控制系統(tǒng)DeltaV系統(tǒng)在電廠鍋爐中的應用

回路的實現(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)計生產(chǎn)規(guī)模為四爐三機，其中燃煤鍋爐、燃油鍋爐各兩臺，1 2鍋爐為油和氣混合燃料，由常規(guī)儀表進行控制，大多數(shù)時間處于備用狀態(tài)；34鍋爐為燃煤鍋爐，長期處于運行狀態(tài)，儀表控制系統(tǒng)采用美國GE公司的PLC.12鍋爐與34鍋爐是兩個相對獨立的操作室。通過幾年來的實際運行證明現(xiàn)在3 4鍋爐的儀表控制系統(tǒng)已不能滿足生產(chǎn)及事故狀態(tài)下緊急處理的需要，因此決定對現(xiàn)在長期運行的34鍋爐的儀表系統(tǒng)進行改造，使其滿足安全生產(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個操作站、兩臺主機及若干卡件組成，每臺主機帶兩臺操作站，主機為單CPU結(jié)構(gòu)，兩臺主機之間數(shù)據(jù)雖能共享，但由于主機為單CPU結(jié)構(gòu)沒有冗余配置，只能采用冷備用，無法滿足主機故障時的自動切換，對生產(chǎn)的安全運行構(gòu)成潛在危險；操作站為普通計算機，WindowsNT操作平臺，只能實現(xiàn)離線批量組態(tài)，不能滿足鍋爐正常運行狀態(tài)下控制方案的變化及增加新檢測點的要求；流程圖畫面單一，不利于方便操作。

　　2改造方案及系統(tǒng)配置一二次風系統(tǒng)、送煤系統(tǒng)的監(jiān)測與控制，同時完成工藝報表及班組核算的功能。考慮到操作的方便，本次改造將原來的兩個操作室合并為一個操作室，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)場控制室，而將1臺工程師站、2臺操作站及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)點數(shù)60個，其中，控制器最大數(shù)量59臺，工作站最大數(shù)量30臺，每臺控制器最多可配置64個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，不需專門組態(tài)硬件，系統(tǒng)可自動識別。DeltaV系統(tǒng)標準化設(shè)計的I/O背板，允許所有卡件可以混合進行使用，沒有位置的限制，卡件的集成度高、體積小，標準的接線端子直接與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)絡通訊DeltaV系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡采用工業(yè)以太網(wǎng)，工作站和控制器構(gòu)成控制網(wǎng)絡的節(jié)點，DeltaV系統(tǒng)中的任何兩個節(jié)點之間都是對等的，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)絡傳輸速率最高可達100Mbps是目前各種類型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進行通訊，使系統(tǒng)之間的集成變得更加容易，用戶可以通過WebServer在互聯(lián)網(wǎng)上遠程監(jiān)視DeltaV系統(tǒng)運行狀況，遠程進行操作及故障診斷。

    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)于撫順石油學院石油生產(chǎn)及加工過程自動化專業(yè)，獲學士學位，現(xiàn)在林源煉油廠設(shè)計所工作，主要從事自控設(shè)計工作，曾直接參與了多種型號DCS的設(shè)計工作，工程師；武英平（1966―）女，黑龍江伊春人，1989年畢業(yè)于撫順石油學院石油化工設(shè)備與機械專業(yè)，獲學士學位，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)正常運行時，不需要停車，只需在左側(cè)把第二套控制器所插放的底板與運行中控制器底板通過其自帶的標準插口插接起來，系統(tǒng)會自動完成控制器冗余，不需停車、組態(tài)和額外接線，對系統(tǒng)的運行不會造成任何影響。同樣，I/O卡件的冗余也無需任何組態(tài)，是由系統(tǒng)自動識別完成的。

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

    3.5應用組態(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，可實現(xiàn)即插即用，帶電熱插拔，一經(jīng)上電，系統(tǒng)將自動識別其類型，自動分配地址；DeltaV系統(tǒng)的功能塊是基于FF標準開發(fā)的，而控制方案組態(tài)采用了IEC-1131-3標準，控制方案組態(tài)采用標準功能塊連接的圖形語言方式完成，無需再填表格，即鼠標拖放式組態(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證，大大減少了現(xiàn)場調(diào)試的工作量，縮短了工期；DeltaV系統(tǒng)圖形環(huán)境類似于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)可以離線運行，用戶可以離線組態(tài)，即離線進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I/O卡件背板可安裝8個I/O卡件，并帶有兩路供電配置，每路供電為4個I/O卡件提供電源。

