云南大唐紅河電廠(chǎng)輔控網(wǎng)系統
點(diǎn)擊次數：2800 更新時(shí)間：2011-08-04
?。ㄗ髡撸罕本┤A創(chuàng )遠大系統技術(shù)有限公司張亮）
一、摘要
以云南大唐紅河電廠(chǎng)輔控網(wǎng)系統為例，論述施耐德電氣QuantumPLC在火電廠(chǎng)輔機系統中的應用。對Quantum系統的硬件、軟件結構、工作原理進(jìn)行了說(shuō)明，闡述電廠(chǎng)輔控網(wǎng)模式在經(jīng)濟、管理上的合理性和技術(shù)上的可行性，并且根據江邊取水系統重點(diǎn)介紹QuantumPLC的具體應用。
二、概述
隨著(zhù)工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的飛速發(fā)展，電力系統的進(jìn)一步深入改革，電廠(chǎng)對輔控網(wǎng)系統自動(dòng)化程度的不斷提高。在火力發(fā)電廠(chǎng)的輔機系統的設計中，一般是根據輔控設備的功能，按“水”、“灰”、“煤”三個(gè)系統設立了獨立的集中監控網(wǎng)。但為了保證設備的運行、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、提高運行人員整體素質(zhì)，滿(mǎn)足減員增效的要求，取消一般的“水”、“灰”、“煤”三個(gè)獨立的監控網(wǎng)，只構建一個(gè)電廠(chǎng)集中輔控網(wǎng)的新思路，并把輔控網(wǎng)數據并入SIS系統中。
三、工程描述
大唐紅河電廠(chǎng)輔控網(wǎng)包括江邊取水、生水石灰預處理、次氯酸鈉、鍋爐補給水、工業(yè)廢水、凝結水精處理、爐內加藥、含煤廢水、輸煤、燃油泵房、制氫、氣力除灰、電除塵一共十三個(gè)子系統，全部使用QuantumPLC系統。輔控網(wǎng)對PLC有較高要求，主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
1、由于電廠(chǎng)控制水平要求高，所以根據工藝段的重要級別，大部分子系統選用QuantumPLC雙機熱備系統；
2、在滿(mǎn)足工藝、控制要求的前提下，提高性能價(jià)格比，對點(diǎn)數不太多的子系統選用了CPU11303雙機熱備系統;
3、為保證電源的可靠性，子系統選用了冗余電源；
4、對I/O模塊的選型，設計進(jìn)行了優(yōu)化；
在開(kāi)遠大唐紅河電廠(chǎng)輔控網(wǎng)中，我們充分利用了QuantumPLC強大的功能，很好解決了控制系統中存在的問(wèn)題和難點(diǎn)。在通訊上，我們使用工業(yè)以太網(wǎng)，用TCP/IP協(xié)議加光纖遠距離傳輸，構建百/千兆網(wǎng)絡(luò )。NOE通訊模塊至交換機采用雙絞線(xiàn)，廠(chǎng)區內各系統到輔控網(wǎng)基本上沒(méi)超過(guò)2公里，所以用多模光纖；江邊取水系統距離較遠，所以用單模光纖，網(wǎng)絡(luò )速度好，信息傳輸方法機制合理，所以實(shí)時(shí)性相當強。網(wǎng)絡(luò )結構圖如（圖一）所示：
圖一
四、PLC介紹
QuantumPLC模塊采用現代大規模集成電路技術(shù)，經(jīng)過(guò)嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，所以具有很高的可靠性。QuantumPLC還帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報信息。而且可以在Concept中編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護，使整個(gè)系統有*的可靠性。所有模塊都可以帶電拔插，無(wú)需停止系統，減少工作量，維護方便。LED狀態(tài)指示器，直觀(guān)地顯示CPU及其I/O模板通道狀態(tài)，為快速檢修故障提供了極大方便。
QuantumPLC的配套齊全、功能完善、適用性強，江邊取水、凝結水精處理等重要系統采用雙機熱備、冗余電源、冗余遠程I/O、再加上雙以太網(wǎng)，確保系統安全連續運行。尤其是先進(jìn)的雙機熱備系統，組態(tài)簡(jiǎn)單，操作方便。通過(guò)兩套配置*相同的模塊，形成主備的形式。在正常狀態(tài)下，主機CPU負責處理程序運行，進(jìn)行I/O通訊，通過(guò)熱備模塊更新備用機CPU的狀態(tài)及數據，備用機則監視主機的運行狀態(tài)。當主機發(fā)生故障時(shí)，備用機馬上進(jìn)行切換，變成主機接替故障機的處理工作，而且切換時(shí)間短，不會(huì )超過(guò)PLC的一個(gè)掃描周期，所以不會(huì )影響邏輯運行。
