化學(xué)補給水控制系統(tǒng)改造方案介紹

譚 劍

(湖南省電力勘測設(shè)計院，湖南 長沙 410007)

化學(xué)補給水控制系統(tǒng)改造方案介紹

譚 劍

(湖南省電力勘測設(shè)計院，湖南 長沙 410007)

文中介紹了湖南省三個不同時期建設(shè)的電廠化學(xué)補給水控制系統(tǒng)改造方案，雖然三個不同時期電廠的化學(xué)補給水系統(tǒng)原有的控制水平不同，但都成功實現(xiàn)了PLC以太網(wǎng)的最終改造，且運行良好。雖然改造時要投入一部分資金與人力，但改造后的效果顯著，大大提高了生產(chǎn)效率，因此這些改造方案比較適用于老電廠的擴建改造。

化學(xué)補給水；控制系統(tǒng)；PLC；改造方案。

隨著全國經(jīng)濟水平的發(fā)展，很多電廠都進行了二期工程的擴建以滿足用電負(fù)荷的不斷增長。一般電廠在二期擴建工程中為了節(jié)約用地和節(jié)省投資，都會通過增加一些新的工藝設(shè)備和一期工程共用一套化學(xué)補給水系統(tǒng)來制水，因此化學(xué)補給水系統(tǒng)的控制也是一期和二期合二為一，需要將一期的老系統(tǒng)改造后與二期的新系統(tǒng)一起接入全廠統(tǒng)一的水網(wǎng)。下面介紹湖南省三個不同時期，各有特點的電廠化學(xué)補給水系統(tǒng)改造工程。1 石門電廠化學(xué)補給水系統(tǒng)改造方案

1.1 石門電廠化學(xué)補給水系統(tǒng)改造工程概述

石門電廠一期(2×300MW)是湖南省第一個300MW的電廠，化學(xué)補給水系統(tǒng)投產(chǎn)于1995年，因為當(dāng)時化學(xué)補給水系統(tǒng)PLC控制的技術(shù)條件還不成熟，因此一期工程的化學(xué)補給水系統(tǒng)全部采用常規(guī)熱工儀表控制盤進行監(jiān)視操作，自動化程度比較低。2004年石門電廠進行了2×300MW的二期擴建工程，需要在原有的化學(xué)補給水工藝設(shè)備上增加部分設(shè)備擴大制水量以滿足一期和二期生產(chǎn)同時用水的需要，控制系統(tǒng)采用PLC控制，一期原有的常規(guī)熱工儀表控制盤全部取消，改為接入二期PLC控制。

1.2 石門電廠化學(xué)補給水系統(tǒng)改造方式

一期和二期共用一套化學(xué)補給水處理PLC系統(tǒng)。PLC采用雙CPU熱備的方式進行冗余控制，將化學(xué)補給水處理控制室內(nèi)原有的一期常規(guī)熱工儀表控制盤取消后，利用其原有的電纜溝布置新的PLC柜。一期化學(xué)補給水處理系統(tǒng)的就地?zé)峁x表大部分保留不變，直接接入新上的PLC系統(tǒng)控制。同時根據(jù)業(yè)主要求也更換了一期一些較陳舊的儀表以滿足新的PLC控制要求。全廠統(tǒng)一的水網(wǎng)值班室設(shè)在原一期化學(xué)補給水處理控制室內(nèi)，配置有兩臺光纖交換機、兩臺互為備用的水網(wǎng)服務(wù)器和三臺上位機。一臺服務(wù)器是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，另一臺服務(wù)器是備用服務(wù)器，為上位機和上級網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器出現(xiàn)故障時，備份服務(wù)器能自動轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，承擔(dān)起網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的全部工作。網(wǎng)絡(luò)是雙網(wǎng)冗余結(jié)構(gòu)，在一根網(wǎng)絡(luò)線出現(xiàn)故障不能正常工作的情況下由另一根網(wǎng)絡(luò)線承擔(dān)所有工作，保證整個系統(tǒng)的可靠性，同時在此過程中不會造成數(shù)據(jù)的丟失和數(shù)據(jù)的變化。PLC還配置了容量足夠的

