PCS7在CFB電站循環(huán)硫化床鍋爐上的應(yīng)用
點(diǎn)擊次數(shù)：2896 更新時(shí)間：2011-08-02
內(nèi)容簡(jiǎn)介：現(xiàn)在電站自控系統(tǒng)普遍采用分散控制系統(tǒng)（DCS），SIEMENS公司的SIMATICPCS7作為一種的過(guò)程控制系統(tǒng)，廣泛地用在鋼鐵、化工、電站行業(yè)，本文介紹了該系統(tǒng)在河南省某水泥廠自備電廠中的應(yīng)用情況和心得。
主題詞：PCS7CFB電站應(yīng)用
一、工程概述：
河南省某水泥廠自備電廠機(jī)組是由220t/h水泥爐窯尾氣余熱爐、145t/h補(bǔ)燃煤CFB鍋爐和112MW的汽輪發(fā)電機(jī)組組成，主要是供廠內(nèi)水泥生產(chǎn)線用電及部分生活用熱。其中，補(bǔ)燃鍋爐是哈爾濱鍋爐廠引進(jìn)美國(guó)CPC技術(shù)生產(chǎn)的細(xì)粉高速循環(huán)流化床鍋爐，與一般循環(huán)流化床鍋爐的區(qū)別在于：在爐前右側(cè)布置了一臺(tái)負(fù)荷調(diào)節(jié)裝置（床料倉(cāng)），其工作原理為通過(guò)負(fù)壓系統(tǒng)從爐床抽取床料儲(chǔ)在倉(cāng)內(nèi)，并根據(jù)負(fù)荷調(diào)節(jié)的需要將其中的床料回放入到爐床上來(lái)控制床料高度和溫度，以達(dá)到調(diào)節(jié)負(fù)荷的目的。而一般的CFB主要是通過(guò)各種型式的分離器分離煙氣中未燃盡顆粒，再以機(jī)械或非機(jī)械方式送回爐膛，通過(guò)調(diào)整回料量、給煤量和風(fēng)量等手段來(lái)調(diào)節(jié)床溫和負(fù)荷。另一區(qū)別是該類(lèi)爐的燃料粒度較一般CFB爐細(xì)，燃料溫度和石灰石投入方式不相同。項(xiàng)目設(shè)計(jì)單位是天津水泥設(shè)計(jì)院，四川東方電腦工程公司負(fù)責(zé)提供DCS硬件，并完成DCS的設(shè)計(jì)組態(tài)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作。
本項(xiàng)目采用SIEMENS公司SIMATICPCS7集散控制系統(tǒng)，zui終實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)自備電站的控制和安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。
二、PCS7系統(tǒng)的主要特點(diǎn)
PCS7是一種模塊化的基于現(xiàn)場(chǎng)總線的新一代過(guò)程控制系統(tǒng)，結(jié)合了傳統(tǒng)DCS和PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，將兩者的功能有機(jī)的結(jié)合在一起。系統(tǒng)的所有硬件都基于統(tǒng)一的硬件平臺(tái)；所有軟件也都全部集成在SIMATIC程序管理器下，有同樣統(tǒng)一的軟件平臺(tái)。系統(tǒng)大量采用了新技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)配置上，使用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)和PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)。由于PCS7消除了DCS和PLC系統(tǒng)間的界限，真正實(shí)現(xiàn)了儀控和電控的一體化，充分體現(xiàn)了全集成自動(dòng)化的特點(diǎn)，使得系統(tǒng)應(yīng)用范圍變廣，是一種適用于現(xiàn)在、面向未來(lái)的開(kāi)放型過(guò)程控制系統(tǒng)。
三、本項(xiàng)目系統(tǒng)構(gòu)成：
1．硬件：
采用三個(gè)過(guò)程控制機(jī)柜：1APL、2APL、3APL。在1APL、3APL內(nèi)各安裝1套過(guò)程控制器AS4142DP。1APL中的過(guò)程控制器，處理循環(huán)流化床鍋爐部分的測(cè)點(diǎn)和調(diào)節(jié)回路，3APL中的過(guò)程控制器，處理汽輪發(fā)電機(jī)組和兩臺(tái)余熱鍋爐部分的測(cè)點(diǎn)和調(diào)節(jié)回路。共使用了13個(gè)ET200M遠(yuǎn)程控制機(jī)架安裝各種I/O模塊。所處理信號(hào)如下：
信號(hào)類(lèi)型實(shí)際使用點(diǎn)數(shù)模塊配置
AI4~20mA18029X8AI
RTD8224X4RTD
T/C649X8T/C
AO319X4AO
DI7115X8DI
DO143X8DO
