控制系統(tǒng)DeltaV系統(tǒng)在電廠鍋爐中的應(yīng)用

回路的實(shí)現(xiàn)方法。

　　生產(chǎn)區(qū)自備電廠是一座小型燃煤發(fā)電廠，設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模為四爐三機(jī)，其中燃煤鍋爐、燃油鍋爐各兩臺(tái)，1 2鍋爐為油和氣混合燃料，由常規(guī)儀表進(jìn)行控制，大多數(shù)時(shí)間處于備用狀態(tài)；34鍋爐為燃煤鍋爐，長(zhǎng)期處于運(yùn)行狀態(tài)，儀表控制系統(tǒng)采用美國(guó)GE公司的PLC.12鍋爐與34鍋爐是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的操作室。通過(guò)幾年來(lái)的實(shí)際運(yùn)行證明現(xiàn)在3 4鍋爐的儀表控制系統(tǒng)已不能滿(mǎn)足生產(chǎn)及事故狀態(tài)下緊急處理的需要，因此決定對(duì)現(xiàn)在長(zhǎng)期運(yùn)行的34鍋爐的儀表系統(tǒng)進(jìn)行改造，使其滿(mǎn)足安全生產(chǎn)的需要。

　　13及4鍋爐儀表控制系統(tǒng)改造前現(xiàn)狀4鍋爐儀表控制系統(tǒng)由3個(gè)操作站、兩臺(tái)主機(jī)及若干卡件組成，每臺(tái)主機(jī)帶兩臺(tái)操作站，主機(jī)為單CPU結(jié)構(gòu)，兩臺(tái)主機(jī)之間數(shù)據(jù)雖能共享，但由于主機(jī)為單CPU結(jié)構(gòu)沒(méi)有冗余配置，只能采用冷備用，無(wú)法滿(mǎn)足主機(jī)故障時(shí)的自動(dòng)切換，對(duì)生產(chǎn)的安全運(yùn)行構(gòu)成潛在危險(xiǎn)；操作站為普通計(jì)算機(jī)，WindowsNT操作平臺(tái)，只能實(shí)現(xiàn)離線批量組態(tài)，不能滿(mǎn)足鍋爐正常運(yùn)行狀態(tài)下控制方案的變化及增加新檢測(cè)點(diǎn)的要求；流程圖畫(huà)面單一，不利于方便操作。

　　2改造方案及系統(tǒng)配置一二次風(fēng)系統(tǒng)、送煤系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與控制，同時(shí)完成工藝報(bào)表及班組核算的功能�？紤]到操作的方便，本次改造將原來(lái)的兩個(gè)操作室合并為一個(gè)操作室，DeltaV系統(tǒng)控制器及卡件等安裝在3 4鍋爐操作室，作為現(xiàn)場(chǎng)控制室，而將1臺(tái)工程師站、2臺(tái)操作站及Hub安裝在12鍋爐操作室。操作系統(tǒng)為WindowsNT4.0.控制系統(tǒng)軟件版本為V4. 2.系統(tǒng)硬件配置圖如所示。

　　3DeltaV系統(tǒng)特點(diǎn)3.1主要硬件配置DeltaV系統(tǒng)一般由工作站（Workstation）、集線器（Hub）、控制器（Controller）及I/O卡件（I/OSubsystem）組成。每套DeltaV系統(tǒng)最大節(jié)點(diǎn)數(shù)60個(gè)，其中，控制器最大數(shù)量59臺(tái)，工作站最大數(shù)量30臺(tái)，每臺(tái)控制器最多可配置64個(gè)I/O卡件。工作站又分為ProfessionalPlusProfessionalOperator三種，I/O卡件及控制器可帶電熱插拔，不需專(zhuān)門(mén)組態(tài)硬件，系統(tǒng)可自動(dòng)識(shí)別。DeltaV系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的I/O背板，允許所有卡件可以混合進(jìn)行使用，沒(méi)有位置的限制，卡件的集成度高、體積小，標(biāo)準(zhǔn)的接線端子直接與I/O卡件一起插在I/O背板上，方便了接線，節(jié)約了安裝空間，減少了中間故障環(huán)節(jié)。

　　3.2網(wǎng)絡(luò)通訊DeltaV系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)采用工業(yè)以太網(wǎng)，工作站和控制器構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，DeltaV系統(tǒng)中的任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間都是對(duì)等的，直接交流信息，而且所支持的數(shù)據(jù)格式相同，DeltaV系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)傳輸速率最高可達(dá)100Mbps是目前各種類(lèi)型DCS中傳輸速率較高的一種。

　　DeltaV系統(tǒng)的OPC通訊技術(shù)，使DeltaV系統(tǒng)很容易與Intranet（企業(yè)管理網(wǎng)）和Internet進(jìn)行通訊，使系統(tǒng)之間的集成變得更加容易，用戶(hù)可以通過(guò)WebServer在互聯(lián)網(wǎng)上遠(yuǎn)程監(jiān)視DeltaV系統(tǒng)運(yùn)行狀況，遠(yuǎn)程進(jìn)行操作及故障診斷。

