上海申弘閥門有限公司
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在自動化技術(shù)日益提高的今天，各行各業(yè)的自動控制應(yīng)用也越來越多，尤其在技術(shù)比較密集的電力系統(tǒng)。在發(fā)電廠的化學(xué)水控制系統(tǒng)里，也正在經(jīng)歷著自動控制技術(shù)的革新，DCS、PLC、現(xiàn)場總線等現(xiàn)代控制技術(shù)都紛紛應(yīng)用到這一領(lǐng)域。根據(jù)這一情況，以我國*臺進(jìn)口300MW的元寶山發(fā)電廠化學(xué)水的改造為例，介紹整個控制系統(tǒng)的改造方法。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥,氣動截止閥,電動蝶閥,氣動蝶閥,電動球閥,氣動球閥,電動閘閥,氣動閘閥,電動調(diào)節(jié)閥,氣動調(diào)節(jié)閥，減壓閥。水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。
1 引言：
發(fā)電廠化學(xué)水系統(tǒng)大致由凝結(jié)水處理系統(tǒng)、補(bǔ)給水處理系統(tǒng)、汽水取樣監(jiān)督系統(tǒng)及加藥系統(tǒng)構(gòu)成。在化學(xué)水系統(tǒng)中要實現(xiàn)其自動化運(yùn)行，一直是多少年來，一代又一代人的愿望。但在國內(nèi)化學(xué)水投入自動運(yùn)行的不多，原因主要有以下幾點(diǎn)：
（1）化學(xué)水工藝復(fù)雜，現(xiàn)實中會出現(xiàn)許多異常情況，實現(xiàn)自動化運(yùn)行有很大困難。
（2）除新建電廠外，大部分廠只是改造控制系統(tǒng)，就地一次設(shè)備，比如電磁閥、閥門、反饋機(jī)構(gòu)、變送器等，不能得到及時的改造，使得自動程序不能正常運(yùn)行。
（3）化學(xué)分析儀表大部分不過關(guān)，不能長期提供一個較穩(wěn)定的終點(diǎn)信號，制約了自動系統(tǒng)的投入。
（4）各廠對電廠化學(xué)水處理的重視程度不夠，不舍得在化學(xué)水處理系統(tǒng)投資。
（5）部分電廠搞化學(xué)水的人力資源配備不高，不能正常很好的領(lǐng)會控制系統(tǒng)的思想也不能很好的維護(hù)控制系統(tǒng)，或者根本就不相信控制系統(tǒng)，便得自動化運(yùn)行人為地不能投入。
2 系統(tǒng)改造分析：
元寶山發(fā)電廠#1機(jī)組30萬千瓦，1976年投產(chǎn)發(fā)電，采用的是70年代流行的矩陣板配繼電器控制方式，經(jīng)過25年的運(yùn)行，接線、繼電器及執(zhí)行元件都已經(jīng)老化。必須進(jìn)行控制系統(tǒng)的改造才能滿足系統(tǒng)的很好運(yùn)行。如今，對控制系統(tǒng)改造進(jìn)行改造比較成熟的有兩種方式：一種是采用PLC進(jìn)行控制，另一種是采用DCS進(jìn)行控制。我們對此進(jìn)行了對比：
采用PLC控制：采用一些運(yùn)算速度高，通信功能強(qiáng)的PLC能夠滿足化學(xué)水處理控制系統(tǒng)的應(yīng)用；投資較少；對現(xiàn)場要求不高；組態(tài)及控制思想實現(xiàn)方便，便于檢修人員掌握和維護(hù)。
采用DCS控制：科技含量較高，能夠滿足化學(xué)水處理控制系統(tǒng)的應(yīng)用；投資相對較大；對現(xiàn)場要求較高，要有專門的控制室安裝；組態(tài)及控制思想較深，不方便檢修人員掌握和維護(hù)。
為此，我們經(jīng)常多方論證，決定采用MODICON公司的QUANTUM系列的PLC作為下位機(jī)控制，上位機(jī)采用工控機(jī)，在NT平臺上采用INLUTION公司的FIX7.0作為操作平臺。上位機(jī)與下位機(jī)之間構(gòu)成MODBUS PLUS網(wǎng)絡(luò)，上位機(jī)通過網(wǎng)卡與局域網(wǎng)MIS系統(tǒng)之間實現(xiàn)10M以太網(wǎng)。
3 系統(tǒng)原理及設(shè)計：
3．1工藝系統(tǒng)及自動控制要求：
元寶山發(fā)電廠#1機(jī)補(bǔ)給水系統(tǒng)是由一臺混合器、兩臺過濾器和兩個系列及兩個混床構(gòu)成，混合器及過濾器作為預(yù)處理系統(tǒng)主要是除去水中的懸浮物和膠態(tài)物，系列由C1、C2、除碳器、A1、A2構(gòu)成，主要是除去水中的離子，混床在zui后做為二級除鹽，在出口形成高純水。整個系統(tǒng)分為三塊，即過濾器、系列、混床。三個系統(tǒng)以系列為主動系統(tǒng)，即系列啟動，過濾器及混床隨之啟動，系列停止，過濾器及混床相應(yīng)停止。過濾器反洗有6步，系列再生程序共有12步，混床再生共有11步，以導(dǎo)電度、運(yùn)行時間和制水量做為周期終點(diǎn)，其他各自有不同的參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的控制。
