周濤 曲申田 王陽(yáng)
1 前言
雞西電廠技術(shù)改造工程新建二臺(tái)2×25MW供熱機(jī)組,#2機(jī)組2003年1月25日20時(shí)順利通過(guò)168小時(shí)滿負(fù)荷運(yùn)行,2003年3月15日#1機(jī)組在168滿負(fù)荷試運(yùn)行期間,機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)方面吸取各方面的優(yōu)點(diǎn),從控制系統(tǒng)和自動(dòng)化程度上都達(dá)到比較先進(jìn)的水平。
2 系統(tǒng)概況
125MW機(jī)組控制系統(tǒng)采用北京和利時(shí)公司的MACS-Ⅱ控制系統(tǒng),主要完成MCS、SCS、CCS功能,DCS系統(tǒng)硬件包括9個(gè)I/O站、1個(gè)電源分配柜、6個(gè)DO機(jī)柜、8個(gè)DI機(jī)柜、2個(gè)服務(wù)器機(jī)柜、4個(gè)操作員站、1個(gè)工程師站、1個(gè)打印機(jī)控制站、2個(gè)通訊站(與FSSS、DEH通訊),開(kāi)關(guān)量完全采用隔離的方式進(jìn)行運(yùn)算。MACS-Ⅱ系統(tǒng)的組成包括:網(wǎng)絡(luò)、工程師站、操作員站,網(wǎng)絡(luò)分為監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、控制網(wǎng)絡(luò)三個(gè)層次。
MACS-Ⅱ系統(tǒng)具有的功能有:數(shù)據(jù)采集、控制運(yùn)算、閉環(huán)控制輸出、設(shè)備和狀態(tài)監(jiān)視、報(bào)警監(jiān)視、遠(yuǎn)程通信、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和顯示、歷史數(shù)據(jù)管理、日志記錄、事件順序記錄、事故追憶、圖形顯示、控制調(diào)節(jié)、報(bào)表打印、高級(jí)計(jì)算、組態(tài)、調(diào)試、下裝、診斷。
工程師站具有的功能有:建立目標(biāo)工程、系統(tǒng)設(shè)備組態(tài)、數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)、算法組態(tài)、圖形組態(tài)、報(bào)表組態(tài)、事故庫(kù)組態(tài)、編譯生成、系統(tǒng)下裝。
操作員站具有的功能有:在操作員站上運(yùn)行的軟件是MACS-Ⅱ系統(tǒng)專用實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件,運(yùn)行在多任務(wù)操作系統(tǒng)中,主要任務(wù)有顯示、會(huì)話、報(bào)警、日志管理、控制調(diào)節(jié)、歷史庫(kù)管理、系統(tǒng)庫(kù)管理。操作員站是重要的人機(jī)交互界面,支持專用工業(yè)鍵盤、軌跡球等外部設(shè)備。
圖1 MACS-Ⅱ系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
3 MACS-Ⅱ控制系統(tǒng)功能
系統(tǒng)構(gòu)成參見(jiàn)圖1。DCS分散控制系統(tǒng)按照系統(tǒng)和功能分配在不同的站內(nèi),每個(gè)控制站內(nèi)采用雙DPU主控單元,電氣的DAS點(diǎn)和開(kāi)關(guān)控制納入DCS,380V備自投開(kāi)關(guān)的投切也納入DCS控制,電氣控制納入DCS目前還在嘗試中,同時(shí)也是對(duì)DCS系統(tǒng)的一次全面考驗(yàn)。
① #10~#11站實(shí)現(xiàn)爐側(cè)SCS功能。
② #12~#13站實(shí)現(xiàn)機(jī)側(cè)SCS功能。
③ #14~#17站實(shí)現(xiàn)機(jī)爐MCS功能。
④ #18站實(shí)現(xiàn)電氣ECS功能。
⑤ #19站實(shí)現(xiàn)爐側(cè)FSSS功能。
⑥ #20站實(shí)現(xiàn)機(jī)側(cè)DEH功能。
#10 I/O站對(duì)SCS及DAS點(diǎn)進(jìn)行信號(hào)處理。SCS順控設(shè)備的處理,主要完成鍋爐信號(hào)報(bào)警組態(tài)處理,一次風(fēng)門、二次風(fēng)門、三次風(fēng)門控制,給粉機(jī)系統(tǒng)控制,排粉機(jī)控制,甲乙磨煤機(jī)程控啟動(dòng),甲乙磨煤機(jī)低油壓保護(hù),甲乙磨煤機(jī)保護(hù),鍋爐大聯(lián)鎖保護(hù),輸粉機(jī)控制,制粉系統(tǒng)順控設(shè)備控制。