五、工程實(shí)例
1、工藝描述
云南大唐紅河電廠(chǎng)水源地江邊取水系統處于離主廠(chǎng)房17公里外的南盤(pán)江畔，一共分囤船取水、沉沙池、澄清池和二級泵房四個(gè)子站。江邊取水系統由囤船三臺取水泵將南盤(pán)江水抽到沉沙池進(jìn)行泥沙沉淀，再自流到澄清池，加如凝聚劑助凝劑進(jìn)一步沉淀雜質(zhì)，再由生壓泵打到山頂水池蓄水，自流到電廠(chǎng)作為電廠(chǎng)補給水源。流程如（圖二）所示
圖二
2、控制方式
江邊取水系統操作運行分別設有“遠程自動(dòng)”、“遠程手動(dòng)”、“就地手動(dòng)”三種工作模式。“遠程自動(dòng)”模式為正常的主要運行方式，根據系統滿(mǎn)足自動(dòng)順序運行的條件，在操作員站上操作完成整個(gè)工藝流程。在程序編寫(xiě)中注意自動(dòng)順序執行期間，出現任何故障或運行人員中斷信號，都能使正在運行的程序中斷并回到安全狀態(tài)，使程序中斷的故障或運行人員的指令都將在畫(huà)面實(shí)時(shí)顯示。“遠程手動(dòng)”模式為運行人員在畫(huà)面上點(diǎn)操一個(gè)被控對象。在遠方手動(dòng)模式下，系統提供了豐富幫助操作指導和反饋信息，指引操作人員的操作，以防止誤操作。“就地手動(dòng)”模式是運行人員通過(guò)就地控制箱操作被控對象，就地操作與遠方程控操作之間有相互連鎖。
3、系統配置
控制系統采用耐德電氣QuantumPLC系列，整個(gè)系統開(kāi)關(guān)量輸出192點(diǎn)、開(kāi)關(guān)量輸入252點(diǎn)、模擬量輸出8點(diǎn)、模擬量輸入93點(diǎn)。設計時(shí)在需要的點(diǎn)數上還留有15%的余量。本系統模塊數量如下（表一）
系統配置采用140CPU43412控制器，雙機熱備、冗余電源、冗余I/O通信、雙以太網(wǎng)，各子站通過(guò)同軸電纜通信。開(kāi)關(guān)量控制信號用24V直流電源，開(kāi)關(guān)量反饋用48V直流電源（防止壓降），模擬量用都24V直流電源，4～20mA信號，分辨率采用4095。系統電源UPS為3KVA，實(shí)際整套系統只用到30%的容量。
系統配置圖如（圖三）所示
4、編程軟件
本系統的編程軟件使用施耐德電氣Concept2.6軟件，運行在Windows2000系統下。上位監控軟件用Wonderware公司Intouch9.5，與Quantum系列PLC的結合在一起。Concept2.6編程軟件完成對硬件組態(tài)、子站和地址的分配，編寫(xiě)整個(gè)系統程序的控制邏輯。Concept編程軟件采用標準的IEC61131-3編程語(yǔ)言，通俗易懂、直觀(guān)簡(jiǎn)單，強大的編程環(huán)境基本可以滿(mǎn)足一切工業(yè)邏輯要求。尤其是ConceptDFB塊功能，可以自己編寫(xiě)一些基本功能塊，比如泵、閥等的數據轉換，在編程時(shí)直接調用，大大提高工作效率，也使程序看上去簡(jiǎn)潔明了。程序中要對閥門(mén)監視的信號有開(kāi)到位、關(guān)到位、過(guò)扭矩、超時(shí)、遠方/就地切換等，泵有運行，故障、遠方/就地切換等，實(shí)現了數據準確采集和工程量轉換。有些調節閥需進(jìn)行PID操作，PID操作由程序中的PID功能塊完成，還能完成手動(dòng)/自動(dòng)的無(wú)擾切換功能。
六、應用總結
施耐德電氣QuantumPLC具有強大處理能力的大型控制系統，可以滿(mǎn)足大部分離散和過(guò)程控制的經(jīng)濟和靈活的硬件控制平臺，*的性?xún)r(jià)比也是在同等PLC中的。云南大唐紅河電廠(chǎng)輔機全部采用QuantumPLC，各系統運行情況十分理想。其優(yōu)異性能、穩定可靠的運行電廠(chǎng)輔機設備提供了優(yōu)異的技術(shù)保障，也給運行、維護人員提供很大的便利。
七、建議
在滿(mǎn)足工藝、控制要求的前提下，對點(diǎn)數較少但又是重要崗位的子系統，選用CPU11303系列雙機熱備控制器，只能采用LL984編程，一是編程麻煩，二是功能較差，三是不利于整個(gè)電廠(chǎng)編程的一致性和維護，能否升級也用IEC編程，這樣小系統也具有很強的競爭力！
八、參考文獻
