn)，電動調(diào)節(jié)閥、電動執(zhí)行機構控制精度高、調(diào)節(jié)靈敏，工藝設備聯(lián)鎖和順控準確，極大的方便了運行操作人員的監(jiān)視、控制。（4）XDC800系統(tǒng)硬件性能較好，工程師站、操作站檢修和維護方便。XCU主副控切換平穩(wěn)可靠，網(wǎng)絡通訊模塊冗余可靠。控制系統(tǒng)容易掌握，操作簡單，組態(tài)程序條理清晰，擴展簡單靈活，查找設備故障問題和發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場檢測故障方便，基本上在控制柜上進行檢查就可以找到故障原因。（5）DCS系統(tǒng)的長周期穩(wěn)定運行，DCS系統(tǒng)硬件的運行環(huán)境和系統(tǒng)維護人員的專業(yè)知識尤為重要。DCS控制室內(nèi)應保持清潔、溫濕度正常，控制柜處于封閉狀態(tài)，減少粉塵進入。系統(tǒng)維護人員不僅要到DCS系統(tǒng)生產(chǎn)廠家進行系統(tǒng)性培訓，熟悉DCS系統(tǒng)軟硬件用戶手冊、系統(tǒng)設計圖紙資料，還要在日常維護、檢修、系統(tǒng)改造中多實踐，多解決系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，才能真正掌握DCS應用、維護技術。

參考文獻

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