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

　　許可證是決定控制器功能和大小的一個軟件。

　　功能是用控制器軟件支持的控制器功能類型來表示的；而大小是由控制對象的數(shù)量（DSTs）表示的，并DeltaV系統(tǒng)上電前必需安裝系統(tǒng)識別器，只有安裝了系統(tǒng)識別器才能夠裝入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控制回路為例，來說明在DCS組態(tài)過程中是如何將PID的模擬量輸出轉(zhuǎn)換成開關(guān)量輸出的。該串級控制回路是汽包液位（LT-301）與汽包給水流量（FT-301）的串級，執(zhí)行機構(gòu)為電動角行程執(zhí)行機構(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)動控制電動角行程執(zhí)行機構(gòu)的交流接觸器。基本原理是：當開閥電源接通時閥門處于開啟狀態(tài)，當關(guān)閥電源接通時閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，閥門開度是否達到預定的位置是通過判斷閥位變送器（ZT-301）檢測到的閥位信號與給水流量調(diào)節(jié)器輸出信號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（或關(guān)）閥電源。

　　在該串級回路的功能組態(tài)中，共計使用了兩個PID模塊（LIC-301和FIC-301），兩個數(shù)字開關(guān)量輸出模塊（FV-301K和FV-301G）兩個條件功能模塊（CND1和CND2）、3個模擬量輸入模塊（LT-301，F(xiàn)T-301和ZT-301）、1個SLAVELOOP模塊、1個CAS*IN模塊和BKCAL*OUT模塊。串級控制部分按正常的串級控制回路組態(tài)即可，問題是如何實現(xiàn)串級回路中的副回路調(diào)節(jié)器FIC-301模擬量輸出信號到數(shù)字開關(guān)量輸出的轉(zhuǎn)換，閥位變送器在0~100%的有效范圍內(nèi)，當FIC-301的PID輸出變化后，首先通過條件功能模塊CND1判斷該輸出信號與閥位變送器ZT-301檢測信號的大小關(guān)系，當FIC-301的PID輸出大于ZT-301的信號且兩者差值超出允許的偏差范圍時，條件功能塊模塊CND1有效，這時數(shù)字開關(guān)量輸出模塊FV-301K輸出有效，即增加閥的開度，汽包給水調(diào)節(jié)閥FV-301開閥中間繼電器閉合，通過交流接觸器開閥電源被接通，電機正轉(zhuǎn)，閥門處于開啟過程；隨著閥門開度的增加，閥門位置變送器的測量值也隨之增大，當FIC- 301的PID輸出值與ZT-301的測量值差值在允許的偏差范圍內(nèi)時，條件判斷模塊CND1無效，數(shù)字開關(guān)量輸出模塊FV-301K的輸出無效，閥門執(zhí)行機構(gòu)電源被切斷，閥門停止動作維持在一定開度下不變；同理，當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的檢測信號且兩者差值超出允許的偏差范圍自DeltaV系統(tǒng)運行以來，其操作站、控制器以生產(chǎn)的事故，達到了預期的效果。

　　及控制器與之間的通訊運行可靠，未出現(xiàn)影響安全（上接第41頁）串接回路來說不但速度慢，而且容易出錯，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*（見陰影部分），是APC控制程序控制工藝生產(chǎn)過程時用的上下限。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)過程時，控制曲線不至于偏離中心線太遠，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（j丨R'咖：路；fin溫度妒愚8路出i.i溫度總進M：稂丨，允iHi川運態(tài)：ni-下常壓爐支路平衡和提降量控制用表格3結(jié)束語APC技術(shù)在過程控制中的廣泛應用，是大中型裝置控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。APC在封閉型分散控制系統(tǒng)上的運用成功，更具有重要的意義。因為在統(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)中運用APC時應注意的問題及解決方法總結(jié)出來，希望能廣大用戶在運用APC時有所幫助和啟迪。開放型分散控制系統(tǒng)推出之前，封閉型分散控制系.