一 工程概述： 給某火電廠原來200MW 機(jī)組和新建2×300MW 機(jī)組的鍋爐補(bǔ)給水提供完整的分布式控制系統(tǒng)，滿足整個(gè)電廠鍋爐的補(bǔ)水要求。 二 系統(tǒng)要求 1．控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體目標(biāo) ·為新老機(jī)組的鍋爐提供充足的除鹽水； ·提高鍋爐補(bǔ)給水的自動(dòng)化水平； ·實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)的高品質(zhì)運(yùn)行，提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性； ·提高運(yùn)行人員工作效率，滿足整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行全能值班要求； ·提高效益，降低能耗。 2．系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用時(shí)的設(shè)計(jì)思想 1） 功能設(shè)計(jì)：體現(xiàn)DCS 建成后的自動(dòng)化程度、處理事故能力（報(bào)警、分析、指導(dǎo)、處理等）及先進(jìn)的控制策略等，以最大限度提高效益，降低能耗為設(shè)計(jì)思想。 ·按工藝流程的自動(dòng)化過程由DCS 系統(tǒng)協(xié)調(diào)完成，達(dá)到能量平衡。 ·保障系統(tǒng)安全、可靠、高效運(yùn)行和啟停。 ·實(shí)現(xiàn)高自動(dòng)化投入率，提高可靠性，減少誤操作，降低事故率。 ·系統(tǒng)運(yùn)行工況可由很多監(jiān)測(cè)參數(shù)反映出來，當(dāng)運(yùn)行工況出現(xiàn)異常時(shí)，提供相關(guān)參數(shù)、趨勢(shì)、圖表等高效方式通知運(yùn)行人員及時(shí)處理。 ·操作記錄打印、報(bào)警打印、事故追憶打印、周期性報(bào)表等功能，有助于系統(tǒng)日常管理和事故分析。 ·高效、便捷的系統(tǒng)在線維護(hù)。 2） 系統(tǒng)設(shè)計(jì)：體現(xiàn)DCS 的高可靠性、先進(jìn)性、易維護(hù)、易組態(tài)等為設(shè)計(jì)思想。 ·所有部件標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化。 ·控制系統(tǒng)按分層、分散、自治的原則。 ·冗余設(shè)計(jì)：通訊總線、電源、I/O 總線、CPU 均為冗余配置。 ·所有I/O 模件均為智能化設(shè)計(jì)，采用隔離措施，具有高共模抑制比和差模抑制比。 ·可帶電插拔。 ·系統(tǒng)自診斷至通道級(jí)。 ·選用模塊化的功能組態(tài)軟件，提高軟件透明度。 ·采用工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通訊速率100MBPS，主干網(wǎng)采用冗余環(huán)網(wǎng)，子站通過雙 絞電纜掛接在主干網(wǎng)絡(luò)上，提供強(qiáng)大的通訊擴(kuò)展能力。 ·提供與其它系統(tǒng)的通訊接口，如工業(yè)以太網(wǎng)、PROFIBUS DP 或MODBUS。 ·支持國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，如OPC、ODBC、OLE、DDE、SQL 等。 ·標(biāo)準(zhǔn)MIS 數(shù)據(jù)接口站，與廠級(jí)MIS 互聯(lián)。 ·支持SIS 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)DCS 數(shù)據(jù)的監(jiān)控。 三 系統(tǒng)配置與功能實(shí)現(xiàn) 本項(xiàng)目采用SIMENS 公司SIMATIC PCS7 過程控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐補(bǔ)給水控制系統(tǒng)的分布式控制。 PCS7 是一種模塊化的基于現(xiàn)場(chǎng)總線的新一代過程控制系統(tǒng)，結(jié)合了傳統(tǒng)DCS 和PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，將兩者的功能有機(jī)的結(jié)合在一起。系統(tǒng)的所有硬件都基于統(tǒng)一的硬件平臺(tái)；所有軟件也都全部集成在SIMATIC 程序管理器下，有同樣統(tǒng)一的軟件平臺(tái)。系統(tǒng)大量采用了新技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)配置上，使用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)和PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)。