PCS7在CFB電站循環(huán)硫化床鍋爐上的應用
點(diǎn)擊次數：2715 更新時(shí)間：2011-08-02
內容簡(jiǎn)介：現在電站自控系統普遍采用分散控制系統（DCS），SIEMENS公司的SIMATICPCS7作為一種的過(guò)程控制系統，廣泛地用在鋼鐵、化工、電站行業(yè)，本文介紹了該系統在河南省某水泥廠(chǎng)自備電廠(chǎng)中的應用情況和心得。
主題詞：PCS7CFB電站應用
一、工程概述：
河南省某水泥廠(chǎng)自備電廠(chǎng)機組是由220t/h水泥爐窯尾氣余熱爐、145t/h補燃煤CFB鍋爐和112MW的汽輪發(fā)電機組組成，主要是供廠(chǎng)內水泥生產(chǎn)線(xiàn)用電及部分生活用熱。其中，補燃鍋爐是哈爾濱鍋爐廠(chǎng)引進(jìn)美國CPC技術(shù)生產(chǎn)的細粉高速循環(huán)流化床鍋爐，與一般循環(huán)流化床鍋爐的區別在于：在爐前右側布置了一臺負荷調節裝置（床料倉），其工作原理為通過(guò)負壓系統從爐床抽取床料儲在倉內，并根據負荷調節的需要將其中的床料回放入到爐床上來(lái)控制床料高度和溫度，以達到調節負荷的目的。而一般的CFB主要是通過(guò)各種型式的分離器分離煙氣中未燃盡顆粒，再以機械或非機械方式送回爐膛，通過(guò)調整回料量、給煤量和風(fēng)量等手段來(lái)調節床溫和負荷。另一區別是該類(lèi)爐的燃料粒度較一般CFB爐細，燃料溫度和石灰石投入方式不相同。項目設計單位是天津水泥設計院，四川東方電腦工程公司負責提供DCS硬件，并完成DCS的設計組態(tài)和現場(chǎng)調試工作。
本項目采用SIEMENS公司SIMATICPCS7集散控制系統，zui終實(shí)現對整個(gè)自備電站的控制和安全經(jīng)濟地運行。
二、PCS7系統的主要特點(diǎn)
PCS7是一種模塊化的基于現場(chǎng)總線(xiàn)的新一代過(guò)程控制系統，結合了傳統DCS和PLC控制系統的優(yōu)點(diǎn)，將兩者的功能有機的結合在一起。系統的所有硬件都基于統一的硬件平臺；所有軟件也都全部集成在SIMATIC程序管理器下，有同樣統一的軟件平臺。系統大量采用了新技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò )配置上，使用標準工業(yè)以太網(wǎng)和PROFIBUS網(wǎng)絡(luò )。由于PCS7消除了DCS和PLC系統間的界限，真正實(shí)現了儀控和電控的一體化，充分體現了全集成自動(dòng)化的特點(diǎn)，使得系統應用范圍變廣，是一種適用于現在、面向未來(lái)的開(kāi)放型過(guò)程控制系統。
三、本項目系統構成：
1．硬件：
采用三個(gè)過(guò)程控制機柜：1APL、2APL、3APL。在1APL、3APL內各安裝1套過(guò)程控制器AS4142DP。1APL中的過(guò)程控制器，處理循環(huán)流化床鍋爐部分的測點(diǎn)和調節回路，3APL中的過(guò)程控制器，處理汽輪發(fā)電機組和兩臺余熱鍋爐部分的測點(diǎn)和調節回路。共使用了13個(gè)ET200M遠程控制機架安裝各種I/O模塊。所處理信號如下：
信號類(lèi)型實(shí)際使用點(diǎn)數模塊配置
AI4~20mA18029X8AI
RTD8224X4RTD
T/C649X8T/C
AO319X4AO
DI7115X8DI
DO143X8DO
過(guò)程狀態(tài)監控管理設備為2臺OS站，1臺ES站，出于項目成本考慮，均采用SIEMENS公司推薦的Dell公司高性能商用計算機。配置為：PⅡ400，4.3Ｇ硬盤(pán)，１２８Ｍ內存，帶８Ｍ顯存的集成顯卡，１９"高分辨率SVGA彩色顯示器。在項目實(shí)施過(guò)程中，Dell公司的商用計算機表現出了優(yōu)異的性能。
系統打印機為3臺：EPSONMJ-1500K+彩色噴墨打印機。選用該種打印機是基于以下因素：
a）噪音低
b）使用彩色進(jìn)行不同級別和種類(lèi)的報警和信息記錄
c）能使用寬行連續打印紙，這是普通噴墨打印機不具備的功能。
2.網(wǎng)絡(luò )
