西门子Power Plant Automation DCS System系统的应用实例
时间：2009-02-11 阅读：2890
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上海熠天自动化工程有限公司 -
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机组状况
某厂技改工程规划容量为2×135MW循环流化床机组， 单元制系统。锅炉是哈锅产440T/h超高压、固态排渣循环流化床锅炉。汽机是上汽轮机厂产N135-13.24/535/535型超高压、双排汽反动凝汽式汽轮机。发电机是上汽轮发电机厂产QFS-135-2双水内冷汽轮发电机。
分布式控制系统(DCS)采用西门子Siemens Power Plant Automation DCS System_PS系统，DCS的监控范围包括锅炉控制和保护、除氧给水、汽温调节、汽机、电气和电气公用系统等。
系统简介
Siemens Power Plant Automation DCS System_PS是西门子推出的新一代全集成自动化的过程控制系统(Siemens Power Plant Automation DCS System)加电站解决方案(PS)。它具有PROFIBUS现场总线、开放式结构、高速度控制器、兼容老系统、客户/服务器构架等特点。使用统一的组态软件、通讯和数据库能把各种类型的SIMATIC产品集成在系统中。可根据需要从单用户小系统到多用户大系统灵活配置和扩展。热备冗余CPU采用西门子的事件同步技术，占用资源少，响应快。
系统配置
本项目单台DCS系统配置如下图所示。
系统配置了6对AS分别承担锅炉的燃烧系统、汽水系统、故障安全保护系统、汽机系统、汽机电液调节系统、电气系统和公用系统系统等的调节、顺控和数据采集等任务。配置了2台冗余服务器、和6台操作员站和1台工程师站。
冗余的PROFIBUS现场总线联接AS和ET200M。为节约补偿电缆，在锅炉炉顶设1台ET200M温度测量远程柜，在汽机侧设1台ET200M温度测量远程柜。系统模件采用热插拔结构。
工厂总线采用100M快速工业以太网。工厂总线连接AS、服务器、工程师站和主时钟。该网络层的设备的时钟都与主时钟同步。为保证zui大冗余性，采用全双工100M光纤交换模件OSM组成环网，每个OSM有6个AUI接口按冗余原则连接设备，以保证任一个网络部件损坏都不中断系统运行。
终端总线采用100M快速以太网。终端总线联接2台WinNT服务器，6台客户机操作员站。2台服务器冗余设置，1台服务器正常工作，1台处于后备状态。后备服务器与主服务器的报警信息和历史文档保持相同。
选用热备冗余型自动化处理单元AS41XH。常规的AS数量的选用是根据模拟量控制、顺序控制、数据采集等控制对象来划分，再根据每个控制对象类型的测点数决定AS数量。
本系统由于使用了大容量、高速度AS，顺序控制和数据采集相对于模拟量控制来说对占用AS的处理时间要小得多，根据工艺设备组来划分AS，这样对设计、调试、维修和降低成本都有利。
锅炉燃烧部分AS控制和数据采集对象包括：一次风、二次风、高压流化风、回料阀、冷渣器、燃烧室密相区压力、石灰石输送风机、引风机等。
故障安全AS 控制和数据采集对象包括：床上燃烧器、给煤机闸门、旋转给料阀、给煤、石灰石给料等。
除氧和汽水部分AS 控制对象包括：过热器、再热器的蒸汽温度、电动调速泵、给水电动门、汽包紧急放水门和下降管电动门等、水冷壁下集箱电动门、除氧器水位、汽包连排等。
汽机部分AS控制对象包括：高加和低加水位、高旁和低旁蒸汽压力、凝结水泵、水环真空泵、工业水泵、冷却水泵、顶轴油泵、发电机转子和定子冷却水压力及流量。
汽机电液调节部分AS的控制和采集对象包括：汽机转速、轴震等。
电气和公用系统AS底控制对象包括：有载调压、同期投切、发电机灭磁、AVR手自动、主变隔离开关、发变组、启/备变110KV隔离开关和DL、6KV A各分支DL、低压各段开关。发电机电压和电流及功率、励磁回路、发变组电压和电流及功率、110KV和6KV电压和电流、启备变、高厂变、220V直流、UPS、低压公用变等。
I/O 模块类型：SM321开关量输入、SM322 开关量输出、SM331 毫安和热电阻及热电偶、SM332 模拟量输出、FM326 故障安全输出、F M 3 5 0 计数器、FM355 闭环控制模件等。从I/O 模板向上部分包括电源都冗余。
电站解决方案
除了系统基本的逻辑和运算功能块外，该方案增加了西门子发电集团针对电站控制的电站解决方案PS 库，包括操作面板和AS 控制块，适应电站的各种控制对象。共有电机、阀门、执行机构、汽包水位补偿、蒸汽压力补偿、非线性滤波器、三取二等20 多种。组态方便，操作简单，信息详细。
其典型应用画面如下图：
设备操作面板。可进行手/自动、手操、检修、权限锁定、开/闭环、调节参数设定等操作。有故障指示、报警信息、开关过程、阀位和调节参数显示等功能。可以显示顺控功能快的内部逻辑，缩短启动时间。
AS控制块功能齐全，强大的闭环调节功能块组针对电站汽温、汽压、给水和协调等控制设计，有出错、坏值、报警等诊断功能，简化了组态。
完善的报警功能。在画面顶部有滚动的报警提示条。可在任何时间调用三个级别的报警画面。画面中每台设备的图符上有浮动的报警状态。打开设备面板后有详细的报警信息。
报表和数据记录功能。可打印班报、日报、月报、事故追忆和SOE等报表。历史数据可存储到光盘或磁带等介质上。
小结
系统自投运以来，运行可靠，抗*力强，未发生DCS原因跳机情况。