    3.3系統(tǒng)冗佘。

　　DeltaV系統(tǒng)的控制器具有在線冗余的功能，在業(yè)于撫順石油學(xué)院石油生產(chǎn)及加工過(guò)程自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)在林源煉油廠設(shè)計(jì)所工作，主要從事自控設(shè)計(jì)工作，曾直接參與了多種型號(hào)DCS的設(shè)計(jì)工作，工程師；武英平（1966―）女，黑龍江伊春人，1989年畢業(yè)于撫順石油學(xué)院石油化工設(shè)備與機(jī)械專(zhuān)業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)在林源煉油廠從事設(shè)備制造與技術(shù)管理工作，工程師。

　　系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，不需要停車(chē)，只需在左側(cè)把第二套控制器所插放的底板與運(yùn)行中控制器底板通過(guò)其自帶的標(biāo)準(zhǔn)插口插接起來(lái)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)完成控制器冗余，不需停車(chē)、組態(tài)和額外接線，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行不會(huì)造成任何影響。同樣，I/O卡件的冗余也無(wú)需任何組態(tài)，是由系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別完成的。

　　3.4現(xiàn)場(chǎng)總線DeltaV系統(tǒng)通過(guò)FF卡件完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線的支持，每個(gè)FF卡件可支持兩條山總線，目前使用常規(guī)儀表的用戶(hù)，如果將來(lái)想用總線儀表，只需將常規(guī)的I/O卡件換成FF卡件即可，不需要其他專(zhuān)門(mén)的硬件和軟件，F(xiàn)F卡件可以進(jìn)行冗余配置，并且提供了本安解決方案。

    3.5應(yīng)用組態(tài)DeltaV系統(tǒng)的控制器和I/O卡件全部采用模塊化、智能化設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)即插即用，帶電熱插拔，一經(jīng)上電，系統(tǒng)將自動(dòng)識(shí)別其類(lèi)型，自動(dòng)分配地址；DeltaV系統(tǒng)的功能塊是基于FF標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)的，而控制方案組態(tài)采用了IEC-1131-3標(biāo)準(zhǔn)，控制方案組態(tài)采用標(biāo)準(zhǔn)功能塊連接的圖形語(yǔ)言方式完成，無(wú)需再填表格，即鼠標(biāo)拖放式組態(tài)；而且具有在線仿真功能，可以使組態(tài)的正確性立即得到驗(yàn)證，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的工作量，縮短了工期；DeltaV系統(tǒng)圖形環(huán)境類(lèi)似于WindowsNT的操作環(huán)境，使工藝流程圖的繪制工作變得非常容易。另外，DeltaV系統(tǒng)可以離線運(yùn)行，用戶(hù)可以離線組態(tài)，即離線進(jìn)行各種控制方案的組態(tài)和流程圖的繪制工作。

　　3.6系統(tǒng)安全可靠控制器和控制網(wǎng)絡(luò)為冗余配置，I/O卡件可帶電熱插拔，提供了可靠的供電系統(tǒng)，每個(gè)I/O卡件背板可安裝8個(gè)I/O卡件，并帶有兩路供電配置，每路供電為4個(gè)I/O卡件提供電源。

    3.7系統(tǒng)識(shí)別器及許可證（License）內(nèi)，是一個(gè)插入到工作站ProfessionalPlus并行打印端口上的一個(gè)連接器，它為每一個(gè)DeltaV系統(tǒng)提供了一個(gè)惟一的特征。

　　許可證是決定控制器功能和大小的一個(gè)軟件。

　　功能是用控制器軟件支持的控制器功能類(lèi)型來(lái)表示的；而大小是由控制對(duì)象的數(shù)量（DSTs）表示的，并DeltaV系統(tǒng)上電前必需安裝系統(tǒng)識(shí)別器，只有安裝了系統(tǒng)識(shí)別器才能夠裝入License軟件，只有安裝了License許可證軟件后，才允許用戶(hù)下裝組態(tài)數(shù)據(jù)。

　　4典型回路現(xiàn)在以鍋爐汽包液位串級(jí)控制回路為例，來(lái)說(shuō)明在DCS組態(tài)過(guò)程中是如何將PID的模擬量輸出轉(zhuǎn)換成開(kāi)關(guān)量輸出的。該串級(jí)控制回路是汽包液位（LT-301）與汽包給水流量（FT-301）的串級(jí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電動(dòng)角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)（FV-301），汽包給水閥帶有閥位變送器（ZT-301）；DO輸出直接送給中間繼電器，再由中間繼電器驅(qū)動(dòng)控制電動(dòng)角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)的交流接觸器�；�本原理是：當(dāng)開(kāi)閥電源接通時(shí)閥門(mén)處于開(kāi)啟狀態(tài)，當(dāng)關(guān)閥電源接通時(shí)閥門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，閥門(mén)開(kāi)度是否達(dá)到預(yù)定的位置是通過(guò)判斷閥位變送器（ZT-301）檢測(cè)到的閥位信號(hào)與給水流量調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)的差值是否在允許的偏差范圍內(nèi)，若在允許的偏差范圍內(nèi)則切斷開(kāi)（或關(guān)）閥電源。

