淺析新華XDC800在脫硫系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：上海新華XDC800是一款具備高速、穩(wěn)定、動態(tài)維護、開放式等特點的DCS控制系統(tǒng)，XDC800的XCU以32位CPU組成為核心，以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線均按標準配置，通訊網(wǎng)絡(luò)為環(huán)型網(wǎng)絡(luò)或星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，軟件方面為OnXDC可視化圖形組態(tài)軟件。文章通過上海新華XDC800系統(tǒng)在大唐長春第二熱電有限責任公司1-4號爐脫硫系統(tǒng)中安裝使用，從XDC800的硬件及軟件等方面系統(tǒng)說明了XDC800在脫硫系統(tǒng)應(yīng)用中的安全、穩(wěn)定的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：新華XDC800；脫硫系統(tǒng)；DCS控制系統(tǒng)；故障診斷；故障修復(fù) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TQ172 文章編號：1009-2374（2015）04-0056-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0310

1 概述

隨著國家對環(huán)保要求的逐漸提高，各大火力發(fā)電廠積極響應(yīng)國家號召對機組進行相應(yīng)的環(huán)保技改工作，大唐長春第二熱電有限責任公司1-4號機組脫硫系統(tǒng)先后于2013～2014年投入運行狀態(tài)。脫硫系統(tǒng)采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，系統(tǒng)流程為從電袋除塵器出來的煙氣進入吸收塔，煙氣與石灰石漿液結(jié)合發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，煙氣中大部分的二氧化硫?qū)⒈晃?。煙氣?jīng)過吸收塔頂部除霧器，除去部分水分。石灰石中的碳酸鈣與二氧化硫和氧氣（來自氧化風機）發(fā)生反應(yīng)，最終產(chǎn)物為石膏，石膏經(jīng)過石膏脫水系統(tǒng)，最后進入石膏庫運出廠外。所以在脫硫系統(tǒng)中包含著煙氣系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、廢水系統(tǒng)、制漿系統(tǒng)。而系統(tǒng)中的所有電機、電動門、電氣裝置的操作控制、聯(lián)鎖保護、數(shù)據(jù)監(jiān)視、報警系統(tǒng)均由上海新華XDC800系統(tǒng)完成。XDC800為第四代DCS產(chǎn)品，體系結(jié)構(gòu)主要分為四層結(jié)構(gòu)：現(xiàn)場儀表層、控制裝置單元層、現(xiàn)場層和企業(yè)管理層。XDC800系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為多層面冗余配置，確保現(xiàn)場使用的可靠性。系統(tǒng)采用內(nèi)嵌專業(yè)化的控制算法、高可靠性硬件設(shè)計、現(xiàn)場總線通訊網(wǎng)絡(luò)和冗余的以太網(wǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)，是面向整個現(xiàn)場的先進過程控制系統(tǒng)。

2 XDC800的硬件特點

XDC800系統(tǒng)硬件具有可靠性高、分散度高和冗余配置的技術(shù)特色。XDC800明顯提高了其硬件集成度，XDC800將其基座與單個控制模塊完美配合，替代了原XDPS400的卡件與端子板兩個部分，增強了XDC800的空間利用率，降低了成本及檢修維護工作量。結(jié)構(gòu)方面更加緊密，縮小了模塊體積，此種設(shè)計方式與PLC系統(tǒng)極其相似；XCU上裝有低功耗CPU、64MB RAM、128MB CF，運行嵌入式操作系統(tǒng)具有強大的過程控制和處理能力。DI、DO、AI、AO等相關(guān)卡件設(shè)計美觀，其基座上都設(shè)有人性化的防插錯空，防止卡件誤插。I/O模板均為智能模板，具有自診斷、自恢復(fù)功能，同時XDC800中XCU及其他硬件卡件均具備在系統(tǒng)運行中帶電插拔功能，這種特點對于使用和維護工作提供了便利條件。

3 XDC800的軟件特點

XDC800采用新華集團公司開發(fā)的可視化圖形組態(tài)軟件，利用開放的現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)對現(xiàn)場信息的采集和系統(tǒng)通訊。系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集、過程控制、管理于一體，控制功能分散，管理集中，是一個全集成的、結(jié)構(gòu)完整、功能完善、面向整個生產(chǎn)過程的先進過程控制系統(tǒng)。其中XCU控制器部分軟件可以分為三部分，即狀態(tài)顯示部分（VXCU）、控制核心部分（VCTRL）和I/O驅(qū)動。XCU的狀態(tài)包括網(wǎng)絡(luò)情況、I/O接口狀態(tài)、XCU的負荷率等。XDC800系統(tǒng)軟件具有組態(tài)靈活、調(diào)試方便等一系列特點，具體如下：

（1）OnXDC系統(tǒng)軟件設(shè)計優(yōu)化精簡，只有幾M字節(jié)整個系統(tǒng)軟件，其生成的控制器代碼文件只有幾百K字節(jié)，這在眾多的DCS產(chǎn)品中可以說是最小、最精簡的。

（2）xHMI具有強大的圖像顯示功能和方便、直觀、可視化的圖形生成功能，操作平臺為中文化窗口，更利于操作人員高效、方便地學(xué)習和培訓(xùn)工作。

（3）XCU圖形組態(tài)編程軟件具有非常豐富的控制算法，符合IEC61131-3標準的應(yīng)用指令和控制算法的多種編程方式。相對于其他DCS廠家組態(tài)更直觀，利于檢修維護人員維護和修改。