由于PCS7 消除了DCS 和PLC 系統(tǒng)間的界限，真正實(shí)現(xiàn)了儀控和電控的一體化，充分體現(xiàn)了全集成自動(dòng)化的特點(diǎn)，使得系統(tǒng)應(yīng)用范圍變廣，是一種適用于現(xiàn)在、面向未來的開放型過程控制系統(tǒng)。根據(jù)鍋爐補(bǔ)給水的需求和系統(tǒng)的可維護(hù)性、可擴(kuò)展性的要求，本系統(tǒng)的硬件配置和網(wǎng)絡(luò)布置如下圖所示： 從硬件配置上來看： 1） WINCC 冗余服務(wù)器、鍋爐補(bǔ)給水操作員站、鍋爐補(bǔ)給水工程師站、輔網(wǎng)監(jiān)控站。鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)采用兩臺(tái)WINCC 服務(wù)器，互為冗余，WINCC 服務(wù)器通過工業(yè)以太網(wǎng)連接冗余的控制器AS414H，并通過電廠監(jiān)控以太網(wǎng)連接輔網(wǎng)監(jiān)控站，作為輔網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控的HMI 服務(wù)器。采用這種結(jié)構(gòu)的好處冗余控制器AS4141H 只和WINCC 服務(wù)器相連，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載比較輕，輔網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)控計(jì)算機(jī)的數(shù)量也何以任意增加而不增加控制器的負(fù)載。鍋爐補(bǔ)給水操作員站為操作員提供圖形、列表、操作、歷史數(shù)據(jù)再現(xiàn)等，可在打印機(jī)上輸出。運(yùn)行Windows 2000 多任務(wù)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)下的PCS7 OS 站應(yīng)用軟件。所有OS 站均為全能值班配置，圖像、操作、數(shù)據(jù)一致。 系統(tǒng)配置1 套工程師站，主要完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、控制塊、圖形、趨勢(shì)、報(bào)表等系統(tǒng)數(shù)據(jù)的生成和下裝，完成對(duì)系統(tǒng)的詳細(xì)自診斷和系統(tǒng)數(shù)據(jù)的列表和后備。運(yùn)行Windows 2000 多任務(wù)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)下的PCS7 ES 站應(yīng)用軟件。 輔網(wǎng)監(jiān)控站采用WINCC CLIENT 軟件，對(duì)鍋爐補(bǔ)給水進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。 2）冗余的CPU414-4H 中央控制單元 本自控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)控制站的中央控制器采用冗余設(shè)計(jì)，它由2 套AS-400 型中央控制器組成。它們預(yù)裝有冗余軟件，并通過一個(gè)通訊接口實(shí)現(xiàn)相互連接。在系統(tǒng)正常的運(yùn)行中，當(dāng)某個(gè)中央控制器出現(xiàn)故障時(shí)，另一個(gè)中央控制器能自動(dòng)接管所有的工作，保證了系統(tǒng)繼續(xù)正常運(yùn)行。因此系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)控制站的AS-400 中央控制器具有很好的冗余性能。 AS 的中央處理器采用S7-400 系列工業(yè)控制器中S-414 以上的CPU，專為過程控制應(yīng)用設(shè)計(jì)，CPU 芯片的底層程序采用類PASCAL語言編寫，為CFC,SFC等過程控制語言提供平臺(tái)。中央控制器中預(yù)裝有冗余軟件，用戶在組態(tài)時(shí)可完全忽略其冗余特性，像對(duì)非冗余系統(tǒng)組態(tài)一樣只需輸入用戶程序。 3）遠(yuǎn)程I/O 站 每個(gè)分布式I/O 站的有源背板總線上插有2 個(gè)IM153-2 通訊接口模塊 ，分別通過2 條獨(dú)立的PROFIBUS-DP 現(xiàn)場(chǎng)總線與AS-400 中央控制站進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，當(dāng)其中某一個(gè)IM153-2 通訊接口模塊發(fā)生故障時(shí)， 系統(tǒng)能自動(dòng)地切換到另一個(gè)IM153-2 通訊接口模塊，并可帶電熱插拔更換故障的通訊接口模塊，不會(huì)影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。 