火電廠鍋爐補給水PLC控制系統改造

摘 要：火電廠鍋爐補給水處理控制系統采用PLC控制，自投產以來系統運行不穩定、通訊故障、死機現象，并且無法查詢I/O點的歷史趨勢，給鍋爐補給水處理系統的安全運行帶來很大隱患，給運行人員操作帶來很大困難。針對這種情況，進行了相應的改造，拆除原有的PLC及操作面板，并敷設電纜，將原來接至PLC的I/O模塊的信號及輸出指令接線重新接入XDPS系統，重新編寫鍋爐補給水處理系統相關邏輯及操作畫面。改造后，經過一年多的考驗，運行穩定可靠，徹底消除了原PLC控制存在的問題，同時也減輕了運行人員的勞動強度，實現了鍋爐補給水處理系統控制的集控室遠方監控操作，提高了設備的自動化水平，減少了設備維護量，達到公司減人增效的目的，并保證了鍋爐補給水處理系統的安全經濟運行，使發電公司的安全生產得到有力保證，這種方法可應用于同類型機組中。

關鍵詞：鍋爐補給水處理系統；PLC控制；XDPS系統

1 前言

原鍋爐補給水控制系統分一系列、二系列，采用PLC控制（采用三全公司PLC+就地控制面板），自投產以來系統運行不穩定，PLC控制功能不完善，設備故障率較高，經常無故出現通訊故障、程序運行故障、死機現象等狀況，而且無法對熱控信號進行歷史記錄，給鍋爐補給水處理系統的安全運行帶來很大隱患，給運行人員操作帶來很大困難。

2 系統改造

隨著計算機產業的飛速發展，鍋爐補給水處理系統的PLC控制已不能滿足現場設備的安全經濟運行，由于電機過載、電機負荷、制水流量、酸堿流量等反饋信號無法進行歷史記錄追憶，造成制水中斷時無法判斷中斷的原因，給鍋爐補給水處理系統的日常運行和維護帶來很大困難；而且鍋爐補給水處理系統PLC系統無法與其他水處理控制DCS系統（中水、廢水、氨區）實現資源共享，不利于鍋爐補給水處理系統整個系統的整體運行；PLC程序從頭到尾執行一次后又從頭開始執行，多任務處理能力差，而DCS系統任務周期可以隨意設定；PLC如果想改邏輯，軟件編程工作量非常大，控制方案修改復雜，調試時間較長，不利于日常維護，而DCS系統修改邏輯可以實現在線修改，模塊化編程及友好的人機界面更利于編程，所以PLC控制系統的改造是必然的發展趨勢。

2.1XDPS系統簡介

XDPS系統即新華分散處理系統（ Xinhua Distributed Processing System），包括數據采集、閉環控制、順序控制及聯鎖保護等系統?？赏瓿蓪崟r數據采集、過程控制、順序控制、高級控制、報警檢測、監視、操作，可以對數據進行記錄、統計、顯示、打印等處理，并提供組態和調試工具。

2.2系統工作原理

XDPS系統共分為網絡級、DPU過程控制級、現場I/O執行級三部分。由于DPU控制及現場執行級組成每套子系統的過程控制，其中DPU為核心，實現I/O驅動、施數據處理、計算控制和網絡管理四大功能，各I/O站完成對現場的數據（模擬量、關量、脈沖量等）采集和控制，通過BITTBUS通信實現與主DPU之間的數據交換，從而實現對控制過程的分布式控制和管理。

2.3系統特征

控制系統的硬件配置功能分散，系統的單一故障，不應導致整個控制系統的失效，也不會影響機組的正常運行和保護功能?？刂葡到y在結構上保證通信、電源和處理器模件的冗余配置。整套系統可靠性高，抗干擾能力強。

3 方案實施

3.1實施細則

水處理控制室原為PLC系統，機柜數量為8面，1面電源柜，本次改造將原機柜全部拆除，由改造新增的DCS設備完全替代原PLC系統功能，配置新的電源分配柜，配置新的操作員站，由DCS系統完成原有功能，控制器數量不得少于5對。水處理陰陽床部分，機柜布置在中央電子間，配置2臺操作員站。