UPS電源，上位機、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和交換機的電源設(shè)置獨立的UPS電源裝置，保證系統(tǒng)在正常供電失去的情況下仍能安全運行。因此將原來一期的常規(guī)熱工儀表控制盤控制取消后，改成的一期與二期合為一體的PLC控制系統(tǒng)大大提高了生產(chǎn)效率及系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

1.3 石門電廠化學(xué)補給水系統(tǒng)改造硬件配置說明

石門電廠化學(xué)補給水處理新上的PLC系統(tǒng)主要硬件配置有：2個互為備用的CPU模塊，8個DO模塊，15個DI模塊，2個AO模塊，6個AI模塊，2個以太網(wǎng)模塊，這些模塊及其接線端子排分別布置在四個PLC柜內(nèi)。化學(xué)補給水PLC采用雙以太網(wǎng)模塊冗余的方式通過100M光纖接入新增的兩臺水網(wǎng)交換機，交換機采用雙電源供電。現(xiàn)場所有儀表通過電纜將信號接入這四個PLC柜內(nèi)，機柜的防護等級均符合IP54標(biāo)準(zhǔn)。

1.4 石門電廠化學(xué)補給水系統(tǒng)改造軟件配置說明

化學(xué)補給水系統(tǒng)PLC主要軟件由上位機監(jiān)控軟件和PLC組態(tài)軟件組成。它分別實現(xiàn)PLC網(wǎng)絡(luò)上位機人機接口的監(jiān)視和控制及實現(xiàn)PLC邏輯控制功能。上位機監(jiān)控軟件支持分布式結(jié)構(gòu)，并支持冗余以太網(wǎng)。PLC組態(tài)采用CONCEPT組態(tài)軟件，具備數(shù)據(jù)采集處理、控制、監(jiān)視畫面顯示、參數(shù)越限報警、系統(tǒng)故障診斷、報警、制表、打印等功能。同時軟件還能自動記錄運行人員在控制室進行的所有操作項目及每次操作的精確時間。通過對運行人員操作行為的準(zhǔn)確記錄，可便于分析運行人員的操作意圖，分析事故原因。

2 湘潭電廠化學(xué)補給水系統(tǒng)改造方案

2.1 湘潭電廠化學(xué)補給水系統(tǒng)改造工程概述

湘潭電廠一期(2×300 MW)的化學(xué)補給水系統(tǒng)投產(chǎn)于1997年，當(dāng)時化學(xué)補給水系統(tǒng)已采用PLC控制，但其他輔助車間仍采用常規(guī)熱工儀表控制盤進行監(jiān)視操作，因此一期工程并沒有形成全廠統(tǒng)一的水網(wǎng)控制。2005年湘潭電廠進行了2×600 MW超臨界機組的二期擴建工程，增加了部分化學(xué)補給水工藝設(shè)備以滿足原有的2臺300 MW機組與新建2臺600 MW機組的共同除鹽水用量。因為增加了工藝設(shè)備，控制系統(tǒng)也需要相應(yīng)的進行增加。

2.2 湘潭電廠化學(xué)補給水系統(tǒng)改造方式

這次改造需要將一期原有的化學(xué)補給水設(shè)備與二期新增的化學(xué)補給水設(shè)備的控制整合在同一組上位機上進行操作。一期化學(xué)補給水PLC系統(tǒng)雖然型號較老，但依然運行比較穩(wěn)定，從節(jié)約投資的角度考慮，仍保留一期的化學(xué)補給水系統(tǒng)PLC(一期化學(xué)補給水系統(tǒng)PLC采用的是AB公司較早型號的CPU)。二期化學(xué)補給水系統(tǒng)PLC采用AB公司型號比較先進型號的CPU通過DH+網(wǎng)與一期化學(xué)補給水系統(tǒng)PLC相連。DH+ (Data Highway Plus)網(wǎng)是一種工業(yè)局域網(wǎng)技術(shù)，其設(shè)計目標(biāo)是為工廠控制設(shè)備提供遠(yuǎn)程編程和對等通訊能力，采用屏蔽雙絞線進行通訊，具有連接方便，通訊距離遠(yuǎn)的特點，是PLC通訊應(yīng)用很廣的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。上位機主要完成系統(tǒng)所覆蓋設(shè)備的操作，系統(tǒng)運行參數(shù)的顯示、計算、報警、打印以及PLC參數(shù)設(shè)置、控制邏輯的修改，系統(tǒng)的調(diào)試。PLC接收上位機的操作指令完成對被控設(shè)備的控制、被控對象的聯(lián)鎖保護，同時將采集到的信號經(jīng)過處理后通過光纖交換機提供給網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和上位機，系統(tǒng)的畫面組態(tài)和邏輯組態(tài)均由上位機或服務(wù)器完成。

