AB ProcessLogix系統在電廠中的應用

摘要： 本文介紹了ROCKWELL公司的ProcessLogix系列分散控制系統的特點、基本功能、硬件結構、軟件構成及其在大連西咀熱力有限公司新建工程2×15MW汽輪發電機組上的應用，完成DAS、SCS、MCS、FSSS、ETS等系統功能。 摘要： ProcessLogix；Logix；ControlNet　ProcesssLogix System’s Application in Power Plant　Abstract: The ProcessLogix series distributed control system is introduced in this　paper. Include it’s character, basic function, hardware and software structure. This system is used in a 2X15MW power plant of DaLan XiZui. In this project, DAS, SCS, MCS,FSSS and ETS are achieved.ProcessLogix；Logix；ControlNet 　　大連西咀熱電力有限公司主設備三臺四川鍋爐廠生產的CG－130/5.30-M1型、自然循環、四角切圓、懸浮燃燒煤粉爐，每臺鍋爐配2套鋼球磨，采用中儲式、乏氣送粉的方式。同時選用兩臺哈爾濱汽輪機廠生產的C15-4.7/1.27型、沖動式汽輪機組。 　　機組控制系統為美國ROCKWELL公司的ProcessLogix分散控制系統。進入DCS系統的控制包括：(1)數據采集和處理監視系統(DAS)；(2)模擬量控制系統(MCS)；(3)機爐協調控制系統(CCS)；(4)輔機順序控制系統(SCS)；(5)鍋爐爐膛安全監視系統(FSSS)；(6)汽輪機危急遮斷系統(ETS) 1 系統概述 1.1 系統結構 　　ProcessLogix是ROCKWELL公司新推出的基于Logix平臺的過程控制系統[1]。ProcessLogix系統是由現場控制級網絡(FLEXBUS)、過程級網絡(CONTROLNET)和管理級網絡(ETHERNET)組成的3級網絡集散控制系統。每級網絡都實現雙冗余。ControlNet基礎技術是由Rockwell Automatiom公司研發的。具有以下特點[2]： 　　在單根電纜上支持兩種信息傳遞，一種是對時間有嚴格要求，另一種是對時間無要求的信息發送和程序上/下載。 　　采用新的通信模式，以生產者/客戶的模式取代了傳統的源/目的的模式。它支持點對點的通信，而且允許同一時間向多個設備通信。 　　可使用同軸電纜，長度可達6km，可尋址節點最多99個，兩個節點間最長距離達1000米。網絡拓撲結構可采用總線型、樹狀和星型。 　　具有安裝簡單、擴展方便及介質冗余、本質安全、良好診斷功能等優點。 　　ControlNet網絡傳輸速度為5Mbit/s。實時I/O、控制器互鎖、對等報文傳輸以及編程操作都可以在同一條ControlNet鏈路上實現。ControlNet本質上的確定性可以確保數據何時發送，其可重復的性能確保網絡傳輸時間不會隨網絡設備的添加或刪除而改變。網上掛有服務器、工作站、打印機等，以太網數據傳輸速度為10 Mbit／s。管理網上的服務器、工作站協同工作，實現過程的監視、控制、報警、信息的管理和維護工作。管理級網絡與過程控制級網絡通過以太網卡和1784－PCIC網卡與服務器連接。 1.2 系統硬件 　　針對本工程的需要，整套系統設置系統配置6對冗余的CPM、兩臺服務器和八臺操作員站。分別實現對鍋爐、汽輪機和公用系統的控制。另外設置一個LM55PLC控制器進行SOE數據采集。具體體系結構如圖1所示。 1.3 系統特點 　　ROCKWELL的Logix體系結構通過集成DCS的過程控制和PLC的離散/順序控制提供第一個混合控制系統。對于那些高度集成的模擬過程應用來說，您可以使用Process Logix系統，直接利用預先組態的系統參數，而且馬上可用，不需要額外的集成和編程。或者對于那些高度自由定義的應用需求，高度的調節功能以及大量的離散控制，您可以使用Control Logix 控制器。這一技術的關鍵在于Logix包含網絡通訊、系統開發和控制技術等各方面的功能。他具有以下的特點： 1、無縫聯接 　　保證不同/多個logix控制器之間或者與現有的基于PLC的系統之間的方便集成。在現有網絡上的用戶可以透明地向其它網絡上的程序控制器發送消息或從其它網絡上的程序控制器接收消息。 ２、快速 　　Logix體系結構提供在背板上或控制器之間的高速數據交換，成為一個高速的控制平臺。 3、規模靈活 　　提供一種模塊化的控制方法。當系統規模增加時可以通過添加控制器和通訊模塊來實現。