SIMATIC PCS7在600MW機組DEH 系統(tǒng)中的應(yīng)用

李今朝，楊鐵強

(廣東省國華粵電臺山有限公司，廣東臺山529228)

0 引言

國華臺山發(fā)電廠位于廣東省臺山市南部銅鼓灣。一期建設(shè)5×600MW國產(chǎn)燃煤發(fā)電機組。三大主機是上海三大動力廠引進技術(shù)生產(chǎn)的亞臨界發(fā)電機組。儀控島選用德國西門子公司的TELEPERM XP(TXP)分散控制系統(tǒng)。

其中3、4、5#機組的電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用 SIEMENS公司SIMATIC PCS7集散控制系統(tǒng)，控制汽輪機的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷，高中壓主汽門和調(diào)節(jié)汽門的執(zhí)行機構(gòu)為單側(cè)進油式油動機，以14.5MPa的高壓抗燃油作為調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)的調(diào)節(jié)介質(zhì)。最終實現(xiàn)對汽輪機的過程控制和安全經(jīng)濟運行。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

1.1 硬件組成(以一臺機為例)

采用三個過程控制機柜:30CKC01、30CKC02、30CKC03及過程狀態(tài)監(jiān)控管理設(shè)備，如圖1所示。

圖1 DEH系統(tǒng)過程控制機柜

在30CKC01柜內(nèi)安裝一套冗余結(jié)構(gòu)的S7-400H系統(tǒng)，包括了冗余的CPU(AS417H)、供電模件(PS405)、冗余CPU通信的同步模塊(CP443)、冗余的高速處理模塊(FM458)和用于高速處理模塊通信的同步模塊(EXM448);另外還有四塊專用高速輸入/輸出卡(ADDFEM)，用來處理轉(zhuǎn)速、功率等信號，如圖2所示。

圖2 冗余結(jié)構(gòu)的S7-400H系統(tǒng)

在30CKC02內(nèi)是西門子公司的SIMATIC ET200M系列，共使用4個機架來安裝各種I/O模塊來接受信號的反饋和指令輸出。

30CKC03柜為繼電器柜，用作DO指令的輸出，同時還有電源供給與轉(zhuǎn)換裝置包括為CPU、ET200供電的220V/24V冗余供電電源以及位移傳感器前置器專用220V/±15V電源供給裝置。

過程狀態(tài)監(jiān)控管理設(shè)備為1臺ES站、1臺OS站、5臺OT站(西門子TELEPERM XP系統(tǒng)的監(jiān)視畫面，通過通訊與其連接)，同時還為ES站配置了一臺彩色打印機、OS站配置了一臺黑白打印機。

1.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 DEH系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖

該網(wǎng)絡(luò)分為下層控制網(wǎng)、上層管理網(wǎng)。下層控制網(wǎng)采用同軸屏敝電纜，適合Profibus標(biāo)準(zhǔn)，通過每個ET200M框架上的IM153通訊卡以及ADDFEM卡與AS400H系統(tǒng)的AS417控制器和FM458控制器相連接，滿足現(xiàn)場信號的采集、處理和控制器的通訊，為Profibus-DP現(xiàn)場通訊網(wǎng);而上層管理網(wǎng)則是采用同軸電纜通過AS400H系統(tǒng)的CP443-5通訊卡與西門子TELEPERM XP系統(tǒng)的CM連接，ES站、OS站再掛接到CM上，這樣TELEPERM XP與PCS7進行內(nèi)部通訊，操作員可以在OT上直接對DEH系統(tǒng)進行操作，同時這種網(wǎng)絡(luò)也便于ES站、OS站的維護，即使ES站、OS站全部死機系統(tǒng)仍然穩(wěn)定運行，不受影響。

1.3 軟件

工程師站ES和操作員站OS均采用微軟公司的Windows 2000作為操作系統(tǒng)，附加安裝了Package 4和Internet explorer 6.0。在工程師站和操作員站都安裝了PCS7 V6.0、WINCC V6.0等，但工程師站與操作員站的權(quán)限不同，工程師站具有PCS7系統(tǒng)的全部功能，操作員站只能對畫面進行監(jiān)視和操作，不能對邏輯進行修改。ES站除用于系統(tǒng)軟、硬件組態(tài)外還具有與OS站完全相同的功能，可以兼做OS站。

