二次濾網(wǎng)自動控制系統(tǒng)PLC改進并納入DCS監(jiān)控

張向民

【摘 要】論文簡述二次濾網(wǎng)工作過程，針對運行中存在的問題，對原控制系統(tǒng)提出了相應(yīng)的改進方案，設(shè)計了PLC自動控制邏輯，在分散控制系統(tǒng)中進行了邏輯和畫面組態(tài)，實現(xiàn)二次濾網(wǎng)的自動控制及遠程監(jiān)控，提高了二次濾網(wǎng)工況的穩(wěn)定性、可靠性。

【Abstract】The paper briefly describes the working process of the secondary strainer. In view of the problems existing in its operation， the? corresponding improvement scheme to original control system is put forward. The automatic control logic of PLC is designed， and the logic and picture configuration are carried out in the decentralized control system. The automatic control and remote monitoring of the secondary strainer are realized， and the stability and reliability of the secondary strainer are improved.

【關(guān)鍵詞】二次濾網(wǎng);? PLC控制;? 分散控制系統(tǒng);? 組態(tài)

【Keywords】secondary strainer; PLC control; decentralized control system; configuration

【中圖分類號】F407.67? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2018）10-0161-02

1 引言

本鋼發(fā)電廠的凝汽式汽輪發(fā)電機組及汽動鼓風(fēng)機組承擔(dān)著為本鋼生產(chǎn)供電、供風(fēng)的重要作用，機組循環(huán)水系統(tǒng)的良好工作是保證機組安全、穩(wěn)定運行的重要一環(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)水泵的進口處安裝固定攔污柵，一次濾網(wǎng)等過濾裝置，對進水進行粗過濾;在循環(huán)水泵出口到凝汽器入口管道間安裝二次濾網(wǎng)，再次對水進行細過濾;在凝汽器的水側(cè)安裝膠球自動清洗裝置，對運行的凝汽器銅管內(nèi)壁進行清洗，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)，其補給水來自本鋼廠區(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重且水中雜物越來越多，加重了循環(huán)水過濾裝置的負擔(dān)。而一、二次濾網(wǎng)穩(wěn)定工作是保證水質(zhì)過濾的必要條件，尤其是二次濾網(wǎng)若不能穩(wěn)定工作則會使水中的固體顆粒和懸浮物進入凝汽器堵塞銅管，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，會導(dǎo)致真空度下降，影響機組運行。在真空度下降嚴重時機組將被迫降負荷，對凝汽器半邊解列進行人工清洗，檢修維護工作量較大，這給電廠安全、經(jīng)濟運行帶來嚴重影響。電廠二次濾網(wǎng)原有電氣自動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、不易維護且只能實現(xiàn)就地監(jiān)視和操作，無法實現(xiàn)遠程監(jiān)控及操作，運行崗位人員往往無法及時發(fā)現(xiàn)和排查二次濾網(wǎng)運行中參數(shù)變化和故障發(fā)生，且需要更多的時間和精力去執(zhí)行操作，從而影響二次濾網(wǎng)的穩(wěn)定運行，在2017年9月份電廠8#汽動鼓風(fēng)機大修期間，決定對其二次濾網(wǎng)就地控制子系統(tǒng)進行PLC改進并進入DCS控制系統(tǒng)[1]。

2 實施PLC改造方案

2.1 PLC選型、I/O點分配

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關(guān)量輸出點來控制主電機和排污閥門。要求PLC能夠和上位操作界面進行通訊，在上位操作界面中實現(xiàn)對變量的監(jiān)控和修改。

根據(jù)統(tǒng)計，PLC控制系統(tǒng)的I/O點共有46個，其中開關(guān)量輸入點32個，開關(guān)量輸出點14個。根據(jù)輸入和輸出的要求，選用西門子小型一體化PLC S7-200 CPU222CN，增設(shè)EM223 8DI/DO 和EM221 16DI兩個擴展模塊，其CPU222CN模塊內(nèi)置開關(guān)量8個輸入點和6個輸出點，擴展后增加點位滿足現(xiàn)場控制需求。

