二次濾網(wǎng)自動(dòng)控制系統(tǒng)PLC改進(jìn)并納入D CS監(jiān)控

張向民

（本鋼修建維檢公司發(fā)電作業(yè)區(qū)，遼寧 本溪 117000）

1 引言

本鋼發(fā)電廠的凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組及汽動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)組承擔(dān)著為本鋼生產(chǎn)供電、供風(fēng)的重要作用，機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)的良好工作是保證機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重要一環(huán)，提高循環(huán)水的水質(zhì)則是保證循環(huán)水系統(tǒng)良好工作的前提。為提高循環(huán)水的水質(zhì)，在循環(huán)水泵的進(jìn)口處安裝固定攔污柵，一次濾網(wǎng)等過(guò)濾裝置，對(duì)進(jìn)水進(jìn)行粗過(guò)濾；在循環(huán)水泵出口到凝汽器入口管道間安裝二次濾網(wǎng)，再次對(duì)水進(jìn)行細(xì)過(guò)濾；在凝汽器的水側(cè)安裝膠球自動(dòng)清洗裝置，對(duì)運(yùn)行的凝汽器銅管內(nèi)壁進(jìn)行清洗，以保證凝汽器的換熱效果。

本鋼發(fā)電廠采用冷卻水塔的循環(huán)式供水系統(tǒng)，其補(bǔ)給水來(lái)自本鋼廠區(qū)地下供水管網(wǎng)，水源取自太子河水，由于河水污染日趨嚴(yán)重且水中雜物越來(lái)越多,加重了循環(huán)水過(guò)濾裝置的負(fù)擔(dān)。而一、二次濾網(wǎng)穩(wěn)定工作是保證水質(zhì)過(guò)濾的必要條件，尤其是二次濾網(wǎng)若不能穩(wěn)定工作則會(huì)使水中的固體顆粒和懸浮物進(jìn)入凝汽器堵塞銅管，使膠球清洗裝置不能正常投用。若凝汽器銅管內(nèi)壁結(jié)垢，傳熱惡化，會(huì)導(dǎo)致真空度下降，影響機(jī)組運(yùn)行。在真空度下降嚴(yán)重時(shí)機(jī)組將被迫降負(fù)荷，對(duì)凝汽器半邊解列進(jìn)行人工清洗，檢修維護(hù)工作量較大，這給電廠安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重影響。電廠二次濾網(wǎng)原有電氣自動(dòng)控制采用繼電器控制系統(tǒng)，裝在就地控制柜中，故障率較高、不易維護(hù)且只能實(shí)現(xiàn)就地監(jiān)視和操作，無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控及操作，運(yùn)行崗位人員往往無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排查二次濾網(wǎng)運(yùn)行中參數(shù)變化和故障發(fā)生，且需要更多的時(shí)間和精力去執(zhí)行操作，從而影響二次濾網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，在2017年9月份電廠8#汽動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)大修期間，決定對(duì)其二次濾網(wǎng)就地控制子系統(tǒng)進(jìn)行PLC改進(jìn)并進(jìn)入DCS控制系統(tǒng)[1]。

2 實(shí)施PLC改造方案

2.1 PLC選型、I/O點(diǎn)分配

原有工藝落后的繼電器就地控制柜拆除，原位置安裝更加可靠、先進(jìn)的PLC就地控制柜。根據(jù)二次濾網(wǎng)的工藝要求，PLC控制系統(tǒng)需要有一定電流容量的開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)來(lái)控制主電機(jī)和排污閥門(mén)。要求PLC能夠和上位操作界面進(jìn)行通訊，在上位操作界面中實(shí)現(xiàn)對(duì)變量的監(jiān)控和修改。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，PLC控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)共有46個(gè)，其中開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)32個(gè)，開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)14個(gè)。根據(jù)輸入和輸出的要求，選用西門(mén)子小型一體化PLC S7-200 CPU222CN，增設(shè)EM223 8DI/DO和EM221 16DI兩個(gè)擴(kuò)展模塊，其CPU222CN模塊內(nèi)置開(kāi)關(guān)量8個(gè)輸入點(diǎn)和6個(gè)輸出點(diǎn)，擴(kuò)展后增加點(diǎn)位滿足現(xiàn)場(chǎng)控制需求。

西門(mén)子S7-200CN型PLC控制器具有極高的可靠性；極豐富的指令集；易于掌握；操作便捷；豐富的內(nèi)置集成功能；實(shí)時(shí)特性；強(qiáng)勁的通訊和豐富的擴(kuò)展能力，性能價(jià)格比很高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域[2]。

PLC的操作界面選用TOUCHWIN文本顯示器。這些配置完全能夠滿足系統(tǒng)的要求。本系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)分配如表1所示。