l 元寶山發(fā)電廠#1機(jī)補(bǔ)給水工藝系統(tǒng)圖：
元寶山發(fā)電廠凝結(jié)水系統(tǒng)無管式過濾器，由三臺凝結(jié)水混床構(gòu)成，處理熱力系統(tǒng)中的水，進(jìn)行除鹽后再利用。再生系統(tǒng)采用體外再生，當(dāng)其中一個床子失效后，傳至體外再生罐中進(jìn)行再生。凝結(jié)水運(yùn)行程序共3步，傳脂程序共8步，再生程序共14步。凝結(jié)水系統(tǒng)運(yùn)行周期以導(dǎo)電度、時間為終點(diǎn)。此次改造后系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)氨化運(yùn)行。
l 元寶山發(fā)電廠#1機(jī)凝結(jié)水工藝系統(tǒng)圖：
3．2自動控制系統(tǒng)構(gòu)成及原理：
元寶山發(fā)電廠#1機(jī)組化學(xué)水處理自動控制系統(tǒng)是由遼寧電科院和元寶山發(fā)電廠共同開發(fā)的具有較高自動化程度的現(xiàn)代化水處理控制系統(tǒng)。
該系統(tǒng)由兩臺上位機(jī)操作站（CRT）、兩套MODICON公司的PLC組成的網(wǎng)絡(luò)式控制系統(tǒng)，對化學(xué)水各個部分進(jìn)行程序控制、智能調(diào)節(jié)、及監(jiān)控報警歷史等管理功能。
3．2．1 PLC控制系統(tǒng)：
本系統(tǒng)由MODICON公司的QUANTUM系列PLC作為核心，其I/O模件具有熱插拔功能。由于運(yùn)行量大，CPU模件選用兩塊140CPU53414A，（凝結(jié)水和補(bǔ)給水各自形成一套相對獨(dú)立的系統(tǒng)），其處理器選用IN586MX133，內(nèi)存2M，具有較高的模擬量處理、數(shù)字量識別和智能調(diào)節(jié)功能。由于主從站之間距離較遠(yuǎn)，本系統(tǒng)在通訊上全部設(shè)計成冗余通信，即A、B兩個通訊通道。采用MB+網(wǎng)。MB＋是一個高性能的工業(yè)通訊網(wǎng)，它可以使計算機(jī)，PLC或其它數(shù)據(jù)源經(jīng)雙絞線電纜在工業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境下實現(xiàn)對等通訊，MB＋的數(shù)據(jù)傳送速率是1MBPS。MB＋采用的是令牌通信策略，具有高可靠性和大的吞吐率。MB＋支持網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)監(jiān)測，可以由PLC監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況，在故障時可產(chǎn)生即時報警，此外，MB＋支持例外讀寫和非清求讀寫等通信功能。MB+采用的是Modbus協(xié)議。Modbus協(xié)議已成為事實上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，采用RS232C的串行通信方式。
補(bǔ)給水系統(tǒng)由一套電源柜、一個主控制站、一個從控制站、8個就地控制箱構(gòu)成一個分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。分別對補(bǔ)給水過濾器、系列、混床進(jìn)行自動控制。凝結(jié)水系統(tǒng)與補(bǔ)給水共用一個電源柜，由一個主控制站、一個從控制站、一個電磁閥柜、3個就地控制箱構(gòu)成一個分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。對凝結(jié)水處理系統(tǒng)、體外再生系統(tǒng)、一二號機(jī)化驗站模擬量系統(tǒng)、自動加藥系統(tǒng)進(jìn)行自動控制。
具體分布式網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成圖如下：
3．2．2 上位機(jī)管理系統(tǒng)：
本系統(tǒng)的上位機(jī)選用兩臺互為冗余的研華PIII866做為工控機(jī)，配置PHILIP 202P彩顯，通過SA85網(wǎng)卡與PLC構(gòu)成1M的MB+網(wǎng)，以對等方式共享資源，網(wǎng)絡(luò)zui多可容納64個節(jié)點(diǎn)，上位機(jī)中以MICROSOFT公司的WINDOWS NT5.0SP6作為操作系統(tǒng)，以MODICON公司的CONCEPT2.2作為編程平臺，進(jìn)行程序的編制、下載、在線監(jiān)控，以INLUTION公司的FIX 7.0作為圖形操作平臺，由于FIX中集成了對MODICON公司的PLC的支持，可采用MMP或MBP驅(qū)動方式通過MB+網(wǎng)直接實現(xiàn)FIX數(shù)據(jù)庫對PLC資源的讀取和寫入，具有速度快，擴(kuò)充性強(qiáng)，方便管理等特點(diǎn)。