#11 I/O站對(duì)SCS及DAS點(diǎn)進(jìn)行信號(hào)處理。SCS順控設(shè)備的處理,主要完成鍋爐信號(hào)報(bào)警組態(tài)處理,吹灰程控,定排程控,給粉電源控制,鍋爐大聯(lián)鎖保護(hù),鍋爐汽水系統(tǒng)控制,鍋爐汽包水位保護(hù)控制,鍋爐過(guò)熱器安全門保護(hù)控制,送風(fēng)機(jī)保護(hù)聯(lián)鎖及控制,引風(fēng)機(jī)保護(hù)聯(lián)鎖及控制,制粉系統(tǒng)順控設(shè)備控制。
#12 I/O站對(duì)SCS及DAS點(diǎn)進(jìn)行信號(hào)處理,SCS順控設(shè)備的處理,主要完成鍋爐輔機(jī)信號(hào)報(bào)警組態(tài)處理,除氧器順控設(shè)備的控制,低負(fù)荷保護(hù)控制,凝汽器系統(tǒng)控制,低加疏水控制,高加保護(hù)控制。
#13 I/O站對(duì)SCS及DAS點(diǎn)進(jìn)行信號(hào)處理,SCS順控設(shè)備的處理,主要完成汽機(jī)信號(hào)報(bào)警組態(tài)處理,甲乙給水泵保護(hù)及控制,甲乙給水泵再循環(huán)系統(tǒng)控制,高低旁路控制,汽機(jī)真空系統(tǒng)保護(hù)控制,汽機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)控制,發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)控制,工業(yè)水系統(tǒng)控制,軸封蒸汽系統(tǒng)控制,減溫減壓系統(tǒng)控制,軸封風(fēng)機(jī)控制。
#14 I/O站對(duì)MCS及DAS點(diǎn)進(jìn)行信號(hào)處理,實(shí)現(xiàn)MCS控制系統(tǒng)中的協(xié)調(diào)控制和給粉控制。完成SCS系統(tǒng)中的儀表空壓機(jī)系統(tǒng)控制。
#15 I/O站對(duì)MCS及DAS點(diǎn)進(jìn)行信號(hào)處理,完成給水控制系統(tǒng)、一級(jí)減溫控制、主汽溫度控制、再熱汽溫控制。
#16 I/O站對(duì)MCS及DAS點(diǎn)進(jìn)行信號(hào)處理,完成兩臺(tái)送風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制、完成兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制、完成兩臺(tái)磨煤機(jī)溫度自動(dòng)控制、完成兩臺(tái)磨煤機(jī)入口負(fù)壓自動(dòng)控制、完成兩臺(tái)給煤機(jī)控制、鍋爐燃油壓力自動(dòng)控制。
#17 I/O站對(duì)MCS和ECS以及DAS點(diǎn)進(jìn)行信號(hào)處理,主要完成MCS控制系統(tǒng)中的高加水位自動(dòng)控制、廠用蒸汽溫度自動(dòng)控制、廠用蒸汽壓力自動(dòng)控制、除氧器水位自動(dòng)控制、除氧器壓力自動(dòng)控制、高壓軸封壓力自動(dòng)控制、低壓軸封壓力自動(dòng)控制、減溫減壓溫度自動(dòng)控制、減溫減壓壓力自動(dòng)控制、凝汽器水位自動(dòng)控制、#1低加水位自動(dòng)控制。完成ECS控制系統(tǒng)中的低備變1DL開(kāi)關(guān)控制、化學(xué)變1DL開(kāi)關(guān)控制、#1除塵變1DL開(kāi)關(guān)控制、#2除塵變1DL開(kāi)關(guān)控制、#1輸煤變1DL開(kāi)關(guān)控制、#2輸煤變1DL開(kāi)關(guān)控制。
#18 I/O站對(duì)ECS信號(hào)進(jìn)行處理,完成380V(IIA、IIB)段備用分支開(kāi)關(guān)、380V(IIA、IIB)段母線備自投開(kāi)關(guān)控制、高壓起備變低壓側(cè)(IIA、IIB)段開(kāi)關(guān)控制、廠用開(kāi)關(guān)控制、#2低廠用1DL開(kāi)關(guān)控制、#2低廠用(A、B)段ZKK開(kāi)關(guān)控制、高壓工作變(1DL、2DL、3DL、4DL)開(kāi)關(guān)控制、發(fā)電機(jī)220kV開(kāi)關(guān)控制。
4 軟件編制