您可以在同一個機架上安裝不同類型的控制器，可以根據您的應用的需求來選擇控制器的選擇。 4、集成 　　建立一個平臺來集成多種技術，包括順序控制、運動控制、傳動控制以及過程應用。 5、緊湊 　　滿足許多應用的要求，特別是高度分布的，及空間有限的控制應用。不同于其它控制系統，Logix系統的基礎是開放結構的概念，它自動地使您能夠： 　　不需要控制器即可以橋接多個網絡。 　　對機器架中的控制器，I/O模塊，或通訊模塊的數量和類型進行任意組合或排放。 　　對大多數模塊來說都可以帶電插拔，不影響系統中的其它模塊。 　　對于高速的運動控制和離散控制來說，您可以把Control Logix集成到Process Logix系統中，不需要任何網關或特殊的接口模件。 1.4 系統軟件 　　ProcessLogix系統的軟件具有很好的二次開發功能。主要由以下幾個部分組成： 　　系統數據庫程序DbAdmin：負責系統數據庫的維護；可以方便地進行系統數據庫的維護和管理，并設置有相應的安全級別。 　　圖形組態程序DisplayBuilder：操作員圖形顯示界面組態；該系統為用戶提供很好的二次開發接口，用戶可以應用VBscript 和OPC技術開發出自己的應用程序。 　　操作員圖形顯示程序Station：操作員圖形顯示界面，操作員操作；該程序集成了操作員站的全部功能，并具有系統級參數的設置。通過相應的設置，可以方便地實現報警、趨勢、成組等功能。 　　控制策略組態程序ControlBuilder：控制策略組態（包括連續控制和邏輯控制），在線監視。以順序功能塊的形式進行組態，可以在線修改參數，方便工程實施。在功能組態中也提供以Vbscript為手段的二次開發。系統功能進一步加強。 2 系統功能 　　本工程的ProcessLogix系統控制功能包括機組數據采集系統(DAS)、輔機順序控制系統(SCS)、機組自動調節系統（MCS）、爐膛安全監控系統（FSSS）、汽輪機危急遮斷系統(ETS)等。 2.1 DAS系統 　　DAS系統主要實現以下功能： 　　監視工況，系統組態了鍋爐模擬圖36 幅，汽機模擬圖16幅，操作員可通過這些畫面的顯示和報警提示進行機組工況監視。 　　生成報表。報表有定時報表和召喚報表等形式。報表由EXCEL生成。 　　歷史數據存儲與檢索，歷史趨勢記錄，事故追憶。 2.2 輔機順序控制系統(SCS) 　　輔機順序控制系統(SCS)包括電動機、電動門、氣動門、風煙擋板等功能組操作和輔機聯鎖等。各功能組間可具有聯鎖關系。各設備啟停控制有聯鎖關系的，設計有程序啟動、程序停止邏輯和單獨操作，可在運行操作中選擇自動程序啟、停控制方式，也可選擇手動各個設備單獨啟、停控制方式。沒有聯鎖關系的，設計為單獨操作。運行人員對順序控制設備的操作在操作員站上進行，不設常規的后備硬手操。操作員站上可顯示被控設備啟停及其過程中的狀態、啟動條件和故障報警等信息。 2.3 機組自動調節系統(MCS) 　　機組自動調節系統包括以下系統：鍋爐給水調節系統、送風調節系統、一次風壓調節系統、爐膛負壓調節系統、過熱汽溫調節系統、燃油壓力調節系統、磨煤機負壓調節系統、磨煤機負荷調節系統、磨煤溫度調節系統、連排擴容器水位調節系統、軸封壓力調節系統(、除氧器水位調節系統和除氧器壓力調節系統。MCS系統有手動和自動兩種運行方式。手動方式時，控制輸出由運行人員直接設定。自動方式時，控制輸出由被控量的設定值與實際值的偏差經控制運算得出。運行人員通過操作員站對MCS系統進行操作，無后備手操。系統故障時，MCS系統將自動切換到手動方式。系統出現報警或條件不滿足時，不能投入自動。 2.4 爐膛安全監控系統(FSSS) 　　爐膛安全監控系統FSSS是現代大型火電機組必備的安全監控系統，由公用控制邏輯、燃油控制邏輯、燃煤控制邏輯組成，完成鍋爐安全保護、油泄漏試驗、爐膛吹掃、油層啟停控制、煤層啟停控制、油路閘閥控制、回油閥控制、火檢冷卻風機控制、風門擋板控制以及與其他系統的連鎖保護等功能。 2.5 汽輪機危急遮斷系統(ETS) 　　汽輪機危急遮斷系統ETS是為了保證在機組出現油壓低或真空低等故障而需要立即停機時，快速泄去保安油，關閉自動主汽門。切斷供汽，停止汽輪機運行。本次工程中沒有專用的ETS裝置，ETS功能完全由DCS系統軟件實現。 3 結束語 　　大連西咀熱力有限公司新建2X15MW工程是ROCKWELL公司的ProcessLogix分散控制系統首次用于電廠控制系統。但其穩定的系統運行，強大的軟件功能，可靠的硬件質量和友好的人機界面，已經得到用戶的認可。通過機組的長時間運行考驗和多臺機組的應用表明，ProcessLogix完全能滿足火力發電機組運行的控制要求。 參考文獻： [1] ProcesssLogix user’s manual-----KnowledgeBuilder [2] 王常力、羅安，分布式控制系統（DCS）設計與應用實例，北京電子工業出版社2005