2.3 湘潭電廠化學(xué)補給水系統(tǒng)改造硬件配置說明

湘潭電廠化學(xué)補給水處理新上的PLC系統(tǒng)主要硬件配置有：2個互為備用的CPU模塊，6個DO模塊，8個DI模塊，1個AO模塊，3個AI模塊，2個以太網(wǎng)模塊，這些模塊及其接線端子排分別布置在三個PLC柜內(nèi)。這三個新增的PLC柜就布置在一期PLC柜旁邊的預(yù)留位置上，這樣也節(jié)約了很多電纜?；瘜W(xué)補給水PLC采用雙以太網(wǎng)模塊冗余的方式通過100M光纖接入二期新增的兩臺水網(wǎng)交換機。一期與二期合用的三臺上位機再通過水網(wǎng)交換機與PLC相連，實現(xiàn)了以太網(wǎng)通訊。二期化學(xué)補給水PLC通過DH+網(wǎng)與一期化學(xué)補給水PLC相連，實現(xiàn)了在同一臺上位機上既可控制一期化學(xué)補給水設(shè)備又可控制二期化學(xué)補給水設(shè)備。

2.4 湘潭電廠化學(xué)補給水系統(tǒng)改造軟件配置說明

化學(xué)補給水系統(tǒng)上位機圖形監(jiān)控軟件采用RSVIEW32中文開發(fā)版產(chǎn)品。RSVIEW32是AB公司采用開放技術(shù)的人機監(jiān)控軟件，提供了監(jiān)視、控制及數(shù)據(jù)采集等全部功能，是一個使用方便、可擴展性強、監(jiān)控性能高的監(jiān)控組態(tài)軟件。PLC組態(tài)軟件采用RSLOGIX5000網(wǎng)絡(luò)版產(chǎn)品，在WINDOWS 2000環(huán)境下運行，能對PLC進行控制算法和邏輯組態(tài)的軟件。組態(tài)軟件可以采用多種方法編程，既可離線又可在線進行組態(tài)。畫面可以分別顯示各系統(tǒng)的工藝流程及測量參數(shù)、控制方式、順序運行狀況、控制對象狀態(tài)，也能顯示成組參數(shù)。

3 益陽電廠化學(xué)補給水系統(tǒng)改造方案

3.1 益陽電廠化學(xué)補給水系統(tǒng)改造工程概述

益陽電廠一期(2×300MW)的化學(xué)補給水系統(tǒng)投產(chǎn)于2000年，當(dāng)時包括化學(xué)補給水系統(tǒng)在內(nèi)的所有輔助車間已全部采用了PLC進行控制。這也是湖南第一個輔助車間全部采用PLC控制的電廠，在當(dāng)時代表著比較先進的水平。2007年益陽電廠進行了2×600MW超臨界機組的二期擴建工程，在化學(xué)補給水車間也相應(yīng)增加了一些化學(xué)補給水工藝設(shè)備以同時供水給2臺300MW機組與新建2臺600MW機組。PLC控制系統(tǒng)也相應(yīng)的進行了改造。

