秦寧 曹鵬 馬天霆 李成 崔曉波

摘要：介紹了某公司2×630 MW超臨界機(jī)組輔網(wǎng)凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀，總結(jié)了存在的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)及隱患，提出了針對(duì)性升級(jí)改造方案，分析了程序聯(lián)鎖保護(hù)、程控調(diào)試及調(diào)試過(guò)程中的注意事項(xiàng)。該升級(jí)改造方案提高了機(jī)組輔網(wǎng)控制系統(tǒng)的整體安全性，為同類型輔網(wǎng)凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)升級(jí)改造提供了參考。

關(guān)鍵詞：輔網(wǎng);凝結(jié)水精處理;控制系統(tǒng);可編程控制器;分散控制系統(tǒng)

0? ? 引言

某公司外圍輔助系統(tǒng)分為五個(gè)子系統(tǒng)，包括精處理系統(tǒng)、取樣加藥裝置系統(tǒng)、除灰系統(tǒng)、除渣系統(tǒng)和電除塵系統(tǒng)，均采用獨(dú)立的可編程序控制器（PLC）與監(jiān)控組態(tài)軟件（IFIX）共同實(shí)現(xiàn)控制功能。隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，設(shè)備老化、運(yùn)行速度慢、兼容性不好、備件采購(gòu)難、軟件版本低、系統(tǒng)裕量不足、故障頻發(fā)等問(wèn)題已經(jīng)危及機(jī)組安全、環(huán)保穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展，火力發(fā)電廠輔助車間的熱工控制、值班監(jiān)控逐步由就地分散模式向集中控制轉(zhuǎn)變，以期實(shí)現(xiàn)主輔系統(tǒng)集中監(jiān)控、信息暢通、資源共享、統(tǒng)一管理。因此，輔網(wǎng)凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)升級(jí)改造，對(duì)進(jìn)一步提升輔助車間控制的自動(dòng)化水平，提高生產(chǎn)管理效率，保障機(jī)組安全運(yùn)行非常重要。

1? ? 凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

該凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)已運(yùn)行12年，電子元器件老化，加上原設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題，系統(tǒng)已不能滿足機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的需求。主要問(wèn)題如下：

（1）系統(tǒng)電源由兩路保安段供電，快切裝置設(shè)備老化，易引起控制系統(tǒng)失電重啟。

（2）輔網(wǎng)各子系統(tǒng)由各自的系統(tǒng)集成商供貨，服務(wù)器布置層次過(guò)多，影響控制數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，造成輔控系統(tǒng)的畫(huà)面、邏輯功能極度不統(tǒng)一。

（3）隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，原有系統(tǒng)操作站硬件配置較低，已不能滿足現(xiàn)有監(jiān)控要求。

（4）兩臺(tái)機(jī)組凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)全部集中在同一對(duì)控制器（CPU）下，未作分散控制，可靠性低。

（5）PLC和分散控制系統(tǒng)（DCS）系統(tǒng)之間通信協(xié)議不統(tǒng)一，使得DCS系統(tǒng)無(wú)法大量獲取輔控系統(tǒng)的數(shù)據(jù);原PLC控制系統(tǒng)操作記錄、歷史曲線等基本功能不完善;IFIX不具備多畫(huà)面同時(shí)顯示功能，不具備組態(tài)畫(huà)面?zhèn)魉凸δ艿取?/p>

（6）PLC控制系統(tǒng)CPU、電源、網(wǎng)絡(luò)通信卡、輸入/輸出（I/O）卡件版本過(guò)低，采購(gòu)困難。

2? ? 升級(jí)改造方案

針對(duì)以上問(wèn)題，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，將原系統(tǒng)升級(jí)改造為DCS系統(tǒng)，并從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、系統(tǒng)安全可靠性、系統(tǒng)功能、設(shè)備型號(hào)等方面進(jìn)行優(yōu)化。

2.1? ? 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)優(yōu)化

（1）采用雙層100M/1 000M、TCP/IP協(xié)議的全雙工工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，按照單元控制室進(jìn)行組網(wǎng)，一個(gè)集控室對(duì)應(yīng)一個(gè)輔網(wǎng)。

（2）按分層設(shè)置的原則，設(shè)置水系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)（精處理、加藥）、灰系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)（除灰、除渣）等，然后分別接入上層集中控制網(wǎng)絡(luò)，屬于單元機(jī)組的就地控制系統(tǒng)按照“單元?dú)w單元，公用歸公用”的原則獨(dú)立設(shè)置。

（3）編制了輔網(wǎng)的組網(wǎng)規(guī)約，統(tǒng)籌規(guī)劃通信協(xié)議、接口模式、組態(tài)軟件、IP地址等，確保各子系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地接入輔網(wǎng)。

優(yōu)化后網(wǎng)絡(luò)配置簡(jiǎn)圖如圖1所示。

2.2? ? 安全可靠性優(yōu)化

（1）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、操作員站、CPU采用熱備冗余配置，同時(shí)系統(tǒng)內(nèi)所有模件采用標(biāo)準(zhǔn)化、模件化和插入式結(jié)構(gòu)。