上位機(jī)畫面采用了三維繪圖方式，使得整個畫面立體感*。由于在改造前我們進(jìn)行了多方考查，參考了很多*控制畫面的制作，因而在操作畫面的設(shè)計上力求實用、簡單、美觀。主要操作功能如下：
（1）、自動方式：系統(tǒng)在自動方式下運(yùn)行不需要任何人為參與，整個系統(tǒng)嚴(yán)格按照系統(tǒng)工藝要求和程序要求自動進(jìn)行。
（2）、半自動方式：半自動方式是程序控制方式zui為靈活，包含內(nèi)容zui多的一種方式，在半自動方式下設(shè)有：程序暫停、干預(yù)、跳步、強(qiáng)制啟動、緊急停止幾種功能
在半自動方式下運(yùn)行時，只是在幾個大的步序設(shè)置中斷點(diǎn)，此時需要人工參與才能進(jìn)行下一段程序。典型控制按鈕的說明：
暫停健：按暫停鍵時，在程序暫停時相應(yīng)系統(tǒng)的所有閥門、轉(zhuǎn)機(jī)都將停止運(yùn)行，程序計時停止，取消干預(yù)后，程序重新開始運(yùn)行。
跳步鍵：只有按下暫停鍵后，跳步功能有效，按跳步鍵程序?qū)⒃诒緮喑绦騼?nèi)循環(huán)跳步。當(dāng)取消暫停時，系統(tǒng)將從跳步后的程序開始運(yùn)行。
干預(yù)鍵：按干預(yù)鍵時，相應(yīng)的系統(tǒng)或程序仍然保持原有狀態(tài)，程序計時停止，但系統(tǒng)內(nèi)的閥門和轉(zhuǎn)機(jī)可以進(jìn)行手動開關(guān)、啟停等操作，當(dāng)取消干預(yù)時系統(tǒng)恢復(fù)原始運(yùn)行狀態(tài)。
強(qiáng)制啟動：當(dāng)運(yùn)行、反洗或再生等程序啟動時，系統(tǒng)要進(jìn)行外部條件判斷，當(dāng)條件不滿足時，不允許啟動，但有時外部信號會出現(xiàn)誤動或拒動的情況（這些條件會以醒目的紅色顯示在條件判斷對話框里），此時，運(yùn)行人員經(jīng)過檢查確認(rèn)此條件已滿足時，可按下此按鈕啟動程序。
緊急停止：當(dāng)運(yùn)行、反洗或再生等程序進(jìn)行中，系統(tǒng)出現(xiàn)緊急情況，此時按下此按鈕，系統(tǒng)停止所有轉(zhuǎn)機(jī)，關(guān)閉所有閥門，停止系統(tǒng)運(yùn)行，轉(zhuǎn)入停止?fàn)顟B(tài)。
通過這些特殊按鈕實現(xiàn)的功能，在處理一些緊急和異常情況時，大大方便了運(yùn)行操作。
（3）數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表功能：#1機(jī)所有的在線儀表數(shù)據(jù)在上位機(jī)畫面都能顯示，并且每點(diǎn)都有實時趨熱功能，能觀察十分鐘內(nèi)的參數(shù)變化。部分?jǐn)?shù)據(jù)（如系列入口流量、過濾器入口流量、陰床入口流量、反洗流量等）具有累積功能。所有數(shù)據(jù)通過處理進(jìn)行統(tǒng)計報表。報表分為日報表、周報表、月報表，這些報表能在微機(jī)上長期保存，以便以后查找。
（4）報警功能：所有的轉(zhuǎn)機(jī)故障、水位低/高、濃度低/高、流量低/高、和一些重要的閥門的開關(guān)都設(shè)有報警。出現(xiàn)報警時彈出報警信息對話框，經(jīng)運(yùn)行復(fù)位報警消失。
（5）無擾切換：在任何運(yùn)行或再生中，可以在全自動/半自動/手動之間切換，對運(yùn)行結(jié)果沒有影響，有較高的穩(wěn)定性和安全性。
具體硬件配置見下表：
5 結(jié)束語
本系統(tǒng)基本上是將原來控制系統(tǒng)全部廢除后重新構(gòu)筑的。改造后的效果非常好，由于各個控制終點(diǎn)更了，使得整個系統(tǒng)的自動化水平有了較大的提高，人為的因素少了，使得我廠#1機(jī)組凝結(jié)水系統(tǒng)實現(xiàn)了氨化運(yùn)行，大大降低了生產(chǎn)成本。在改造完成后控制系統(tǒng)的可靠率和自動投入率都有很大的提高，由于在微機(jī)中建立比較完善儀表的數(shù)據(jù)庫，因此，在今后的工作中，可以將#1機(jī)組的化學(xué)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和數(shù)據(jù)接入MIS系統(tǒng)，提高設(shè)備的管理水平。還需要查看其它閥門文章，請點(diǎn)擊截止閥查看！