4）冗余的通訊網(wǎng)絡(luò) CP443-1 作為標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)以太網(wǎng)連接裝置，在物理層上采用高防護(hù)等級(jí)的通訊線纜，工業(yè)以太網(wǎng)的卡件上帶有CPU 可以獨(dú)立處理通訊信號(hào)。高速工業(yè)以太網(wǎng)是在工業(yè)以太網(wǎng)的通訊協(xié)議的基礎(chǔ)上，將通訊速率提高到了100M/s。SIMATIC NET 中的高速以太網(wǎng)采用了全雙工并行（FDX）通訊模式，這種模式允許站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，通訊速率可提高一倍。SIMATIC NET 在高速以太網(wǎng)上還采用了交換技術(shù)，利用交換機(jī)模塊將整個(gè)網(wǎng)段分成若干子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)都可以獨(dú)立地形成一個(gè)數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)段，可以大大地提高通訊效率。普通以太網(wǎng)上由于網(wǎng)段上數(shù)據(jù)通訊阻塞的存在，使得網(wǎng)絡(luò)上實(shí)際通訊技術(shù)只有40%，采用了全雙工并行通訊技術(shù)和交換技術(shù)后，使得網(wǎng)絡(luò)的通訊能力得以充分地利用 5）本項(xiàng)目采用6 個(gè)過程控制機(jī)柜， 處理信號(hào)如下： 根據(jù)鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)的特點(diǎn)以及I/O 點(diǎn)的分布情況，進(jìn)行以下設(shè)計(jì)：整個(gè)鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)分為清水系統(tǒng)、軟化系統(tǒng)、陰陽離子交換系統(tǒng)、二級(jí)除鹽系統(tǒng)、除鹽水箱系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、陰陽樹脂擦洗系統(tǒng)廢水排放系統(tǒng)綜合水泵房等。 1） 清水系統(tǒng)：本子系統(tǒng)含有6 個(gè)過濾器，每個(gè)過濾器有7 個(gè)閥門，這樣對(duì)于每個(gè)過濾器有組操，單操，自動(dòng)操作。以下其他系統(tǒng)也有同樣的操作。 2）軟化系統(tǒng)：本系統(tǒng)含有三個(gè)鈉床，同樣的，每個(gè)鈉床也有組操，單操，自動(dòng)操作。 3）陰陽離子交換系統(tǒng) 陰陽離子交換系統(tǒng)有三個(gè)，稱為1＃、2＃、3＃陰陽離子交換系統(tǒng)，在陽離子交換器中注入酸交換陽離子，在陰離子交換器中注入堿交換陰離子，生成的除鹽水送入二級(jí)除鹽系統(tǒng)，部分用于陰陽離子交換的酸堿稀釋。 4）二級(jí)除鹽系統(tǒng) 5）除鹽水箱系統(tǒng) 6）壓縮空氣系統(tǒng) 7）陰陽樹脂擦洗系統(tǒng) 8）廢水排放系統(tǒng) 9）綜合水泵房 四 使用效果 分析該DCS 系統(tǒng)經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行證明，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，主要表現(xiàn)如下： （1） 燃燒效率高：垃圾在爐排上與空氣混合均勻燃燒充分，垃圾燃盡率高； （2） 處理垃圾范圍廣泛 ：由于設(shè)計(jì)了根據(jù)不同垃圾類型而調(diào)整的控制策略，垃圾處理范圍大大提高，能夠處理工業(yè)垃圾、生活垃圾、廢棄橡膠輪胎等； （3） 運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低 ：由于自動(dòng)控制水平高，運(yùn)行人員少，定檢和不定期檢修費(fèi)用低，降低了維護(hù)費(fèi)用； （4） 可靠性高 ：經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行表明，控制系統(tǒng)故障率非常低，系統(tǒng)可用率可達(dá)99.9%以上，滿足設(shè)計(jì)要求； 五：總結(jié) 此上硬件控制系統(tǒng)使用的是西門子CPU及特殊的通信模塊，而其他, 模塊則使用國(guó)產(chǎn)UniMAT 產(chǎn)品，經(jīng)過一段時(shí)間的考驗(yàn)沒有出現(xiàn)系統(tǒng)上上及產(chǎn)品上的問題。