過(guò)程狀態(tài)監(jiān)控管理設(shè)備為2臺(tái)OS站，1臺(tái)ES站，出于項(xiàng)目成本考慮，均采用SIEMENS公司推薦的Dell公司高性能商用計(jì)算機(jī)。配置為：PⅡ400，4.3Ｇ硬盤(pán)，１２８Ｍ內(nèi)存，帶８Ｍ顯存的集成顯卡，１９"高分辨率SVGA彩色顯示器。在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，Dell公司的商用計(jì)算機(jī)表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能。
系統(tǒng)打印機(jī)為3臺(tái)：EPSONMJ-1500K+彩色噴墨打印機(jī)。選用該種打印機(jī)是基于以下因素：
a）噪音低
b）使用彩色進(jìn)行不同級(jí)別和種類(lèi)的報(bào)警和信息記錄
c）能使用寬行連續(xù)打印紙，這是普通噴墨打印機(jī)不具備的功能。
2.網(wǎng)絡(luò)
分為下層控制網(wǎng)、上層管理網(wǎng)。
下層控制網(wǎng)采用同軸屏敝電纜，適合歐洲Profibus標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)每個(gè)ET200M上的IM153－1通訊卡與AS4142DP控制器互相連接，滿足現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集、處理和控制器的通訊，為Profibus－DP現(xiàn)場(chǎng)通訊網(wǎng)。
上層管理網(wǎng)分為二類(lèi)。一類(lèi)為采用同軸電纜，適合歐洲Profibus標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)OS站、ES站和控制器上的CP443－5通訊卡相連接，滿足操作員站、工程師站對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)視、控制和管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。另一類(lèi)為采用同軸細(xì)纜，符合TCP/IP協(xié)議的管理以太網(wǎng)，通過(guò)OS站、ES站上的D-LINK網(wǎng)卡連接，主要實(shí)現(xiàn)工程師和操作員站之間文件管理、拷貝。
?。常浖?br />
操作員站OS和工程師站ES均采用微軟英文版WindowsＮＴWorkstationＶ４.０作為操作系統(tǒng)，附加安裝版Package３和Internetexplorer４.０，漢字處理采用中文之星ForWindowsNTV2.0，使得除工程師組態(tài)以外的所有信息、界面均實(shí)現(xiàn)漢化。
操作員站另加載了SIMATICWINCCRT64KTags、NETProfibus-S7、WINCCADVANCEDPROCESSCTRL.、WINCCBASICPROCESSCTRL等監(jiān)控軟件。
在操作員站所加載軟件的基礎(chǔ)上，工程師站還加裝了SIMATICSTEP7BASISV4.0、CFCV4.0、S7-SCLV4.0、SFCV4.X等組態(tài)功能軟件。除用于系統(tǒng)軟、硬件組態(tài)外，ES站具有與OS站*相同的功能，可以兼做OS站，起到了降低用戶成本的作用。
四、系統(tǒng)功能
系統(tǒng)是對(duì)補(bǔ)燃爐、余熱鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)進(jìn)行重要參數(shù)的顯示，對(duì)以下回路進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。
補(bǔ)燃爐汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)補(bǔ)燃爐爐膛壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)
1#余熱爐汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)2#余熱爐汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)
除氧器壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)除氧器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)
冷凝器熱井水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)補(bǔ)燃爐二次風(fēng)量調(diào)節(jié)系統(tǒng)
二級(jí)過(guò)熱器入口溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)主蒸汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)
