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西門子Power Plant Automation DCS System系統的應用實例

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上海熠天自動化工程有限公司
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機組狀況
        某廠技改工程規劃容量為2×135MW循環流化床機組，單元制系統。鍋爐是哈鍋產440T/h超高壓、固態排渣循環流化床鍋爐。汽機是上汽輪機廠產N135-13.24/535/535型超高壓、雙排汽反動凝汽式汽輪機。發電機是上汽輪發電機廠產QFS-135-2雙水內冷汽輪發電機。
        分布式控制系統(DCS)采用西門子Siemens Power Plant Automation DCS System_PS系統，DCS的監控范圍包括鍋爐控制和保護、除氧給水、汽溫調節、汽機、電氣和電氣公用系統等。

系統簡介
        Siemens Power Plant Automation DCS System_PS是西門子推出的新一代全集成自動化的過程控制系統(Siemens Power Plant Automation DCS System)加電站解決方案(PS)。它具有PROFIBUS現場總線、開放式結構、高速度控制器、兼容老系統、客戶/服務器構架等特點。使用統一的組態軟件、通訊和數據庫能把各種類型的SIMATIC產品集成在系統中?？筛鶕枰獜膯斡脩粜∠到y到多用戶大系統靈活配置和擴展。熱備冗余CPU采用西門子的事件同步技術，占用資源少，響應快。

系統配置
        本項目單臺DCS系統配置如下圖所示。

        系統配置了6對AS分別承擔鍋爐的燃燒系統、汽水系統、故障安全保護系統、汽機系統、汽機電液調節系統、電氣系統和公用系統系統等的調節、順控和數據采集等任務。配置了2臺冗余服務器、和6臺操作員站和1臺工程師站。

        冗余的PROFIBUS現場總線聯接AS和ET200M。為節約補償電纜，在鍋爐爐頂設1臺ET200M溫度測量遠程柜，在汽機側設1臺ET200M溫度測量遠程柜。系統模件采用熱插拔結構。

        工廠總線采用100M快速工業以太網。工廠總線連接AS、服務器、工程師站和主時鐘。該網絡層的設備的時鐘都與主時鐘同步。為保證zui大冗余性，采用全雙工100M光纖交換模件OSM組成環網，每個OSM有6個AUI接口按冗余原則連接設備，以保證任一個網絡部件損壞都不中斷系統運行。

        終端總線采用100M快速以太網。終端總線聯接2臺WinNT服務器，6臺客戶機操作員站。2臺服務器冗余設置，1臺服務器正常工作，1臺處于后備狀態。后備服務器與主服務器的報警信息和歷史文檔保持相同。

        選用熱備冗余型自動化處理單元AS41XH。常規的AS數量的選用是根據模擬量控制、順序控制、數據采集等控制對象來劃分，再根據每個控制對象類型的測點數決定AS數量。

        本系統由于使用了大容量、高速度AS，順序控制和數據采集相對于模擬量控制來說對占用AS的處理時間要小得多，根據工藝設備組來劃分AS，這樣對設計、調試、維修和降低成本都有利。

        鍋爐燃燒部分AS控制和數據采集對象包括：一次風、二次風、高壓流化風、回料閥、冷渣器、燃燒室密相區壓力、石灰石輸送風機、引風機等。

        故障安全AS 控制和數據采集對象包括：床上燃燒器、給煤機閘門、旋轉給料閥、給煤、石灰石給料等。

        除氧和汽水部分AS 控制對象包括：過熱器、再熱器的蒸汽溫度、電動調速泵、給水電動門、汽包緊急放水門和下降管電動門等、水冷壁下集箱電動門、除氧器水位、汽包連排等。

        汽機部分AS控制對象包括：高加和低加水位、高旁和低旁蒸汽壓力、凝結水泵、水環真空泵、工業水泵、冷卻水泵、頂軸油泵、發電機轉子和定子冷卻水壓力及流量。

        汽機電液調節部分AS的控制和采集對象包括：汽機轉速、軸震等。

        電氣和公用系統AS底控制對象包括：有載調壓、同期投切、發電機滅磁、AVR手自動、主變隔離開關、發變組、啟/備變110KV隔離開關和DL、6KV A各分支DL、低壓各段開關。發電機電壓和電流及功率、勵磁回路、發變組電壓和電流及功率、110KV和6KV電壓和電流、啟備變、高廠變、220V直流、UPS、低壓公用變等。

        I/O 模塊類型：SM321開關量輸入、SM322 開關量輸出、SM331 毫安和熱電阻及熱電偶、SM332 模擬量輸出、FM326 故障安全輸出、F M 3 5 0 計數器、FM355 閉環控制模件等。從I/O 模板向上部分包括電源都冗余。

電站解決方案
        除了系統基本的邏輯和運算功能塊外，該方案增加了西門子發電集團針對電站控制的電站解決方案PS 庫，包括操作面板和AS 控制塊，適應電站的各種控制對象。共有電機、閥門、執行機構、汽包水位補償、蒸汽壓力補償、非線性濾波器、三取二等20 多種。組態方便，操作簡單，信息詳細。
        其典型應用畫面如下圖：

        設備操作面板?？蛇M行手/自動、手操、檢修、權限鎖定、開/閉環、調節參數設定等操作。有故障指示、報警信息、開關過程、閥位和調節參數顯示等功能?？梢燥@示順控功能快的內部邏輯，縮短啟動時間。

        AS控制塊功能齊全，強大的閉環調節功能塊組針對電站汽溫、汽壓、給水和協調等控制設計，有出錯、壞值、報警等診斷功能，簡化了組態。

        完善的報警功能。在畫面頂部有滾動的報警提示條。可在任何時間調用三個級別的報警畫面。畫面中每臺設備的圖符上有浮動的報警狀態。打開設備面板后有詳細的報警信息。

        報表和數據記錄功能?？纱蛴“鄨?、日報、月報、事故追憶和SOE等報表。歷史數據可存儲到光盤或磁帶等介質上。

小結
        系統自投運以來，運行可靠，抗*力強，未發生DCS原因跳機情況。

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