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案例頻道1. 引言
近十年來，隨著中國電力事業的飛速發展，電力環保越來越引起人們的關注。根據規劃，到「十一五」末，中國火電裝機將達到四點七七三億至五點零三三億千瓦，需要燃燒煤炭十三點五億噸。耗煤量的大量增加，使嚴格控制燃煤產生的排放成為電力事業發展的一個重要組成部分。
從排放角度看，煤燃燒產生二氧化硫，是形成酸雨的主要原因，使用石灰石－石膏濕法脫硫可以很好的實現對二氧化硫排放量的控制
2. 脫硫系統控制概述
在設計整體上，采用了＃1、＃2爐、公用系統的結構設計。這樣既可以降低成本也符合自動化公化的故障分散的原則。系統工藝流程圖如圖1所示：
圖1 石灰/石灰石濕法脫硫工藝流程圖
在系統的硬件和軟件配置上，采用采用目前工業控制工程上十分成熟和應用廣泛，達到國際先進水平的兩級微機控制系統方案。下位機采用FOXBORO公司生產的I/A Series系列DCS。下位機（DCS）將完成系統的PH值控制、時間控制以及PID的閉環調節，完成各種報警信號的準確采集和報出。
上位機采用Sun公司的Sun Blade550工業控制計算機，上位機軟件采用ICC＋FoxView人機界面系統，通過這種人機接口軟件實現3個系統的各個模擬量的數字顯示，實時曲線描述和歷史數據存儲和調用，并能夠作出故障診斷和預處理。可完成上位機的手、自動操作以及各個設備運行狀態的實時監視；可完成各個調節回路的參數設定（給定值、P、I、D參數等）；可以描述整個脫硫的生產的總工藝流程畫面；同時具有先進的后臺運行和前他出發優先級設置、報警功能和報警記錄、打印等功能。
用上位機進行監控后，操作人員可以在上位機上觀察到各爐的運行情況，及時的采用相應的措施，同時上位機可以存儲大量的數據，管理者可以隨時查閱過去所有的運行曲線。
1. 控制要求
⑴ 用I/A Series FBM模塊實現現場信號的無故障傳輸，現場檢測設備、執行器、調節閥、變頻器等不變。
⑵ 整個系統分為：手動狀態、自動狀態。保留手動狀態是為了在系統出故障的情況下，可以通過手動狀態保證整個系統的正常運轉。
⑶ 確保重要參數準確穩定，達到工藝生產要求。
⑷ 確保重要的PID控制回路，達到工藝生產要求。
⑸ 重要控制參數采用語音報警器報警。
⑹ 上位機采用Sun Blade150工業控制計算機，對整個脫硫系統進行動態監控管理，故障報警輸出，趨勢顯示，參數設定和報表打印。
1. 系統硬件構成
根據以上要求，我們設計了脫硫監控系統，系統網絡結構圖如圖2所示。
圖2 系統網絡結構圖
4.1主要硬件配置：
采用FOXBORO公司的I/A Series系列DCS，根據系統的穩定性和信號冗余要求，DCS總體配置如下：
⑴ 中央處理模塊（CPU）：選用CP60系列控制器3組（2塊/組），實現冗余配置。
⑵ 數字量輸入模塊（DI）：選用FBM 207（DI16×DC24V），共88塊（16點塊），處理1137點輸出信號。
⑶ 數字量輸出模塊（DO）：選用FBM 242（DO16×DC24V/0.5A），共一塊（16點/塊），處理652點輸出信號。
⑷ 模擬量輸入模塊（AI）：選用FBM 201共25塊（8點/塊），處理166點輸入信號。
⑸ 模擬量輸入模塊（AO）：選用FBM 204，共4塊（8點/塊），處理16點輸出信號。
⑹ 溫度模塊：選用RTD，17塊，處理103點信號。
⑺ 通信模塊：選用FCM 10E，12塊。DCS采用了10個機柜，借助通信底板和通信模塊來實現數據傳遞。
4.2上位機配置
上位機采用4臺Sun Blade150 工業計算機：CPU為PⅢ-550MHz，128M內存，20G硬盤，21.4寸LED顯示器。上位機以TCP-IP協議與系統通訊模塊連接。
1. 軟件控制實現
煙氣脫硫計算機監控系統的軟件主要有兩個部分：DCS監控軟件和上位機人機操作界面軟件。
5.1 DCS監控軟件的實現
DCS監控軟件主要用I/A Series ICC編程軟件來實現，語句表、梯形圖、功能塊三種編程方式相結合來完成。
根據系統要求，我們設計了以下幾種模塊：
⑴ Calc（功能）模塊：主要用于完成常規PID計算和溫度控制的PID計算。