3.2系統實施要點

DCS系統的設計采用合適的冗余配置和診斷至通道級的自診斷功能，使其具有高度的可靠性。系統內任一組件發生故障，均不影響整個系統的工作。新增系統的參數、報警和自診斷功能高度集中在LCD上顯示，系統設計結合工藝設備的特點，并遵循功能分散和物理分散的原則?？刂葡到y包括各種可行的自診斷手段，以便內部故障能在對過程造成影響之前被檢測出來。此外，保護和安全系統具備通道冗余或測量多重化以及自檢和在線的試驗手段。

3.3硬件實施要點

系統內所有模件均是低散熱量的固態電路，并為標準化、模件化和插入式結構。各元件有識別及LED診斷指示。系統中所有模件能在線插拔和更換而不損壞，且不影響其它模件正常工作。模件的插拔有導軌和聯鎖，以免造成損壞或引起故障。模件的編址不受在機柜內的插槽位置所影響，而是在機柜內的任何插槽位置上都能執行其功能。安裝于生產現場的DCS模件、設備具有足夠的防護等級和有效的保護措施，以保證在惡劣的現場環境下正常地工作。

3.4 過程輸入/輸出（I/O）實施要點

I/O處理系統“智能化”，以減輕控制系統的處理負荷。I/O處理系統能完成量程歸一、數據整定、數字化輸入和輸出、線型化、過程點質量判斷、工程單位換算等功能。所有的輸入、輸出信號有自己獨立的裝置處理。所有的I/O模件都有標明I/O狀態的LED指示和其它診斷顯示，如模件電源指示等。所有模擬量輸入每秒至少掃描和更新4次，所有數字量輸入每秒至少掃描和更新10次。為滿足某些需要快速處理的控制回路要求，其模擬量輸入信號達到每秒掃描8次，數字量輸入信號達到每秒掃描20次。事故順序（SOE）輸入信號的分辨率不大于1毫秒。電氣模擬量輸入采樣周期不大于200ms；開關量輸入采樣周期不大于20ms；脈沖量輸入寬度：80ms～120ms。

3.5 電源實施要點

新增DCS設備配置新的電源分配柜，向DCS機柜、操作員站以及現場儀表提供電源（電源回路數量、容量與原來相同）。接受變送器輸入信號的模擬量輸入通道，能承受輸入端子完全的短路，并不影響其它輸入通道，否則，有單獨的熔斷器進行保護。每一路變送器的供電回路中有單獨的斷路器，斷路器開斷時報警。在機柜內，斷路器的更換很方便，不需先拆下或拔出任何其它組件。

4 結束語

通過取消鍋爐補給水處理PLC控制系統，改為XDPS系統控制，加上就地設備的性能改進，將全面提高鍋爐補給水處理運行的可靠性、準確性及快速性，使現場設備能夠在優良的狀態下運行，降低了現場設備的維護費用，而發電公司的經濟效益也將因此而獲益。實踐證明，改進后的系統能夠滿足鍋爐補給水處理不同工況的運行，徹底消除了原PLC控制存在的問題，同時也減輕了運行人員的勞動強度，實現了鍋爐補給水處理系統控制的集控室遠方監控操作，提高了設備的自動化水平，減少了設備維護量，達到公司減人增效的目的，并保證了鍋爐補給水處理系統的安全經濟運行，使發電公司的安全生產得到有力保證。

參考文獻：

[1]《最新火電廠發電機組穩定運行與分散控制系統DCS檢修維護技術規程》.北京：中國科技文化出版社，2009.

[2]何衍慶.《xdps分散控制系統》[M].北京：化學工業出版社，2002.

作者簡介：

呂馥丞，男，19684年出生，2013年畢業于長沙理工大學電氣工程專業，現就任華電青島發電有限公司化水車間endprint