SIMATIC全集成自動化系統(tǒng)目前可以為所有的自動化應(yīng)用提供統(tǒng)一的技術(shù)環(huán)境，主要是具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理，統(tǒng)一的通訊協(xié)議，統(tǒng)一的組態(tài)和編程軟件。SIMATICPCS7用Win CC作為上位機的監(jiān)控軟件，通訊網(wǎng)絡(luò)是采用工業(yè)以太網(wǎng)和PROFIBUS現(xiàn)場總線。工業(yè)以太網(wǎng)用于系統(tǒng)站之間的數(shù)據(jù)通訊，PROFIBUS網(wǎng)用于I/O站的通訊。SIMATIC PCS7用符合IEC-1131-3國際標(biāo)準(zhǔn)的編程軟件和現(xiàn)場設(shè)備庫，提供連續(xù)控制、順序控制及高級編程語言。

2 系統(tǒng)功能

汽輪機組采用由純電調(diào)和液壓伺服系統(tǒng)組成的數(shù)字式電液控制系統(tǒng)(DEH)，具有以下幾種運行方式:

(1)操作員自動控制;

(2)汽輪機自啟動;

(3)自同期運行;

(4)DCS遠控運行;

(5)手動控制。

在以上幾種運行方式下，通過SIMATIC PCS7控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)以下汽輪機控制的基本功能:

(1)遠方掛閘;

(2)高/中壓缸啟動方式;

(3)操作員手動/自動切換;

(4)回路控制;

(5)閥門控制;

(6)閥門切換;

(7)閥門活動試驗;

(8)閥門嚴(yán)密性試驗;(9)自動調(diào)節(jié)負(fù)荷;

(10)超速試驗與保護。

3 應(yīng)用心得

在邏輯組態(tài)中，只用到了CFC程序組態(tài)，因為CFC程序組態(tài)是一種基于圖形式的組態(tài)，方便、直觀，操作簡便。PCS7將許多邏輯、運算功能形成了功能塊，在進行程序組態(tài)時，如需用到某種邏輯、運算功能，就可在PCS7的功能塊庫中找到與之相應(yīng)的功能塊，將其直接拖放到CFC組態(tài)畫面即可。

在工程師站上進行邏輯組態(tài)，編譯無誤后，將程序下裝至過程控制器中，這樣，過程控制器中就有了經(jīng)過編譯后的用戶程序。也就完成了邏輯組態(tài)，這時已被定義具有了WINCC屬性的各模塊的標(biāo)簽值就能在WINCC中被找到，再通過WINCC畫面組態(tài)，就可完成人機對話、參數(shù)的畫面顯示等。

硬件組態(tài)也是一種圖形化的組態(tài)方式，十分方便，所有的模塊都可以從PCS7系統(tǒng)提供的元件庫中找到相應(yīng)型號、定貨號的模塊，將其拖放至與實際安裝相對應(yīng)的位置即可。硬件組態(tài)配置完成后，下裝到相應(yīng)的過程控制站。這樣，就使得實際安裝的硬件和硬件組態(tài)相一致，從而使I/O模塊上的每一點的地址都得以確定。

由于第一次使用SIMATIC PCS7系統(tǒng)，在調(diào)試、運行過程中不可避免的遇到了一些問題，匯總?cè)缦?

(1)在FM458中進行除法計算時，如果分母的變量從一個負(fù)值逐漸增加，增加到一個正值的過程中，在經(jīng)過零值時系統(tǒng)執(zhí)行運算出現(xiàn)錯誤，發(fā)通訊故障的報警，系統(tǒng)不能正常運行，在邏輯中增加限值塊后運行正常;

(2)通訊模塊EXM448的通訊接口損壞，無法通訊，更換新卡件后運行正常;

(3)分布式ET200M站的I/O模塊的補償電阻經(jīng)常出現(xiàn)短線、短接等故障，導(dǎo)致溫度顯示不準(zhǔn)確，經(jīng)更換補償電阻后正常;

(4)高、中壓缸的熱應(yīng)力棒狀圖在機組運行一段時間后計算出現(xiàn)錯誤，至今無法解決;

(5)開關(guān)量信號在歷史曲線中無法正常顯示;而做在報警中報警信息卻無法保存，至今無法解決;

(6)ES站的操作畫面無法打開，刪除STATION站重建后正常。

上述問題有待在實踐中進一步研究解決。

4 結(jié)束語

PCS7是一個較新的系統(tǒng)，但由于有西門子工程師的支持和在廣東中試所調(diào)試人員的努力下，工作進展非常順利，系統(tǒng)大部分功能都已實現(xiàn)，但由于時間的限制和掌握的技術(shù)水平有限，系統(tǒng)的部分功能還沒有完全掌握，仍需要進一步努力去實現(xiàn)。

［1］吳公寶.西門子T3000型DEH在臺山1000MW機組應(yīng)用及問題分析［J］.河南科技，2010，(12).

「2」 張澎濤，周鵬，張秉權(quán)，等.西門子SPPA T-3000 DCS系統(tǒng)的應(yīng)用與優(yōu)化［J］.內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2008，(4).