以班報(bào)的形式對(duì)所有重要參數(shù)進(jìn)行一小時(shí)報(bào)表自動(dòng)打印。
以趨勢(shì)圖的形式對(duì)DCSI/O清單中所有要求的記錄參數(shù)進(jìn)行８小時(shí)趨勢(shì)顯示，并可按操作員要求隨時(shí)打印。
工藝流程畫(huà)面主要有下面幾幅，并可隨意切換：
鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)圖鍋爐汽水系統(tǒng)圖汽機(jī)熱力系統(tǒng)圖
余熱爐熱力系統(tǒng)圖除氧給水系統(tǒng)圖發(fā)電機(jī)油系統(tǒng)圖
應(yīng)用色彩和閃爍變化表示各種報(bào)警信息。報(bào)警信息可按報(bào)警產(chǎn)生順序在Alarmlog中查閱、打印。另外，根據(jù)鍋爐制造商對(duì)控制的要求，并參考美國(guó)NFPA8504常壓循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行規(guī)范，還設(shè)計(jì)了必要的保護(hù)功能。
五、PCS7系統(tǒng)的應(yīng)用心得
我們?cè)谶@次工程的程序設(shè)計(jì)中，由于沒(méi)有太多的順控功能，基本上只用到CFC程序組態(tài)，這樣也方便用戶有限的技術(shù)人員盡快掌握。CFC程序組態(tài)是一種圖形式的組態(tài)，方便、直觀，操作簡(jiǎn)便。PCS7將許多邏輯、運(yùn)算功能形成了功能塊，在進(jìn)行程序組態(tài)時(shí)，如需用到某種邏輯、運(yùn)算功能，就可在PCS7的功能塊庫(kù)中找到與之相應(yīng)的功能塊，將其直接拖放至CFC組態(tài)畫(huà)面即可。用戶還可利用PCS7提供的一種類(lèi)似PASICAL語(yǔ)言的SCL程序結(jié)構(gòu)化控制語(yǔ)言自定義特殊功能塊，并存在功能塊庫(kù)中，隨意調(diào)用。
DCS中使用的所有模塊（包括PID塊、數(shù)據(jù)塊、I/O模塊等）都只是在PCS7的組態(tài)畫(huà)面中出現(xiàn)，并不能在WINCC人機(jī)界面上出現(xiàn)。此時(shí)，若需要某個(gè)模塊在WINCC人機(jī)界面上出現(xiàn)，則只需要給該模塊添加WINCC屬性。
在工程師站上完成所有程序組態(tài)，編譯無(wú)誤后，將程序下載至過(guò)程控制器，這樣，過(guò)程控制器中就有了經(jīng)過(guò)編譯后的用戶程序；再將有用戶程序的用戶項(xiàng)目傳送到操作站，用戶程序就傳給了WINCC人機(jī)界面，在程序組態(tài)時(shí)，已被定義具
主題詞：PCS7CFB電站應(yīng)用
一、工程概述：
河南省某水泥廠自備電廠機(jī)組是由220t/h水泥爐窯尾氣余熱爐、145t/h補(bǔ)燃煤CFB鍋爐和112MW的汽輪發(fā)電機(jī)組組成，主要是供廠內(nèi)水泥生產(chǎn)線用電及部分生活用熱。其中，補(bǔ)燃鍋爐是哈爾濱鍋爐廠引進(jìn)美國(guó)CPC技術(shù)生產(chǎn)的細(xì)粉高速循環(huán)流化床鍋爐，與一般循環(huán)流化床鍋爐的區(qū)別在于：在爐前右側(cè)布置了一臺(tái)負(fù)荷調(diào)節(jié)裝置（床料倉(cāng)），其工作原理為通過(guò)負(fù)壓系統(tǒng)從爐床抽取床料儲(chǔ)在倉(cāng)內(nèi)，并根據(jù)負(fù)荷調(diào)節(jié)的需要將其中的床料回放入到爐床上來(lái)控制床料高度和溫度，以達(dá)到調(diào)節(jié)負(fù)荷的目的。而一般的CFB主要是通過(guò)各種型式的分離器分離煙氣中未燃盡顆粒，再以機(jī)械或非機(jī)械方式送回爐膛，通過(guò)調(diào)整回料量、給煤量和風(fēng)量等手段來(lái)調(diào)節(jié)床溫和負(fù)荷。另一區(qū)別是該類(lèi)爐的燃料粒度較一般CFB爐細(xì)，燃料溫度和石灰石投入方式不相同。項(xiàng)目設(shè)計(jì)單位是天津水泥設(shè)計(jì)院，四川東方電腦工程公司負(fù)責(zé)提供DCS硬件，并完成DCS的設(shè)計(jì)組態(tài)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作。
本項(xiàng)目采用SIEMENS公司SIMATICPCS7集散控制系統(tǒng)，zui終實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)自備電站的控制和安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。
二、PCS7系統(tǒng)的主要特點(diǎn)
