西門子S7-400HPLC在熱電廠雙冗余煙氣脫硫系統(tǒng)中的應用

杜立紅 王勇（曹妃甸職業(yè)技術(shù)學院，唐山 曹妃甸063200）

我國北方火電廠生產(chǎn)用燃料主要是煤炭，煤炭的燃燒產(chǎn)生了含有粉塵、SO2、NOX、CO2 等大量的工業(yè)大氣污染物。近年來隨著SO2 的排放量的不斷增加。進而產(chǎn)生了酸雨和陰霾等現(xiàn)象，給周圍大氣環(huán)境帶來了嚴重破壞?；痣姀S燃煤煙氣脫硫處理是保護環(huán)境、控制大型污染源排放的重要措施，對減少S02排放，改善人們的生活環(huán)境，凈化空氣具有重要意義。

1 西門子S7-400H系統(tǒng)的特點

西門子S7-400H型PLC系統(tǒng)能順利切換主從控制、自動事件同步、集成錯誤識別和錯誤定位功能，在運行中修改系統(tǒng)，在線編程類似于標準CPU，下載程序，只考慮單個CPU，程序可自動復制到另一個CPU，自動在CPU 修復后重新進入，所有運行中的組件都可以更換。確保了由于單CPU 故障，系統(tǒng)癱瘓，不受干擾的切換不會丟失任何信息。

S7-400H 型可編程控制器系統(tǒng)的冗余結(jié)構(gòu)保證了系統(tǒng)在任何時候的可靠性，其所有重要部件都是冗余配置，包括冗余的CPU、電源模塊和用于冗余CPU的同步通信模塊。

2 系統(tǒng)硬件與網(wǎng)絡組成

該系統(tǒng)采用西門子simatics7-400H 型PLC，包括3 組雙CPU-414H模塊（脫硫系統(tǒng)1號，脫硫系統(tǒng)2號，公用系統(tǒng)），每個系統(tǒng)包含若干SM321 型16×24VDC16 點數(shù)字輸入模塊，SM331型8×12位模擬輸入模塊（8點輸入光電隔離）、SM332型2×12位模擬輸出模塊、分布式網(wǎng)絡ET200s接口模塊、PS407電源模塊、CP443-1通信模塊等。上位機脫硫系統(tǒng)操作站通過工業(yè)以太網(wǎng)及光纖與裝有CP1613 卡的上位機(操作員站、工程師站)通信，同時通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線與各子站通信。

系統(tǒng)上位機選用配置了InTouch10組態(tài)軟件的計算機來完成系統(tǒng)的配置、監(jiān)控畫面、數(shù)據(jù)存儲等功能。在線煙氣監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）中采用定時采樣法對煙氣成分進行分析。

3 系統(tǒng)軟件設計

3.1 PLC控制系統(tǒng)的軟件設計

軟件編程采用STEP7 和S7-GRAPH 順序編程語言將控制系統(tǒng)分解為相對獨立的組件，編程相應的控制功能塊（FB）。該控制系統(tǒng)采用不同的功能模塊對關(guān)鍵控制和模擬控制進行編程，并通過(FB，F(xiàn)C)編程實現(xiàn)了模擬信號和開關(guān)信號的處理。同時，程序結(jié)構(gòu)設計時提高了整個控制系統(tǒng)的可維護性及可擴展性，一些控制功能可以根據(jù)生產(chǎn)需要從原有的控制系統(tǒng)中移除或增加。

在設計系統(tǒng)控制邏輯時，重點考慮了以下幾個方面：

（1）充分考慮系統(tǒng)在啟動和停機時涉及的設備多，時序不同的特點。如增壓風機電機啟動允許條件中，必須全部滿足以下條件增壓風機才能啟動；無增壓風機跳閘條件，增壓風機的軸承溫度低于“設定溫度H”，渦輪增壓風扇電機的軸承溫度低于“設定溫度H”，渦輪增壓風扇電機的繞組溫度低于“設定溫度H”，增壓風機靜葉在最小位（擋板位置信號小于5%）且無過力矩信號，煙氣脫硫網(wǎng)煙氣擋板打開，煙氣脫硫原煙氣擋板關(guān)閉，任意一臺冷卻風機運行，無鍋爐MFT 信號，無FGD 跳閘信號。結(jié)合這些條件，設計時將這些系統(tǒng)專門用于解鎖和停止邏輯塊（FC或FB），以方便系統(tǒng)調(diào)試和維護。

（2）實現(xiàn)判斷故障級別，并對故障進行自動監(jiān)測、報警及處理。當出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)可以自動檢測故障點，并根據(jù)預先設定的故障級別進行相應的處理，同時報警。3）方便調(diào)試和運行維護，在設計時均采用本地-遠程兩種控制方式。系統(tǒng)通過遠程方式實現(xiàn)聯(lián)鎖啟停，上位機可激活單個裝置。此模式可以方便調(diào)試階段的操作。當系統(tǒng)正常運行時，可以通過程序控制實現(xiàn)遠程局部無干擾切換，方便現(xiàn)場維護和故障處理。

3.2 上位機監(jiān)控系統(tǒng)的設計

上位機組態(tài)軟件采用InTouch10，InTouch10 具有在線監(jiān)測設備運行狀態(tài)、實時讀取和記錄儀器的數(shù)據(jù)顯示(如壓力、流量、液位等)、查閱歷史記錄、趨勢分析和報表打印等功能，因此軟件可以實現(xiàn)上位機與PLC之間的通信和設備狀態(tài)的顯示。

4 結(jié)語

該系統(tǒng)可滿足整個燃煤火電廠煙氣脫硫工藝參數(shù)及系統(tǒng)自動運行的要求，成功解決了脫硫系統(tǒng)的監(jiān)測任務和環(huán)保要求，并且該燃煤火力發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)運行穩(wěn)定，運行效果良好。綜上所述，該系統(tǒng)有以下特點：

4.1 人機界面友好，控制可靠

以計算機系統(tǒng)分布式控制系統(tǒng)為載體，對脫硫全過程進行分析，收集現(xiàn)場工藝數(shù)據(jù)，為脫硫過程的調(diào)試和改進提供實時數(shù)據(jù)。

4.2 系統(tǒng)抗干擾性強

解決了多種參數(shù)同時采集及模擬量輸入數(shù)據(jù)采集時抗干擾的問題，提高了系統(tǒng)抗干擾性。

4.3 系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性強

與整個控制系統(tǒng)相關(guān)的各種泵、閥、擋板門及風機均可實現(xiàn)上位機集中、局部手動控制、自動控制、啟停顯示、過載保護、高溫保護等故障報警。同時，減少環(huán)境污染，環(huán)保要求達標，提高環(huán)境質(zhì)量，樹立企業(yè)形象具有積極意義，具有較高的經(jīng)濟效益和社會效益。