西門子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;實時特性;強勁的通訊和豐富的擴展能力，性能價格比很高等優(yōu)點，廣泛用于工業(yè)控制的各個領(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點數(shù)分配如表1所示。2.2 PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

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)計成既可手動控制，也可自動控制（就地和遠程DCS）。在手動控制方式下，排污槽驅(qū)動電動機的啟、停指令由運行人員手動發(fā)出，運行人員可根據(jù)反饋信號進行正、反轉(zhuǎn)控制。在手動控制時，運行人員要首先打開排污閥，再啟動電動機驅(qū)動排污槽正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)沖洗排污，排污槽的排污時間及間隔時間由運行人員在就地柜TOUCHWIN文本顯示器上自行設(shè)定。在自動控制方式下，排污閥及排污槽驅(qū)動電動機的啟、停指令由控制系統(tǒng)自動發(fā)出。在自動控制時，控制系統(tǒng)將根據(jù)二次濾網(wǎng)定時時間常數(shù)自動發(fā)出相關(guān)指令進行沖洗排污，運行人員無須手動干預(yù)。在自動控制時，二次濾網(wǎng)排污槽的起始位置在正轉(zhuǎn)極限位，否則報故障，如復(fù)位不成功，需就地檢查并調(diào)整排污槽的實際位置。在規(guī)定時間內(nèi)無論差壓達到某一定值，均自動排污一次。在沖洗完成后，二次濾網(wǎng)排污槽回到正轉(zhuǎn)極限位，否則報故障。另外，在自動控制方式下，運行人員也可根據(jù)實際情況手動啟、停二次濾網(wǎng)。PLC程序采用西門子 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自動控制組態(tài)

3.1 控制系統(tǒng)邏輯組態(tài)

8#鼓風(fēng)機采用Honeywell DCS分散控制系統(tǒng)，（DCS）只需提供啟、停等信號加上反饋信號即可實現(xiàn)對二次濾網(wǎng)的遠程控制和監(jiān)測。就地控制柜與控制室DCS之間采用硬接線接口，將運行狀態(tài)和報警信號送至DCS，也可以從DCS啟動二次濾網(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，它主要用于對硬件及控制點、控制器運行的控制邏輯進行組態(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)控制點的信息后，根據(jù)自動控制流程，可在圖形編輯軟件Control Builder（CB）中進行邏輯功能組態(tài)，邏輯組態(tài)完成并下裝到C200過程控制器后，即可實現(xiàn)對二次濾網(wǎng)的自動控制。

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

3.2 監(jiān)控畫面組態(tài)

Honeywell DCS分散控制系統(tǒng)Display Builder （DB）是一個用于對操作員站LCD上顯示的過程圖進行組態(tài)的軟件，它將工廠中實際的過程控制設(shè)備在過程圖上用圖標(biāo)進行顯示和控制。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以點的形式保存在工程師服務(wù)器的Dbadmin數(shù)據(jù)庫上，DB和CB通過點進行信息傳遞，包括控制指令和反饋狀態(tài)等。根據(jù)實際的工藝流程，在DB中建立相應(yīng)的過程控制畫面，運行人員便能在操作員站上對相關(guān)的設(shè)備進行在線控制和監(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，便可在DB中建立二次濾網(wǎng)控制畫面。

4 結(jié)論

8#鼓風(fēng)機二次濾網(wǎng)控制系統(tǒng)進行PLC改進并納入DCS監(jiān)控，投入運行后，自動控制效果良好，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入凝汽器，保證了凝汽器銅管的換熱效果，提高了機組的安全和經(jīng)濟效益。良好的自動控制系統(tǒng)為運行人員的遠程操作和監(jiān)控帶來了方便，濾網(wǎng)工作穩(wěn)定、可靠，大大減少了日常維護工作量，降低了生產(chǎn)成本，利于在電廠其他同類型機組中進行推廣。

【參考文獻】

【1】崔海櫻. PLC型DCS控制系統(tǒng)在自動化生產(chǎn)線電子控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 電子技術(shù)與軟件工程， 2016（24）：142-143.

【2】張碩驍， 張子玉， 普晗. 論PLC型DCS控制系統(tǒng)在自動化生產(chǎn)線電子控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用， 2017（16）：115-115.