組態(tài)軟件的編制在工程師站進(jìn)行,組態(tài)分為系統(tǒng)設(shè)備組態(tài)、數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)、算法組態(tài)、圖形組態(tài)、事故庫(kù)組態(tài),組態(tài)完成后在數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行聯(lián)編,聯(lián)編成功后對(duì)服務(wù)器和操作員站進(jìn)行下裝,系統(tǒng)重新啟動(dòng)后生效,并可在線運(yùn)行。
控制算法組態(tài),用戶根據(jù)系統(tǒng)工況完成MCS組態(tài)、SCS組態(tài)工作,完成組態(tài)工作后進(jìn)行頁(yè)編輯、站編輯、工程編輯,然后生成底圖,以便在線進(jìn)行調(diào)試打開(kāi)使用。
控制表組態(tài):系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)行的要求對(duì)控制表進(jìn)行組態(tài),主要完成各種報(bào)表組態(tài),對(duì)于MACS-Ⅱ除報(bào)表以外不需要進(jìn)行組態(tài)。
事故庫(kù)組態(tài):根據(jù)系統(tǒng)出事故的根源對(duì)事故進(jìn)行事故追憶,事故追憶最多可分成20個(gè),每個(gè)事故中事故源最多分為5個(gè),每個(gè)事故中追憶組最多分為6個(gè),每個(gè)事故中實(shí)時(shí)點(diǎn)最多分為20點(diǎn)。SOE事故追憶只在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行填寫SOE屬性即可。
圖形組態(tài),可根據(jù)系統(tǒng)繪制圖形然后進(jìn)行動(dòng)態(tài)連接,動(dòng)態(tài)點(diǎn)的連接必須調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)定義點(diǎn),手操器連接須在算法組態(tài)完成后才能夠進(jìn)行。
5 控制方式
控制系統(tǒng)主要方式有“手動(dòng)”、“自動(dòng)”、“串級(jí)”、“跟蹤”四種狀態(tài)。
手操器有“手動(dòng)”、“強(qiáng)制手動(dòng)”、“自動(dòng)”、“跟蹤”四種狀態(tài)。
控制系統(tǒng)在“手動(dòng)”狀態(tài)下,根據(jù)系統(tǒng)工況由運(yùn)行人員輸入數(shù)值完成系統(tǒng)功能;在“自動(dòng)”狀態(tài)下,控制系統(tǒng)按照預(yù)先組態(tài)好的控制方式進(jìn)行控制,自動(dòng)完成所有控制及監(jiān)視功能。在“手動(dòng)”狀態(tài)下,控制系統(tǒng)在操作員的控制下發(fā)出指令信號(hào)來(lái)完成控制功能;在“串級(jí)”狀態(tài)下,完成串級(jí)自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能;在“跟蹤”狀態(tài)下,控制系統(tǒng)滿足控制功能的要求,完成整個(gè)系統(tǒng)的功能。
6 畫面分區(qū)及操作方法
(1)該系統(tǒng)畫面監(jiān)視屏幕共分十個(gè)區(qū),分別是:① 工具欄菜單區(qū)。用鼠標(biāo)單擊其中的圖標(biāo)按鈕,可彈出相應(yīng)的功能菜單;② 工程名區(qū)。顯示當(dāng)前工程名;③ 報(bào)警及SOE提示區(qū)。當(dāng)有新的報(bào)警信息時(shí),“報(bào)警顯示”條閃爍;④ 時(shí)間及版本區(qū);⑤ 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商標(biāo)區(qū);⑥ 報(bào)警條報(bào)警信息顯示區(qū)。顯示最新的報(bào)警信息;⑦ 操作日志顯示區(qū)。顯示最新的報(bào)警信息;⑧ 操作員站狀態(tài)信息顯示區(qū)。顯示本操作員站的計(jì)算機(jī)名、登錄域名、站號(hào)、用戶名、登錄級(jí)別、權(quán)限及內(nèi)存使用信息;⑨ 圖形顯示區(qū)。最多可切分成8個(gè)子窗口顯示不同圖形文件;⑩ 狀態(tài)條區(qū)。顯示當(dāng)前登錄的用戶級(jí)別和權(quán)限,以及當(dāng)前運(yùn)行的主、從服務(wù)器標(biāo)識(shí)符,用鼠標(biāo)單擊此標(biāo)識(shí)符將彈出服務(wù)器狀態(tài)窗口。