1、《ModiconTSXQuantum硬件手冊》
2、《Concept2.6用戶(hù)手冊》
一、摘要
以云南大唐紅河電廠(chǎng)輔控網(wǎng)系統為例，論述施耐德電氣QuantumPLC在火電廠(chǎng)輔機系統中的應用。對Quantum系統的硬件、軟件結構、工作原理進(jìn)行了說(shuō)明，闡述電廠(chǎng)輔控網(wǎng)模式在經(jīng)濟、管理上的合理性和技術(shù)上的可行性，并且根據江邊取水系統重點(diǎn)介紹QuantumPLC的具體應用。
二、概述
隨著(zhù)工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的飛速發(fā)展，電力系統的進(jìn)一步深入改革，電廠(chǎng)對輔控網(wǎng)系統自動(dòng)化程度的不斷提高。在火力發(fā)電廠(chǎng)的輔機系統的設計中，一般是根據輔控設備的功能，按“水”、“灰”、“煤”三個(gè)系統設立了獨立的集中監控網(wǎng)。但為了保證設備的運行、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、提高運行人員整體素質(zhì)，滿(mǎn)足減員增效的要求，取消一般的“水”、“灰”、“煤”三個(gè)獨立的監控網(wǎng)，只構建一個(gè)電廠(chǎng)集中輔控網(wǎng)的新思路，并把輔控網(wǎng)數據并入SIS系統中。
三、工程描述
大唐紅河電廠(chǎng)輔控網(wǎng)包括江邊取水、生水石灰預處理、次氯酸鈉、鍋爐補給水、工業(yè)廢水、凝結水精處理、爐內加藥、含煤廢水、輸煤、燃油泵房、制氫、氣力除灰、電除塵一共十三個(gè)子系統，全部使用QuantumPLC系統。輔控網(wǎng)對PLC有較高要求，主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
1、由于電廠(chǎng)控制水平要求高，所以根據工藝段的重要級別，大部分子系統選用QuantumPLC雙機熱備系統；
2、在滿(mǎn)足工藝、控制要求的前提下，提高性能價(jià)格比，對點(diǎn)數不太多的子系統選用了CPU11303雙機熱備系統;
3、為保證電源的可靠性，子系統選用了冗余電源；
4、對I/O模塊的選型，設計進(jìn)行了優(yōu)化；
在開(kāi)遠大唐紅河電廠(chǎng)輔控網(wǎng)中，我們充分利用了QuantumPLC強大的功能，很好解決了控制系統中存在的問(wèn)題和難點(diǎn)。在通訊上，我們使用工業(yè)以太網(wǎng)，用TCP/IP協(xié)議加光纖遠距離傳輸，構建百/千兆網(wǎng)絡(luò )。NOE通訊模塊至交換機采用雙絞線(xiàn)，廠(chǎng)區內各系統到輔控網(wǎng)基本上沒(méi)超過(guò)2公里，所以用多模光纖；江邊取水系統距離較遠，所以用單模光纖，網(wǎng)絡(luò )速度好，信息傳輸方法機制合理，所以實(shí)時(shí)性相當強。網(wǎng)絡(luò )結構圖如（圖一）所示：
圖一
四、PLC介紹
QuantumPLC模塊采用現代大規模集成電路技術(shù)，經(jīng)過(guò)嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，所以具有很高的可靠性。QuantumPLC還帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報信息。而且可以在Concept中編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護，使整個(gè)系統有*的可靠性。所有模塊都可以帶電拔插，無(wú)需停止系統，減少工作量，維護方便。LED狀態(tài)指示器，直觀(guān)地顯示CPU及其I/O模板通道狀態(tài)，為快速檢修故障提供了極大方便。
QuantumPLC的配套齊全、功能完善、適用性強，江邊取水、凝結水精處理等重要系統采用雙機熱備、冗余電源、冗余遠程I/O、再加上雙以太網(wǎng)，確保系統安全連續運行。尤其是先進(jìn)的雙機熱備系統，組態(tài)簡(jiǎn)單，操作方便。通過(guò)兩套配置*相同的模塊，形成主備的形式。在正常狀態(tài)下，主機CPU負責處理程序運行，進(jìn)行I/O通訊，通過(guò)熱備模塊更新備用機CPU的狀態(tài)及數據，備用機則監視主機的運行狀態(tài)。當主機發(fā)生故障時(shí)，備用機馬上進(jìn)行切換，變成主機接替故障機的處理工作，而且切換時(shí)間短，不會(huì )超過(guò)PLC的一個(gè)掃描周期，所以不會(huì )影響邏輯運行。