PCS7是一種模塊化的基于現(xiàn)場(chǎng)總線的新一代過(guò)程控制系統(tǒng)，結(jié)合了傳統(tǒng)DCS和PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，將兩者的功能有機(jī)的結(jié)合在一起。系統(tǒng)的所有硬件都基于統(tǒng)一的硬件平臺(tái)；所有軟件也都全部集成在SIMATIC程序管理器下，有同樣統(tǒng)一的軟件平臺(tái)。系統(tǒng)大量采用了新技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)配置上，使用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)和PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)。由于PCS7消除了DCS和PLC系統(tǒng)間的界限，真正實(shí)現(xiàn)了儀控和電控的一體化，充分體現(xiàn)了全集成自動(dòng)化的特點(diǎn)，使得系統(tǒng)應(yīng)用范圍變廣，是一種適用于現(xiàn)在、面向未來(lái)的開(kāi)放型過(guò)程控制系統(tǒng)。
三、本項(xiàng)目系統(tǒng)構(gòu)成：
1．硬件：
采用三個(gè)過(guò)程控制機(jī)柜：1APL、2APL、3APL。在1APL、3APL內(nèi)各安裝1套過(guò)程控制器AS4142DP。1APL中的過(guò)程控制器，處理循環(huán)流化床鍋爐部分的測(cè)點(diǎn)和調(diào)節(jié)回路，3APL中的過(guò)程控制器，處理汽輪發(fā)電機(jī)組和兩臺(tái)余熱鍋爐部分的測(cè)點(diǎn)和調(diào)節(jié)回路。共使用了13個(gè)ET200M遠(yuǎn)程控制機(jī)架安裝各種I/O模塊。所處理信號(hào)如下：
信號(hào)類(lèi)型實(shí)際使用點(diǎn)數(shù)模塊配置
AI4~20mA18029X8AI
RTD8224X4RTD
T/C649X8T/C
AO319X4AO
DI7115X8DI
DO143X8DO
過(guò)程狀態(tài)監(jiān)控管理設(shè)備為2臺(tái)OS站，1臺(tái)ES站，出于項(xiàng)目成本考慮，均采用SIEMENS公司推薦的Dell公司高性能商用計(jì)算機(jī)。配置為：PⅡ400，4.3Ｇ硬盤(pán)，１２８Ｍ內(nèi)存，帶８Ｍ顯存的集成顯卡，１９"高分辨率SVGA彩色顯示器。在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，Dell公司的商用計(jì)算機(jī)表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能。
系統(tǒng)打印機(jī)為3臺(tái)：EPSONMJ-1500K+彩色噴墨打印機(jī)。選用該種打印機(jī)是基于以下因素：
a）噪音低
b）使用彩色進(jìn)行不同級(jí)別和種類(lèi)的報(bào)警和信息記錄
c）能使用寬行連續(xù)打印紙，這是普通噴墨打印機(jī)不具備的功能。
2.網(wǎng)絡(luò)
分為下層控制網(wǎng)、上層管理網(wǎng)。
下層控制網(wǎng)采用同軸屏敝電纜，適合歐洲Profibus標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)每個(gè)ET200M上的IM153－1通訊卡與AS4142DP控制器互相連接，滿足現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集、處理和控制器的通訊，為Profibus－DP現(xiàn)場(chǎng)通訊網(wǎng)。
上層管理網(wǎng)分為二類(lèi)。一類(lèi)為采用同軸電纜，適合歐洲Profibus標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)OS站、ES站和控制器上的CP443－5通訊卡相連接，滿足操作員站、工程師站對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)視、控制和管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。另一類(lèi)為采用同軸細(xì)纜，符合TCP/IP協(xié)議的管理以太網(wǎng)，通過(guò)OS站、ES站上的D-LINK網(wǎng)卡連接，主要實(shí)現(xiàn)工程師和操作員站之間文件管理、拷貝。
?。常浖?br />
操作員站OS和工程師站ES均采用微軟英文版WindowsＮＴWorkstationＶ４.０作為操作系統(tǒng)，附加安裝版Package３和Internetexplorer４.０，漢字處理采用中文之星ForWindowsNTV2.0，使得除工程師組態(tài)以外的所有信息、界面均實(shí)現(xiàn)漢化。
