輔網(wǎng)凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)升級改造

秦寧 曹鵬 馬天霆 李成 崔曉波

摘要：介紹了某公司2×630 MW超臨界機組輔網(wǎng)凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀，總結(jié)了存在的風險點及隱患，提出了針對性升級改造方案，分析了程序聯(lián)鎖保護、程控調(diào)試及調(diào)試過程中的注意事項。該升級改造方案提高了機組輔網(wǎng)控制系統(tǒng)的整體安全性，為同類型輔網(wǎng)凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)升級改造提供了參考。

關鍵詞：輔網(wǎng);凝結(jié)水精處理;控制系統(tǒng);可編程控制器;分散控制系統(tǒng)

0? ? 引言

某公司外圍輔助系統(tǒng)分為五個子系統(tǒng)，包括精處理系統(tǒng)、取樣加藥裝置系統(tǒng)、除灰系統(tǒng)、除渣系統(tǒng)和電除塵系統(tǒng)，均采用獨立的可編程序控制器（PLC）與監(jiān)控組態(tài)軟件（IFIX）共同實現(xiàn)控制功能。隨著運行時間的增長，設備老化、運行速度慢、兼容性不好、備件采購難、軟件版本低、系統(tǒng)裕量不足、故障頻發(fā)等問題已經(jīng)危及機組安全、環(huán)保穩(wěn)定運行。同時，隨著網(wǎng)絡技術和自動化控制技術的發(fā)展，火力發(fā)電廠輔助車間的熱工控制、值班監(jiān)控逐步由就地分散模式向集中控制轉(zhuǎn)變，以期實現(xiàn)主輔系統(tǒng)集中監(jiān)控、信息暢通、資源共享、統(tǒng)一管理。因此，輔網(wǎng)凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)升級改造，對進一步提升輔助車間控制的自動化水平，提高生產(chǎn)管理效率，保障機組安全運行非常重要。

1? ? 凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

該凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)已運行12年，電子元器件老化，加上原設計存在的問題，系統(tǒng)已不能滿足機組安全經(jīng)濟生產(chǎn)的需求。主要問題如下：

（1）系統(tǒng)電源由兩路保安段供電，快切裝置設備老化，易引起控制系統(tǒng)失電重啟。

（2）輔網(wǎng)各子系統(tǒng)由各自的系統(tǒng)集成商供貨，服務器布置層次過多，影響控制數(shù)據(jù)的實時性，造成輔控系統(tǒng)的畫面、邏輯功能極度不統(tǒng)一。

（3）隨著計算機技術的快速發(fā)展，原有系統(tǒng)操作站硬件配置較低，已不能滿足現(xiàn)有監(jiān)控要求。

（4）兩臺機組凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)全部集中在同一對控制器（CPU）下，未作分散控制，可靠性低。

（5）PLC和分散控制系統(tǒng)（DCS）系統(tǒng)之間通信協(xié)議不統(tǒng)一，使得DCS系統(tǒng)無法大量獲取輔控系統(tǒng)的數(shù)據(jù);原PLC控制系統(tǒng)操作記錄、歷史曲線等基本功能不完善;IFIX不具備多畫面同時顯示功能，不具備組態(tài)畫面?zhèn)魉凸δ艿取?/p>

（6）PLC控制系統(tǒng)CPU、電源、網(wǎng)絡通信卡、輸入/輸出（I/O）卡件版本過低，采購困難。

2? ? 升級改造方案

針對以上問題，結(jié)合現(xiàn)場實際，將原系統(tǒng)升級改造為DCS系統(tǒng)，并從網(wǎng)絡架構、系統(tǒng)安全可靠性、系統(tǒng)功能、設備型號等方面進行優(yōu)化。

2.1? ? 網(wǎng)絡架構優(yōu)化

（1）采用雙層100M/1 000M、TCP/IP協(xié)議的全雙工工業(yè)以太網(wǎng)技術，按照單元控制室進行組網(wǎng)，一個集控室對應一個輔網(wǎng)。

（2）按分層設置的原則，設置水系統(tǒng)控制網(wǎng)絡（精處理、加藥）、灰系統(tǒng)控制網(wǎng)絡（除灰、除渣）等，然后分別接入上層集中控制網(wǎng)絡，屬于單元機組的就地控制系統(tǒng)按照“單元歸單元，公用歸公用”的原則獨立設置。