五、工程實(shí)例
1、工藝描述
云南大唐紅河電廠(chǎng)水源地江邊取水系統處于離主廠(chǎng)房17公里外的南盤(pán)江畔，一共分囤船取水、沉沙池、澄清池和二級泵房四個(gè)子站。江邊取水系統由囤船三臺取水泵將南盤(pán)江水抽到沉沙池進(jìn)行泥沙沉淀，再自流到澄清池，加如凝聚劑助凝劑進(jìn)一步沉淀雜質(zhì)，再由生壓泵打到山頂水池蓄水，自流到電廠(chǎng)作為電廠(chǎng)補給水源。流程如（圖二）所示
圖二
2、控制方式
江邊取水系統操作運行分別設有“遠程自動(dòng)”、“遠程手動(dòng)”、“就地手動(dòng)”三種工作模式。“遠程自動(dòng)”模式為正常的主要運行方式，根據系統滿(mǎn)足自動(dòng)順序運行的條件，在操作員站上操作完成整個(gè)工藝流程。在程序編寫(xiě)中注意自動(dòng)順序執行期間，出現任何故障或運行人員中斷信號，都能使正在運行的程序中斷并回到安全狀態(tài)，使程序中斷的故障或運行人員的指令都將在畫(huà)面實(shí)時(shí)顯示。“遠程手動(dòng)”模式為運行人員在畫(huà)面上點(diǎn)操一個(gè)被控對象。在遠方手動(dòng)模式下，系統提供了豐富幫助操作指導和反饋信息，指引操作人員的操作，以防止誤操作。“就地手動(dòng)”模式是運行人員通過(guò)就地控制箱操作被控對象，就地操作與遠方程控操作之間有相互連鎖。
3、系統配置
控制系統采用耐德電氣QuantumPLC系列，整個(gè)系統開(kāi)關(guān)量輸出192點(diǎn)、開(kāi)關(guān)量輸入252點(diǎn)、模擬量輸出8點(diǎn)、模擬量輸入93點(diǎn)。設計時(shí)在需要的點(diǎn)數上還留有15%的余量。本系統模塊數量如下（表一）
系統配置采用140CPU43412控制器，雙機熱備、冗余電源、冗余I/O通信、雙以太網(wǎng)，各子站通過(guò)同軸電纜通信。開(kāi)關(guān)量控制信號用24V直流電源，開(kāi)關(guān)量反饋用48V直流電源（防止壓降），模擬量用都24V直流電源，4～20mA信號，分辨率采用4095。系統電源UPS為3KVA，實(shí)際整套系統只用到30%的容量。
系統配置圖如（圖三）所示
4、編程軟件
本系統的編程軟件使用施耐德電氣Concept2.6軟件，運行在Windows2000系統下。上位監控軟件用Wonderware公司Intouch9.5，與Quantum系列PLC的結合在一起。Concept2.6編程軟件完成對硬件組態(tài)、子站和地址的分配，編寫(xiě)整個(gè)系統程序的控制邏輯。Concept編程軟件采用標準的IEC61131-3編程語(yǔ)言，通俗易懂、直觀(guān)簡(jiǎn)單，強大的編程環(huán)境基本可以滿(mǎn)足一切工業(yè)邏輯要求。尤其是ConceptDFB塊功能，可以自己編寫(xiě)一些基本功能塊，比如泵、閥等的數據轉換，在編程時(shí)直接調用，大大提高工作效率，也使程序看上去簡(jiǎn)潔明了。程序中要對閥門(mén)監視的信號有開(kāi)到位、關(guān)到位、過(guò)扭矩、超時(shí)、遠方/就地切換等，泵有運行，故障、遠方/就地切換等，實(shí)現了數據準確采集和工程量轉換。有些調節閥需進(jìn)行PID操作，PID操作由程序中的PID功能塊完成，還能完成手動(dòng)/自動(dòng)的無(wú)擾切換功能。
六、應用總結
施耐德電氣QuantumPLC具有強大處理能力的大型控制系統，可以滿(mǎn)足大部分離散和過(guò)程控制的經(jīng)濟和靈活的硬件控制平臺，*的性?xún)r(jià)比也是在同等PLC中的。云南大唐紅河電廠(chǎng)輔機全部采用QuantumPLC，各系統運行情況十分理想。其優(yōu)異性能、穩定可靠的運行電廠(chǎng)輔機設備提供了優(yōu)異的技術(shù)保障，也給運行、維護人員提供很大的便利。
七、建議
在滿(mǎn)足工藝、控制要求的前提下，對點(diǎn)數較少但又是重要崗位的子系統，選用CPU11303系列雙機熱備控制器，只能采用LL984編程，一是編程麻煩，二是功能較差，三是不利于整個(gè)電廠(chǎng)編程的一致性和維護，能否升級也用IEC編程，這樣小系統也具有很強的競爭力！
八、參考文獻
1、《ModiconTSXQuantum硬件手冊》
2、《Concept2.6用戶(hù)手冊》