分為下層控制網(wǎng)、上層管理網(wǎng)。
下層控制網(wǎng)采用同軸屏敝電纜，適合歐洲Profibus標準，通過(guò)每個(gè)ET200M上的IM153－1通訊卡與AS4142DP控制器互相連接，滿(mǎn)足現場(chǎng)信號的采集、處理和控制器的通訊，為Profibus－DP現場(chǎng)通訊網(wǎng)。
上層管理網(wǎng)分為二類(lèi)。一類(lèi)為采用同軸電纜，適合歐洲Profibus標準。通過(guò)OS站、ES站和控制器上的CP443－5通訊卡相連接，滿(mǎn)足操作員站、工程師站對現場(chǎng)設備的監視、控制和管理，實(shí)現數據共享。另一類(lèi)為采用同軸細纜，符合TCP/IP協(xié)議的管理以太網(wǎng)，通過(guò)OS站、ES站上的D-LINK網(wǎng)卡連接，主要實(shí)現工程師和操作員站之間文件管理、拷貝。
?。常浖?br />
操作員站OS和工程師站ES均采用微軟英文版WindowsＮＴWorkstationＶ４.０作為操作系統，附加安裝版Package３和Internetexplorer４.０，漢字處理采用中文之星ForWindowsNTV2.0，使得除工程師組態(tài)以外的所有信息、界面均實(shí)現漢化。
操作員站另加載了SIMATICWINCCRT64KTags、NETProfibus-S7、WINCCADVANCEDPROCESSCTRL.、WINCCBASICPROCESSCTRL等監控軟件。
在操作員站所加載軟件的基礎上，工程師站還加裝了SIMATICSTEP7BASISV4.0、CFCV4.0、S7-SCLV4.0、SFCV4.X等組態(tài)功能軟件。除用于系統軟、硬件組態(tài)外，ES站具有與OS站*相同的功能，可以兼做OS站，起到了降低用戶(hù)成本的作用。
四、系統功能
系統是對補燃爐、余熱鍋爐、汽輪機、發(fā)電機進(jìn)行重要參數的顯示，對以下回路進(jìn)行自動(dòng)調節。
補燃爐汽包水位調節系統補燃爐爐膛壓力調節系統
1#余熱爐汽包水位調節系統2#余熱爐汽包水位調節系統
除氧器壓力調節系統除氧器水位調節系統
冷凝器熱井水位調節系統補燃爐二次風(fēng)量調節系統
二級過(guò)熱器入口溫度調節系統主蒸汽溫度調節系統
以班報的形式對所有重要參數進(jìn)行一小時(shí)報表自動(dòng)打印。
以趨勢圖的形式對DCSI/O清單中所有要求的記錄參數進(jìn)行８小時(shí)趨勢顯示，并可按操作員要求隨時(shí)打印。
工藝流程畫(huà)面主要有下面幾幅，并可隨意切換：
鍋爐煙風(fēng)系統圖鍋爐汽水系統圖汽機熱力系統圖
余熱爐熱力系統圖除氧給水系統圖發(fā)電機油系統圖
應用色彩和閃爍變化表示各種報警信息。報警信息可按報警產(chǎn)生順序在A(yíng)larmlog中查閱、打印。另外，根據鍋爐制造商對控制的要求，并參考美國NFPA8504常壓循環(huán)流化床鍋爐運行規范，還設計了必要的保護功能。
五、PCS7系統的應用心得
我們在這次工程的程序設計中，由于沒(méi)有太多的順控功能，基本上只用到CFC程序組態(tài)，這樣也方便用戶(hù)有限的技術(shù)人員盡快掌握。CFC程序組態(tài)是一種圖形式的組態(tài)，方便、直觀(guān)，操作簡(jiǎn)便。PCS7將許多邏輯、運算功能形成了功能塊，在進(jìn)行程序組態(tài)時(shí)，如需用到某種邏輯、運算功能，就可在PCS7的功能塊庫中找到與之相應的功能塊，將其直接拖放至CFC組態(tài)畫(huà)面即可。用戶(hù)還可利用PCS7提供的一種類(lèi)似PASICAL語(yǔ)言的SCL程序結構化控制語(yǔ)言自定義特殊功能塊，并存在功能塊庫中，隨意調用。
DCS中使用的所有模塊（包括PID塊、數據塊、I/O模塊等）都只是在PCS7的組態(tài)畫(huà)面中出現，并不能在WINCC人機界面上出現。此時(shí)，若需要某個(gè)模塊在WINCC人機界面上出現，則只需要給該模塊添加WINCC屬性。