（4）具有在線的診斷至通道級的自診斷能力。

（5）具備專業(yè)化嵌入式算法模塊，具備在線修改等功能，對控制程序的修改無需編譯和下裝等步驟，確保了現(xiàn)場生產(chǎn)狀態(tài)的安全穩(wěn)定。

4 XDC800在脫硫系統(tǒng)中的應(yīng)用

按照脫硫系統(tǒng)工藝要求及脫硫系統(tǒng)作為電廠第四大主設(shè)備的出現(xiàn)，對自動化程度和安全穩(wěn)定性提出了更高的要求。XDC800系統(tǒng)具有高可靠性的硬件設(shè)計，以太網(wǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場總線通訊網(wǎng)絡(luò)冗余配置，作為脫硫工程中的核心部分XDC800滿足控制系統(tǒng)的一系列要求。

4.1 硬件配置

大唐長春第二熱電有限責任公司1-4號爐脫硫系統(tǒng)控制柜前后兩面均布置有DCS卡件，為了保證電源系統(tǒng)的安全運行，配置有UPS與廠用電雙路電源冗余配置，機柜內(nèi)部電源模塊也為冗余配置。系統(tǒng)由5對冗余XCU，2臺冗余交換機分A、B網(wǎng)，4臺操作員站及1臺工程師站、1臺歷史站組成，操作系統(tǒng)采用WINDOWS XP系統(tǒng)。上位機均采用研華工控機，配標準的LCD顯示器、標準鍵盤和光電鼠標。

4.2 XDC800功能

大唐長春第二熱電有限責任公司DCS系統(tǒng)按照“分散控制、分散操作、集中管理”的要求進行規(guī)劃和設(shè)計。脫硫系統(tǒng)中的所有電機、電動門、電氣裝置的操作控制、聯(lián)鎖保護、數(shù)據(jù)監(jiān)視、報警系統(tǒng)均由上海新華XDC800系統(tǒng)完成實現(xiàn)。

4.3 實際應(yīng)用

大唐長春第二熱電有限責任公司脫硫DCS系統(tǒng)完成對煙氣系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、廢水系統(tǒng)、制漿系統(tǒng)等聯(lián)鎖、保護、監(jiān)視、操作等功能。XDC800系統(tǒng)在公司的應(yīng)用中得到了檢修及運行人員的一致認可，不僅在畫面操作方面簡單實用，在邏輯檢修維護過程中更方便修改，易于理解，同時在脫硫系統(tǒng)改造過程中，針對公司對于脫硫系統(tǒng)檢修人員不熟悉此系統(tǒng)的現(xiàn)狀，在改造中采用邊改造邊學(xué)習的方法，在改造工程結(jié)束后，使檢修人員對于此系統(tǒng)有更深一步的理解與認識。

DCS改造過程中邏輯控制部分中吸收塔系統(tǒng)中石膏排出泵聯(lián)鎖邏輯通過EPID增強型PID調(diào)節(jié)功能塊，ES/MA手操器功能塊及其他相關(guān)聯(lián)鎖實現(xiàn)對石膏排出泵頻率的自動調(diào)節(jié)功能。吸收塔除霧器沖洗水順控系統(tǒng)邏輯通過STEP步進功能塊及其他相關(guān)條件實現(xiàn)對脫硫系統(tǒng)共計15個沖洗水門的順序控制。電機的啟停與電動執(zhí)行機構(gòu)的開關(guān)均通過XCU組態(tài)中DEVICE功能塊完成，此功能塊內(nèi)部包含超馳開、關(guān)，開關(guān)允許，手自動切換，聯(lián)鎖自動開關(guān)以及跳閘、故障、控制電源消失等一系列的功能，完全滿足了脫硫系統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)備的相關(guān)聯(lián)鎖、保護功能，同時此功能塊還可以根據(jù)現(xiàn)場實際需求進行相關(guān)參數(shù)調(diào)整工作，具備強大的適應(yīng)能力。

5 結(jié)語

通過XDC800DCS系統(tǒng)在大唐長春第二熱電有限責任公司的成功應(yīng)用，經(jīng)過近兩年的正常生產(chǎn)使用，此控制系統(tǒng)中監(jiān)控的溫度、壓力、液位、流量均正常，電機及電動執(zhí)行機構(gòu)的控制、反饋靈敏，對電機保護及聯(lián)鎖準確，給操作人員監(jiān)視、控制帶來了很大的方便，證明了XDCS800是一套穩(wěn)定性極高且操作簡單的DCS控制系統(tǒng)，XDC800DCS系統(tǒng)自身有極高的運行穩(wěn)定性和可靠性，有很強的故障診斷能力和修復(fù)能力。XDC800DCS控制系統(tǒng)為單機保護以及整套脫硫系統(tǒng)提供極為完善的安全保護，應(yīng)用于脫硫系統(tǒng)中具有較高的經(jīng)濟價值及安全

保證。

作者簡介：趙暕（1986-），男，遼寧鐵嶺人，大唐長春第二熱電有限責任公司助理工程師，研究方向：電力。

（責任編輯：秦遜玉）