操作員站另加載了SIMATICWINCCRT64KTags、NETProfibus-S7、WINCCADVANCEDPROCESSCTRL.、WINCCBASICPROCESSCTRL等監(jiān)控軟件。
在操作員站所加載軟件的基礎(chǔ)上，工程師站還加裝了SIMATICSTEP7BASISV4.0、CFCV4.0、S7-SCLV4.0、SFCV4.X等組態(tài)功能軟件。除用于系統(tǒng)軟、硬件組態(tài)外，ES站具有與OS站*相同的功能，可以兼做OS站，起到了降低用戶成本的作用。
四、系統(tǒng)功能
系統(tǒng)是對(duì)補(bǔ)燃爐、余熱鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)進(jìn)行重要參數(shù)的顯示，對(duì)以下回路進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。
補(bǔ)燃爐汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)補(bǔ)燃爐爐膛壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)
1#余熱爐汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)2#余熱爐汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)
除氧器壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)除氧器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)
冷凝器熱井水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)補(bǔ)燃爐二次風(fēng)量調(diào)節(jié)系統(tǒng)
二級(jí)過(guò)熱器入口溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)主蒸汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)
以班報(bào)的形式對(duì)所有重要參數(shù)進(jìn)行一小時(shí)報(bào)表自動(dòng)打印。
以趨勢(shì)圖的形式對(duì)DCSI/O清單中所有要求的記錄參數(shù)進(jìn)行８小時(shí)趨勢(shì)顯示，并可按操作員要求隨時(shí)打印。
工藝流程畫(huà)面主要有下面幾幅，并可隨意切換：
鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)圖鍋爐汽水系統(tǒng)圖汽機(jī)熱力系統(tǒng)圖
余熱爐熱力系統(tǒng)圖除氧給水系統(tǒng)圖發(fā)電機(jī)油系統(tǒng)圖
應(yīng)用色彩和閃爍變化表示各種報(bào)警信息。報(bào)警信息可按報(bào)警產(chǎn)生順序在Alarmlog中查閱、打印。另外，根據(jù)鍋爐制造商對(duì)控制的要求，并參考美國(guó)NFPA8504常壓循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行規(guī)范，還設(shè)計(jì)了必要的保護(hù)功能。
五、PCS7系統(tǒng)的應(yīng)用心得
我們?cè)谶@次工程的程序設(shè)計(jì)中，由于沒(méi)有太多的順控功能，基本上只用到CFC程序組態(tài)，這樣也方便用戶有限的技術(shù)人員盡快掌握。CFC程序組態(tài)是一種圖形式的組態(tài)，方便、直觀，操作簡(jiǎn)便。PCS7將許多邏輯、運(yùn)算功能形成了功能塊，在進(jìn)行程序組態(tài)時(shí)，如需用到某種邏輯、運(yùn)算功能，就可在PCS7的功能塊庫(kù)中找到與之相應(yīng)的功能塊，將其直接拖放至CFC組態(tài)畫(huà)面即可。用戶還可利用PCS7提供的一種類(lèi)似PASICAL語(yǔ)言的SCL程序結(jié)構(gòu)化控制語(yǔ)言自定義特殊功能塊，并存在功能塊庫(kù)中，隨意調(diào)用。
DCS中使用的所有模塊（包括PID塊、數(shù)據(jù)塊、I/O模塊等）都只是在PCS7的組態(tài)畫(huà)面中出現(xiàn)，并不能在WINCC人機(jī)界面上出現(xiàn)。此時(shí)，若需要某個(gè)模塊在WINCC人機(jī)界面上出現(xiàn)，則只需要給該模塊添加WINCC屬性。
在工程師站上完成所有程序組態(tài)，編譯無(wú)誤后，將程序下載至過(guò)程控制器，這樣，過(guò)程控制器中就有了經(jīng)過(guò)編譯后的用戶程序；再將有用戶程序的用戶項(xiàng)目傳送到操作站，用戶程序就傳給了WINCC人機(jī)界面，在程序組態(tài)時(shí)，已被定義具