3.2 益陽電廠化學(xué)補給水系統(tǒng)改造方式

益陽一期化學(xué)補給水控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊采用的是MB+網(wǎng)形式，MB+(MODBUS PLUS)網(wǎng)形式因為傳送速率較慢已不再是主流的通訊方式。二期化學(xué)補給水系統(tǒng)準(zhǔn)備使用的是以太網(wǎng)通訊方式，為了將一、二期化學(xué)補給水PLC整合在一起，需要將一期的MB+網(wǎng)改造成以太網(wǎng)，以提高通訊傳送速率，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此在二期化學(xué)補給水系統(tǒng)以太網(wǎng)調(diào)試完成后，在一期化學(xué)補給水系統(tǒng)PLC柜內(nèi)增加了以太網(wǎng)模塊通過交換機與二期以太網(wǎng)連接在了一起。

3.3 益陽電廠化學(xué)補給水系統(tǒng)改造硬件配置說明

益陽電廠化學(xué)補給水處理新上的PLC系統(tǒng)主要硬件配置有：2個互為備用的CPU模塊，17個DO模塊，11個DI模塊，4個AO模塊，9個AI模塊，2個以太網(wǎng)模塊，這些模塊及其接線端子排分別布置在四個PLC柜內(nèi)。由于一期原來的控制室已沒有余地安放新的PLC柜，因此我們聯(lián)合土建專業(yè)將一期控制室邊上的一間空房改造成了電子設(shè)備間來布置這四個新增的PLC柜，并增加新的電纜溝來連接一期PLC與二期PLC的電纜。化學(xué)補給水PLC采用雙以太網(wǎng)模塊冗余的方式通過100M光纖接入新增的兩臺水網(wǎng)交換機。一期的化學(xué)補給水PLC在取消了MB+網(wǎng)結(jié)構(gòu)后，通過增加的以太網(wǎng)模塊經(jīng)交換機也將其信號接入了二期化學(xué)補給水PLC系統(tǒng)。

3.4 益陽電廠化學(xué)補給水系統(tǒng)改造軟件配置說明

化學(xué)補給水控制系統(tǒng)上位機配置了實時數(shù)據(jù)庫軟件和服務(wù)器版組態(tài)監(jiān)控軟件，實時數(shù)據(jù)庫軟件采用Wonder Ware公司INSQL SERVER系列。組態(tài)監(jiān)控軟件采用悉雅特最新開發(fā)運行版。PLC組態(tài)軟件同時能提供梯形圖、指令列表、功能塊圖、順序列表、結(jié)構(gòu)化文本等編程語言。完成離線仿真，程序開發(fā)、調(diào)試、診斷等功能。PLC組態(tài)軟件能在線對系統(tǒng)的組態(tài)進行修改。系統(tǒng)內(nèi)增加或變換一個測點，不必重新編譯整個系統(tǒng)的程序。

4 總結(jié)

通過以上湖南省三個不同時期的電廠化學(xué)補給水PLC改造比較，可以看出不管是老廠還是新廠的化學(xué)補給水PLC系統(tǒng)都向著高度自動化、以太網(wǎng)通訊化的方向發(fā)展。實踐也證明了改造后的一期與二期合二為一的水網(wǎng)能更好的為一、二期機組安全穩(wěn)定運行服務(wù)，提高了生產(chǎn)效率。

[1]謝碧蓉．熱工過程自動控制技術(shù)[M]．北京：中國電力出版社，2007．

[2]王平．工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)[M]．北京：科學(xué)出版社，2007．

Reconstructed Scheme of Control System of Chemical Feed Water

TAN Jian
(Hunan Electric Power Design Institute, Changsha 410007, China)

This paper introduces the construction of three different periods in Hunan chemical supply plant water control system improvement program. Although the chemical plant in three different periods of water supply control system at different levels of the original, but all successfully achieved end-PLC Ethernet transformation, and running well. Although the transformation of part of the time to put in money and manpower, but the obvious effect after the modification has greatly enhanced the ef fi ciency of production, these reform programs more applicable to the expansion of old power plant transformation.

chemical feed water; control system; PLC; reconstructed program.

TM621

B

1671-9913(2011)01-0051-04

2010-10-20

譚劍(1979-)，男，湖南株洲人，工程師，從事發(fā)電廠熱工自動化專業(yè)設(shè)計工作。