在工程師站上完成所有程序組態(tài)，編譯無(wú)誤后，將程序下載至過(guò)程控制器，這樣，過(guò)程控制器中就有了經(jīng)過(guò)編譯后的用戶(hù)程序；再將有用戶(hù)程序的用戶(hù)項目傳送到操作站，用戶(hù)程序就傳給了WINCC人機界面，在程序組態(tài)時(shí)，已被定義具
主題詞：PCS7CFB電站應用
一、工程概述：
河南省某水泥廠(chǎng)自備電廠(chǎng)機組是由220t/h水泥爐窯尾氣余熱爐、145t/h補燃煤CFB鍋爐和112MW的汽輪發(fā)電機組組成，主要是供廠(chǎng)內水泥生產(chǎn)線(xiàn)用電及部分生活用熱。其中，補燃鍋爐是哈爾濱鍋爐廠(chǎng)引進(jìn)美國CPC技術(shù)生產(chǎn)的細粉高速循環(huán)流化床鍋爐，與一般循環(huán)流化床鍋爐的區別在于：在爐前右側布置了一臺負荷調節裝置（床料倉），其工作原理為通過(guò)負壓系統從爐床抽取床料儲在倉內，并根據負荷調節的需要將其中的床料回放入到爐床上來(lái)控制床料高度和溫度，以達到調節負荷的目的。而一般的CFB主要是通過(guò)各種型式的分離器分離煙氣中未燃盡顆粒，再以機械或非機械方式送回爐膛，通過(guò)調整回料量、給煤量和風(fēng)量等手段來(lái)調節床溫和負荷。另一區別是該類(lèi)爐的燃料粒度較一般CFB爐細，燃料溫度和石灰石投入方式不相同。項目設計單位是天津水泥設計院，四川東方電腦工程公司負責提供DCS硬件，并完成DCS的設計組態(tài)和現場(chǎng)調試工作。
本項目采用SIEMENS公司SIMATICPCS7集散控制系統，zui終實(shí)現對整個(gè)自備電站的控制和安全經(jīng)濟地運行。
二、PCS7系統的主要特點(diǎn)
PCS7是一種模塊化的基于現場(chǎng)總線(xiàn)的新一代過(guò)程控制系統，結合了傳統DCS和PLC控制系統的優(yōu)點(diǎn)，將兩者的功能有機的結合在一起。系統的所有硬件都基于統一的硬件平臺；所有軟件也都全部集成在SIMATIC程序管理器下，有同樣統一的軟件平臺。系統大量采用了新技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò )配置上，使用標準工業(yè)以太網(wǎng)和PROFIBUS網(wǎng)絡(luò )。由于PCS7消除了DCS和PLC系統間的界限，真正實(shí)現了儀控和電控的一體化，充分體現了全集成自動(dòng)化的特點(diǎn)，使得系統應用范圍變廣，是一種適用于現在、面向未來(lái)的開(kāi)放型過(guò)程控制系統。
三、本項目系統構成：
1．硬件：
采用三個(gè)過(guò)程控制機柜：1APL、2APL、3APL。在1APL、3APL內各安裝1套過(guò)程控制器AS4142DP。1APL中的過(guò)程控制器，處理循環(huán)流化床鍋爐部分的測點(diǎn)和調節回路，3APL中的過(guò)程控制器，處理汽輪發(fā)電機組和兩臺余熱鍋爐部分的測點(diǎn)和調節回路。共使用了13個(gè)ET200M遠程控制機架安裝各種I/O模塊。所處理信號如下：
信號類(lèi)型實(shí)際使用點(diǎn)數模塊配置
AI4~20mA18029X8AI
RTD8224X4RTD
T/C649X8T/C
AO319X4AO
DI7115X8DI
DO143X8DO
過(guò)程狀態(tài)監控管理設備為2臺OS站，1臺ES站，出于項目成本考慮，均采用SIEMENS公司推薦的Dell公司高性能商用計算機。配置為：PⅡ400，4.3Ｇ硬盤(pán)，１２８Ｍ內存，帶８Ｍ顯存的集成顯卡，１９"高分辨率SVGA彩色顯示器。在項目實(shí)施過(guò)程中，Dell公司的商用計算機表現出了優(yōu)異的性能。
系統打印機為3臺：EPSONMJ-1500K+彩色噴墨打印機。選用該種打印機是基于以下因素：
a）噪音低
b）使用彩色進(jìn)行不同級別和種類(lèi)的報警和信息記錄
c）能使用寬行連續打印紙，這是普通噴墨打印機不具備的功能。
2.網(wǎng)絡(luò )
分為下層控制網(wǎng)、上層管理網(wǎng)。