(2)圖形顯示區(qū)在系統(tǒng)畫面中可顯示動(dòng)態(tài)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的I/O站號(hào)、模件位置、通道號(hào);熱點(diǎn)交互特性中可彈出手操器、電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)門、電磁閥、普通窗口進(jìn)行操作;用戶可根據(jù)需要自定義綜合趨勢(shì)、開(kāi)關(guān)趨勢(shì)、XY趨勢(shì)等。用戶登錄級(jí)別有三種:監(jiān)視級(jí)別、操作員級(jí)別、工程師級(jí)別。
7 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成
系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分為三層,監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)(M-NET)實(shí)現(xiàn)工程師站、操作員站、打印機(jī)站與服務(wù)器的互聯(lián),系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)制站與服務(wù)器的互聯(lián),控制網(wǎng)絡(luò)(C-NET)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制站與過(guò)程I/O站的通訊。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分為雙層結(jié)構(gòu),當(dāng)一條網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)不會(huì)影響到系統(tǒng)的正常運(yùn)行,現(xiàn)場(chǎng)控制站主控單元雙DPU組成,互為冗余,提高了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。
圖2 MACS-Ⅱ系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
8 網(wǎng)絡(luò)抗干擾特性
當(dāng)進(jìn)入MACSTM系統(tǒng)的信號(hào)、供電電源或MACSTM系統(tǒng)設(shè)備本身出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),有效的接地系統(tǒng)可以迅速將過(guò)載電流導(dǎo)入大地。接地系統(tǒng)能夠?yàn)镸ACSTM提供屏蔽層,消除電子噪聲干擾,并為整個(gè)控制系統(tǒng)提供公共信號(hào)參考點(diǎn)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中為了不受外界干擾提高系統(tǒng)的抗干擾性能,具體的措施有:
①每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站機(jī)柜最多設(shè)有4條接地匯流條,柜底也接有匯流條,接地匯流條與機(jī)柜絕緣。將現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)電纜的屏蔽地連至接地匯流條,匯流條的另一端接至電氣接地網(wǎng)接地體。
②所有現(xiàn)場(chǎng)來(lái)的開(kāi)關(guān)量控制信號(hào)均通過(guò)信號(hào)隔離和中間繼電器隔離。
③I/O接線全部采用屏蔽電纜進(jìn)行屏蔽。
④所有的接地信號(hào)都通過(guò)匯流條與電氣接地體相連。
由于采取有效的抗干擾的措施,在整個(gè)#2機(jī)組調(diào)試啟動(dòng)過(guò)程中,只損壞了一個(gè)模件,系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
9 結(jié)語(yǔ)
MACSTM系統(tǒng)在雞西熱電有限公司2×125MW應(yīng)用至今,在#2機(jī)組168運(yùn)行中和#1機(jī)組168試運(yùn)行期間,沒(méi)有因?yàn)镸ACS-Ⅱ系統(tǒng)出現(xiàn)異常而造成系統(tǒng)死機(jī)現(xiàn)象而影響168運(yùn)行,雖然也存在某些不足之處,但是問(wèn)題都已一一得到解決,從總體上看,運(yùn)行正常穩(wěn)定,各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)基本上達(dá)到要求,收到了良好的效果。