　　在該串級(jí)回路的功能組態(tài)中，共計(jì)使用了兩個(gè)PID模塊（LIC-301和FIC-301），兩個(gè)數(shù)字開(kāi)關(guān)量輸出模塊（FV-301K和FV-301G）兩個(gè)條件功能模塊（CND1和CND2）、3個(gè)模擬量輸入模塊（LT-301，F(xiàn)T-301和ZT-301）、1個(gè)SLAVELOOP模塊、1個(gè)CAS*IN模塊和BKCAL*OUT模塊。串級(jí)控制部分按正常的串級(jí)控制回路組態(tài)即可，問(wèn)題是如何實(shí)現(xiàn)串級(jí)回路中的副回路調(diào)節(jié)器FIC-301模擬量輸出信號(hào)到數(shù)字開(kāi)關(guān)量輸出的轉(zhuǎn)換，閥位變送器在0~100%的有效范圍內(nèi)，當(dāng)FIC-301的PID輸出變化后，首先通過(guò)條件功能模塊CND1判斷該輸出信號(hào)與閥位變送器ZT-301檢測(cè)信號(hào)的大小關(guān)系，當(dāng)FIC-301的PID輸出大于ZT-301的信號(hào)且兩者差值超出允許的偏差范圍時(shí)，條件功能塊模塊CND1有效，這時(shí)數(shù)字開(kāi)關(guān)量輸出模塊FV-301K輸出有效，即增加閥的開(kāi)度，汽包給水調(diào)節(jié)閥FV-301開(kāi)閥中間繼電器閉合，通過(guò)交流接觸器開(kāi)閥電源被接通，電機(jī)正轉(zhuǎn)，閥門(mén)處于開(kāi)啟過(guò)程；隨著閥門(mén)開(kāi)度的增加，閥門(mén)位置變送器的測(cè)量值也隨之增大，當(dāng)FIC- 301的PID輸出值與ZT-301的測(cè)量值差值在允許的偏差范圍內(nèi)時(shí)，條件判斷模塊CND1無(wú)效，數(shù)字開(kāi)關(guān)量輸出模塊FV-301K的輸出無(wú)效，閥門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電源被切斷，閥門(mén)停止動(dòng)作維持在一定開(kāi)度下不變；同理，當(dāng)FIC-301的PID輸出小于閥位變送器ZT-且能夠在線增加監(jiān)TA數(shù)*MeJalElectronicPubliSh301f的檢測(cè)信號(hào)且兩者差值超出允許的偏差范圍自DeltaV系統(tǒng)運(yùn)行以來(lái)，其操作站、控制器以生產(chǎn)的事故，達(dá)到了預(yù)期的效果。

　　及控制器與之間的通訊運(yùn)行可靠，未出現(xiàn)影響安全（上接第41頁(yè)）串接回路來(lái)說(shuō)不但速度慢，而且容易出錯(cuò)，所以我們將LC-3107從8控制站遷至7控制站。

　　2）中的“控制上限”、“控制下限*（見(jiàn)陰影部分），是APC控制程序控制工藝生產(chǎn)過(guò)程時(shí)用的上下限。原本儀表都有自己的控制上下限，例如中的FC-4201（見(jiàn)陰影部分），它的HH：0.但為了APC控制程序在控制工藝生產(chǎn)過(guò)程時(shí)，控制曲線不至于偏離中心線太遠(yuǎn)，所以特設(shè)置此”控制上限“、”控制下限“。此上下限也是數(shù)據(jù)緩沖器，由工藝技術(shù)人員或操作班長(zhǎng)根據(jù)工況設(shè)定。

　　控制Tm路沲w S'.二路流w二路流M 1機(jī)（j丨R'咖：路；fin溫度妒愚8路出i.i溫度總進(jìn)M：稂丨，允iHi川運(yùn)態(tài)：ni-下常壓爐支路平衡和提降量控制用表格3結(jié)束語(yǔ)APC技術(shù)在過(guò)程控制中的廣泛應(yīng)用，是大中型裝置控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。APC在封閉型分散控制系統(tǒng)上的運(yùn)用成功，更具有重要的意義。因?yàn)樵诮y(tǒng)在大中型裝置上已經(jīng)普遍使用。在此，將封閉型分散控制系統(tǒng)中運(yùn)用APC時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題及解決方法總結(jié)出來(lái)，希望能廣大用戶(hù)在運(yùn)用APC時(shí)有所幫助和啟迪。開(kāi)放型分散控制系統(tǒng)推出之前，封閉型分散控制系.