（3）編制了輔網(wǎng)的組網(wǎng)規(guī)約，統(tǒng)籌規(guī)劃通信協(xié)議、接口模式、組態(tài)軟件、IP地址等，確保各子系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地接入輔網(wǎng)。

優(yōu)化后網(wǎng)絡配置簡圖如圖1所示。

2.2? ? 安全可靠性優(yōu)化

（1）網(wǎng)絡設備、服務器、操作員站、CPU采用熱備冗余配置，同時系統(tǒng)內(nèi)所有模件采用標準化、模件化和插入式結(jié)構。

（2）應用數(shù)據(jù)包采用優(yōu)先級配置，通過優(yōu)先排序，保證緊急信息及時準確地傳輸和處理，保證網(wǎng)絡的可靠性和安全性。

（3）電源柜、網(wǎng)絡柜、I/O控制柜、電磁閥柜、工程師站等有兩路獨立供電電源，一路引自保安段，一路引自本機UPS段;公用部分則引自兩臺機組的UPS段。

（4）為保證輔控網(wǎng)絡運行的可靠性和擴展性，網(wǎng)絡接口和數(shù)據(jù)庫點數(shù)預留了50%裕量，并留有足夠的備用插槽及備用通道。

2.3? ? 系統(tǒng)功能及設備優(yōu)化

（1）完善控制系統(tǒng)基本功能，如采用與主機DCS相同技術規(guī)格和系列的設備和控制、組態(tài)軟件，并具有分級分類報表顯示、歷史庫及趨勢查詢等功能;設計聲光報警功能，針對重要設備跳閘、控制柜失電、網(wǎng)絡異常等進行聲光報警。

（2）完善網(wǎng)絡故障診斷和操作員站、服務器、控制器工作狀態(tài)診斷和監(jiān)視功能。

（3）操作員站采用服務器形式，并采用電源冗余、雙機熱備、故障無擾切換設計，冗余服務器之間能實現(xiàn)負荷均衡運行。

（4）各子系統(tǒng)與主網(wǎng)之間采用光纜連接，交換機選用工業(yè)級交換機，與各子系統(tǒng)、服務器采用光口直連。

3? ? 實施過程中注意事項

3.1? ? IFIX自帶腳本邏輯

IFIX畫面按鈕自帶很多保護閉鎖腳本且非單一條件，現(xiàn)DCS功能不具備IFIX寫腳本功能，只能先通過將腳本翻譯成邏輯后引出作為操作按鈕閉鎖條件。

3.2? ? PLC邏輯與DCS邏輯掃描順序

由于PLC掃描順序與DCS掃描順序不同，完全相同的邏輯PLC運行正常，DCS上會出現(xiàn)問題。對此只需注意掃描順序，增加延遲，錯開切換的瞬間，系統(tǒng)即可正常運行。

3.3? ? I/O卡件與就地設備接口轉(zhuǎn)換問題

有些開關如音叉液位開關需要直供電，DCS的自供電壓不足以使其動作，需將液位開關信號串入中間繼電器線圈回路（由24 V直流電源供電），用中間繼電器觸點觸發(fā)I/O信號。

3.4? ? 其他注意事項

（1）壓力變送器根據(jù)位置及就地實際情況需要考慮靜壓，系統(tǒng)改造后進行遷移。

（2）對直譯后的邏輯重新進行審查并進行仿真試驗，尤其是一些重要的功能塊如計時塊等，要驗證后使用。

（3）根據(jù)就地閥門的實際正常狀態(tài)，判斷DCS輸出通道接常開還是常閉。

（4）對于與處理周期相關的功能塊，在設置參數(shù)時要注意DPU處理周期。

（5）個別需要特殊配置的DCS系統(tǒng)或復雜的循環(huán)邏輯回路，要考慮功能塊的執(zhí)行時序。

（6）對于RS觸發(fā)器，應合理選擇優(yōu)先類型，優(yōu)先類型的設置影響上電后的輸出以及正常運行的輸出。

4? ? 結(jié)語

對輔網(wǎng)凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)的升級改造，可使凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)更加安全，操作更加方便，維護更加便利等等。該改造方案已在某公司安全運行，未發(fā)生任何異常事件，其提高了輔助控制系統(tǒng)的自動化水平，提高了生產(chǎn)管理效率，機組安全性也大大提高，可為同類型機組改造提供參考。

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收稿日期：2020-03-02

作者簡介：秦寧（1987—），男，江蘇南京人，工程師，從事熱控控制及保護方面的工作。