下層控制網(wǎng)采用同軸屏敝電纜，適合歐洲Profibus標準，通過(guò)每個(gè)ET200M上的IM153－1通訊卡與AS4142DP控制器互相連接，滿(mǎn)足現場(chǎng)信號的采集、處理和控制器的通訊，為Profibus－DP現場(chǎng)通訊網(wǎng)。
上層管理網(wǎng)分為二類(lèi)。一類(lèi)為采用同軸電纜，適合歐洲Profibus標準。通過(guò)OS站、ES站和控制器上的CP443－5通訊卡相連接，滿(mǎn)足操作員站、工程師站對現場(chǎng)設備的監視、控制和管理，實(shí)現數據共享。另一類(lèi)為采用同軸細纜，符合TCP/IP協(xié)議的管理以太網(wǎng)，通過(guò)OS站、ES站上的D-LINK網(wǎng)卡連接，主要實(shí)現工程師和操作員站之間文件管理、拷貝。
?。常浖?br />
操作員站OS和工程師站ES均采用微軟英文版WindowsＮＴWorkstationＶ４.０作為操作系統，附加安裝版Package３和Internetexplorer４.０，漢字處理采用中文之星ForWindowsNTV2.0，使得除工程師組態(tài)以外的所有信息、界面均實(shí)現漢化。
操作員站另加載了SIMATICWINCCRT64KTags、NETProfibus-S7、WINCCADVANCEDPROCESSCTRL.、WINCCBASICPROCESSCTRL等監控軟件。
在操作員站所加載軟件的基礎上，工程師站還加裝了SIMATICSTEP7BASISV4.0、CFCV4.0、S7-SCLV4.0、SFCV4.X等組態(tài)功能軟件。除用于系統軟、硬件組態(tài)外，ES站具有與OS站*相同的功能，可以兼做OS站，起到了降低用戶(hù)成本的作用。
四、系統功能
系統是對補燃爐、余熱鍋爐、汽輪機、發(fā)電機進(jìn)行重要參數的顯示，對以下回路進(jìn)行自動(dòng)調節。
補燃爐汽包水位調節系統補燃爐爐膛壓力調節系統
1#余熱爐汽包水位調節系統2#余熱爐汽包水位調節系統
除氧器壓力調節系統除氧器水位調節系統
冷凝器熱井水位調節系統補燃爐二次風(fēng)量調節系統
二級過(guò)熱器入口溫度調節系統主蒸汽溫度調節系統
以班報的形式對所有重要參數進(jìn)行一小時(shí)報表自動(dòng)打印。
以趨勢圖的形式對DCSI/O清單中所有要求的記錄參數進(jìn)行８小時(shí)趨勢顯示，并可按操作員要求隨時(shí)打印。
工藝流程畫(huà)面主要有下面幾幅，并可隨意切換：
鍋爐煙風(fēng)系統圖鍋爐汽水系統圖汽機熱力系統圖
余熱爐熱力系統圖除氧給水系統圖發(fā)電機油系統圖
應用色彩和閃爍變化表示各種報警信息。報警信息可按報警產(chǎn)生順序在A(yíng)larmlog中查閱、打印。另外，根據鍋爐制造商對控制的要求，并參考美國NFPA8504常壓循環(huán)流化床鍋爐運行規范，還設計了必要的保護功能。
五、PCS7系統的應用心得
我們在這次工程的程序設計中，由于沒(méi)有太多的順控功能，基本上只用到CFC程序組態(tài)，這樣也方便用戶(hù)有限的技術(shù)人員盡快掌握。CFC程序組態(tài)是一種圖形式的組態(tài)，方便、直觀(guān)，操作簡(jiǎn)便。PCS7將許多邏輯、運算功能形成了功能塊，在進(jìn)行程序組態(tài)時(shí)，如需用到某種邏輯、運算功能，就可在PCS7的功能塊庫中找到與之相應的功能塊，將其直接拖放至CFC組態(tài)畫(huà)面即可。用戶(hù)還可利用PCS7提供的一種類(lèi)似PASICAL語(yǔ)言的SCL程序結構化控制語(yǔ)言自定義特殊功能塊，并存在功能塊庫中，隨意調用。
DCS中使用的所有模塊（包括PID塊、數據塊、I/O模塊等）都只是在PCS7的組態(tài)畫(huà)面中出現，并不能在WINCC人機界面上出現。此時(shí)，若需要某個(gè)模塊在WINCC人機界面上出現，則只需要給該模塊添加WINCC屬性。
在工程師站上完成所有程序組態(tài)，編譯無(wú)誤后，將程序下載至過(guò)程控制器，這樣，過(guò)程控制器中就有了經(jīng)過(guò)編譯后的用戶(hù)程序；再將有用戶(hù)程序的用戶(hù)項目傳送到操作站，用戶(hù)程序就傳給了WINCC人機界面，在程序組態(tài)時(shí)，已被定義具