（2）應(yīng)用數(shù)據(jù)包采用優(yōu)先級(jí)配置，通過(guò)優(yōu)先排序，保證緊急信息及時(shí)準(zhǔn)確地傳輸和處理，保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性和安全性。

（3）電源柜、網(wǎng)絡(luò)柜、I/O控制柜、電磁閥柜、工程師站等有兩路獨(dú)立供電電源，一路引自保安段，一路引自本機(jī)UPS段;公用部分則引自兩臺(tái)機(jī)組的UPS段。

（4）為保證輔控網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的可靠性和擴(kuò)展性，網(wǎng)絡(luò)接口和數(shù)據(jù)庫(kù)點(diǎn)數(shù)預(yù)留了50%裕量，并留有足夠的備用插槽及備用通道。

2.3? ? 系統(tǒng)功能及設(shè)備優(yōu)化

（1）完善控制系統(tǒng)基本功能，如采用與主機(jī)DCS相同技術(shù)規(guī)格和系列的設(shè)備和控制、組態(tài)軟件，并具有分級(jí)分類報(bào)表顯示、歷史庫(kù)及趨勢(shì)查詢等功能;設(shè)計(jì)聲光報(bào)警功能，針對(duì)重要設(shè)備跳閘、控制柜失電、網(wǎng)絡(luò)異常等進(jìn)行聲光報(bào)警。

（2）完善網(wǎng)絡(luò)故障診斷和操作員站、服務(wù)器、控制器工作狀態(tài)診斷和監(jiān)視功能。

（3）操作員站采用服務(wù)器形式，并采用電源冗余、雙機(jī)熱備、故障無(wú)擾切換設(shè)計(jì)，冗余服務(wù)器之間能實(shí)現(xiàn)負(fù)荷均衡運(yùn)行。

（4）各子系統(tǒng)與主網(wǎng)之間采用光纜連接，交換機(jī)選用工業(yè)級(jí)交換機(jī)，與各子系統(tǒng)、服務(wù)器采用光口直連。

3? ? 實(shí)施過(guò)程中注意事項(xiàng)

3.1? ? IFIX自帶腳本邏輯

IFIX畫(huà)面按鈕自帶很多保護(hù)閉鎖腳本且非單一條件，現(xiàn)DCS功能不具備IFIX寫(xiě)腳本功能，只能先通過(guò)將腳本翻譯成邏輯后引出作為操作按鈕閉鎖條件。

3.2? ? PLC邏輯與DCS邏輯掃描順序

由于PLC掃描順序與DCS掃描順序不同，完全相同的邏輯PLC運(yùn)行正常，DCS上會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。對(duì)此只需注意掃描順序，增加延遲，錯(cuò)開(kāi)切換的瞬間，系統(tǒng)即可正常運(yùn)行。

3.3? ? I/O卡件與就地設(shè)備接口轉(zhuǎn)換問(wèn)題

有些開(kāi)關(guān)如音叉液位開(kāi)關(guān)需要直供電，DCS的自供電壓不足以使其動(dòng)作，需將液位開(kāi)關(guān)信號(hào)串入中間繼電器線圈回路（由24 V直流電源供電），用中間繼電器觸點(diǎn)觸發(fā)I/O信號(hào)。

3.4? ? 其他注意事項(xiàng)

（1）壓力變送器根據(jù)位置及就地實(shí)際情況需要考慮靜壓，系統(tǒng)改造后進(jìn)行遷移。

（2）對(duì)直譯后的邏輯重新進(jìn)行審查并進(jìn)行仿真試驗(yàn)，尤其是一些重要的功能塊如計(jì)時(shí)塊等，要驗(yàn)證后使用。

（3）根據(jù)就地閥門(mén)的實(shí)際正常狀態(tài)，判斷DCS輸出通道接常開(kāi)還是常閉。

（4）對(duì)于與處理周期相關(guān)的功能塊，在設(shè)置參數(shù)時(shí)要注意DPU處理周期。

（5）個(gè)別需要特殊配置的DCS系統(tǒng)或復(fù)雜的循環(huán)邏輯回路，要考慮功能塊的執(zhí)行時(shí)序。

（6）對(duì)于RS觸發(fā)器，應(yīng)合理選擇優(yōu)先類型，優(yōu)先類型的設(shè)置影響上電后的輸出以及正常運(yùn)行的輸出。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

對(duì)輔網(wǎng)凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)的升級(jí)改造，可使凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)更加安全，操作更加方便，維護(hù)更加便利等等。該改造方案已在某公司安全運(yùn)行，未發(fā)生任何異常事件，其提高了輔助控制系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，提高了生產(chǎn)管理效率，機(jī)組安全性也大大提高，可為同類型機(jī)組改造提供參考。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求：國(guó)能安全〔2014〕161號(hào)[A].

[2] 岳建華.火電廠熱控系統(tǒng)電源可靠性配置與預(yù)控[M].北京：中國(guó)電力出版社，2016.

[3] 火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)檢修運(yùn)行維護(hù)規(guī)程：DL/T 774—2015[S].

收稿日期：2020-03-02

作者簡(jiǎn)介：秦寧（1987—），男，江蘇南京人，工程師，從事熱控控制及保護(hù)方面的工作。