表1 PLC控制系統(tǒng)I/O點(diǎn)分配

2.2 PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)二次濾網(wǎng)的工作原理及控制方式，二次濾網(wǎng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成既可手動(dòng)控制，也可自動(dòng)控制（就地和遠(yuǎn)程DCS）。在手動(dòng)控制方式下，排污槽驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的啟、停指令由運(yùn)行人員手動(dòng)發(fā)出，運(yùn)行人員可根據(jù)反饋信號(hào)進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)控制。在手動(dòng)控制時(shí)，運(yùn)行人員要首先打開(kāi)排污閥，再啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)排污槽正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)沖洗排污，排污槽的排污時(shí)間及間隔時(shí)間由運(yùn)行人員在就地柜TOUCHWIN文本顯示器上自行設(shè)定。在自動(dòng)控制方式下，排污閥及排污槽驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的啟、停指令由控制系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出。在自動(dòng)控制時(shí)，控制系統(tǒng)將根據(jù)二次濾網(wǎng)定時(shí)時(shí)間常數(shù)自動(dòng)發(fā)出相關(guān)指令進(jìn)行沖洗排污，運(yùn)行人員無(wú)須手動(dòng)干預(yù)。在自動(dòng)控制時(shí)，二次濾網(wǎng)排污槽的起始位置在正轉(zhuǎn)極限位，否則報(bào)故障，如復(fù)位不成功，需就地檢查并調(diào)整排污槽的實(shí)際位置。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)無(wú)論差壓達(dá)到某一定值，均自動(dòng)排污一次。在沖洗完成后，二次濾網(wǎng)排污槽回到正轉(zhuǎn)極限位，否則報(bào)故障。另外，在自動(dòng)控制方式下，運(yùn)行人員也可根據(jù)實(shí)際情況手動(dòng)啟、停二次濾網(wǎng)。PLC程序采用西門(mén)子S7-200編程軟件STEP7-Micro/WIN32 V3.1完成，完成后下載固化到PLC的EEPROM中。

3 二次濾網(wǎng)DCS自動(dòng)控制組態(tài)

3.1 控制系統(tǒng)邏輯組態(tài)

8#鼓風(fēng)機(jī)采用Honeywell DCS分散控制系統(tǒng),（DCS）只需提供啟、停等信號(hào)加上反饋信號(hào)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)二次濾網(wǎng)的遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)。就地控制柜與控制室DCS之間采用硬接線接口，將運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警信號(hào)送至DCS,也可以從DCS啟動(dòng)二次濾網(wǎng)反沖洗循環(huán)。

Honeywell分散控制系統(tǒng)的Control Builder(CB)是一種圖形化的、面向?qū)ο蟮?、基于窗口的圖形編輯軟件，它主要用于對(duì)硬件及控制點(diǎn)、控制器運(yùn)行的控制邏輯進(jìn)行組態(tài)。在Honeywell分散控制系統(tǒng)圖形化工具Quick Builder建立二次濾網(wǎng)相關(guān)控制點(diǎn)的信息后，根據(jù)自動(dòng)控制流程，可在圖形編輯軟件Control Builder(CB)中進(jìn)行邏輯功能組態(tài)，邏輯組態(tài)完成并下裝到C200過(guò)程控制器后，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)二次濾網(wǎng)的自動(dòng)控制。

在控制邏輯中，濾網(wǎng)每次反沖洗排污時(shí)間設(shè)定為5min,反沖洗的時(shí)間間隔設(shè)定值為24h，其設(shè)定值可由運(yùn)行人員根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況在邏輯中進(jìn)行調(diào)整。

3.2 監(jiān)控畫(huà)面組態(tài)

Honeywell DCS分散控制系統(tǒng)Display Builder(DB)是一個(gè)用于對(duì)操作員站LCD上顯示的過(guò)程圖進(jìn)行組態(tài)的軟件，它將工廠中實(shí)際的過(guò)程控制設(shè)備在過(guò)程圖上用圖標(biāo)進(jìn)行顯示和控制。在CB中完成系統(tǒng)的控制邏輯組態(tài)后，邏輯圖中的各種信息會(huì)以點(diǎn)的形式保存在工程師服務(wù)器的Dbadmin數(shù)據(jù)庫(kù)上，DB和CB通過(guò)點(diǎn)進(jìn)行信息傳遞，包括控制指令和反饋狀態(tài)等。根據(jù)實(shí)際的工藝流程，在DB中建立相應(yīng)的過(guò)程控制畫(huà)面，運(yùn)行人員便能在操作員站上對(duì)相關(guān)的設(shè)備進(jìn)行在線控制和監(jiān)視。根據(jù)二次濾網(wǎng)的控制邏輯和廠家提供的硬線接線信號(hào)，便可在DB中建立二次濾網(wǎng)控制畫(huà)面。

4 結(jié)論

8#鼓風(fēng)機(jī)二次濾網(wǎng)控制系統(tǒng)進(jìn)行PLC改進(jìn)并納入DCS監(jiān)控，投入運(yùn)行后，自動(dòng)控制效果良好，提高了循環(huán)水的水質(zhì)，有效防止了水中的固體顆粒和懸浮物進(jìn)入凝汽器，保證了凝汽器銅管的換熱效果，提高了機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)效益。良好的自動(dòng)控制系統(tǒng)為運(yùn)行人員的遠(yuǎn)程操作和監(jiān)控帶來(lái)了方便，濾網(wǎng)工作穩(wěn)定、可靠，大大減少了日常維護(hù)工作量，降低了生產(chǎn)成本，利于在電廠其他同類(lèi)型機(jī)組中進(jìn)行推廣。