⑵Valve、Motor模塊：用于實現對單體設備的調控,例如單體Motor模塊邏輯程序為：
cst
or bi01 bi03 ; stack 1
and bi02 bi12 ; stack 2
or 2 ;stack 1
stm m01 ; start request 1, stack 1
and bi04 ~bi13 ; stack 2
stm m02 ;stack 2
and m01 ~m02 ;2
out bo02 ; start failed ; 2
and m01 m02 ;stack 1
stm m04 ; start set, stack 1
or m08 bi05 ; 2
or bi11 m11
or 2;start reset ; 2
mrs ; 1
stm m05 ;start request ; 1
and m05 ~bo05 ; 2
out bo01 ;start command ; 2
and bi07 bi12 ; 2
or bi06 bi08 ;3
or 2 ; 2
stm m06 ; 2
and bi09 ~bi13 ; 3
stm m07 ; 3
and 2 ; 2
stm m08 ; stop set, 2
or m04 bi10
or bi11 m11
or 2; stop reset, 3
mrs ; 2
stm m09 ; stop request, 2
and m09 ~bo05; 3
out bo03 ;stop command, 3
and m06 ~m07 ; 3
out bo04 ; stop failed, 3
or m05 m09; 1
don 10 ;device fault 1
stm m10 ;timeout
and bi05 bi10 ;device fault 2
or 2
or m04 m08
mrs
or bi13
out bo05
lac m10
or m04 m08
mrs
stm m11
end
⑶AI、AO、DI、DO（背景數據塊）模塊：用于實現數據通信、數據采集，下傳數據處理、模擬量輸出等功能。
⑷GC（組織塊）模塊：用于調用以上各種模塊來完成對整個系統功能組，子組的運行的調控，實現報警，預測等功能。
5.2 上位機人機界面軟件功能的實現
人機接口軟件FoxView功能強大，操作簡便，利用它可以開發出頗具人性化的人機操作界面。使用時操作簡便，可設置密碼，限制用戶操作級別。根據系統的需要，并考慮到操作員的習慣，我們設計了以下幾個主要界面：
（1） 主畫面：用以顯示系統全圖，包括漿液密度、溫度、PH值、石膏厚度的顯示，還可觀察到風機、閘板、電機機等的工作狀態。
（2）狀態畫面：包括＃1系統、＃2系統、公用系統的狀態。顯示增壓風機、石灰石濕磨、供漿系統、石膏排出系統、旁路煙道、增壓風機風機、閥門、電機的工作狀態，以及運行時間、輸出功率、報警信號等等。＃1吸收塔系統狀態畫面如圖3所示：
（3）修改參數畫面：操作手可以修改溫度、設定PH值、供漿流量、閥門開度、電機轉速等的參數。
（4） 報警畫面：在語音報警同時，彈出報警框，提示報警位置，并作歷史記錄。
（5）歷史曲線畫面：實時趨勢的畫面可動態顯示參數的變化曲線，歷史趨勢畫面可保留30天的參數變化曲線，并都可打印輸出。
（6）溫度畫面：顯示＃1系統、＃2系統、公用系統的各個溫度參數。
6. 結語
本文提出了智能優化、過程控制和過程管理三層結構組成的石灰石－石膏濕法煙氣脫硫（FGD）控制系統，從而實現了對煙氣脫硫的優化控制和管理，保證了系統的遠程監控和穩定運行。
系統已在某電廠成功應用，運行期間系統穩定，其效率 96％，并在遠超初始設計工況（煙氣含硫量3000 ）的情況下，仍能保證其穩定運行。
實踐證明了整個系統設計合理、操作簡單、信號傳輸精確、系統運行可靠，達到了令人滿意的效果。此外，此系統還可以應用于其他控制工程方面，有很高的推廣價值。
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附作者簡歷：
李亙軍（1982 - ），男，山西人，碩士研究生，研究方向為電力系統及其自動化。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號