AB ProcessLogix系统在电厂中的应用

摘要： 本文介绍了ROCKWELL公司的ProcessLogix系列分散控制系统的特点、基本功能、硬件结构、软件构成及其在大连西咀热力有限公司新建工程2×15MW汽轮发电机组上的应用，完成DAS、SCS、MCS、FSSS、ETS等系统功能。 摘要： ProcessLogix；Logix；ControlNet　ProcesssLogix System’s Application in Power Plant　Abstract: The ProcessLogix series distributed control system is introduced in this　paper. Include it’s character, basic function, hardware and software structure. This system is used in a 2X15MW power plant of DaLan XiZui. In this project, DAS, SCS, MCS,FSSS and ETS are achieved.ProcessLogix；Logix；ControlNet 　　大连西咀热电力有限公司主设备三台四川锅炉厂生产的CG－130/5.30-M1型、自然循环、四角切圆、悬浮燃烧煤粉炉，每台锅炉配2套钢球磨，采用中储式、乏气送粉的方式。同时选用两台哈尔滨汽轮机厂生产的C15-4.7/1.27型、冲动式汽轮机组。 　　机组控制系统为美国ROCKWELL公司的ProcessLogix分散控制系统。进入DCS系统的控制包括：(1)数据采集和处理监视系统(DAS)；(2)模拟量控制系统(MCS)；(3)机炉协调控制系统(CCS)；(4)辅机顺序控制系统(SCS)；(5)锅炉炉膛安全监视系统(FSSS)；(6)汽轮机危急遮断系统(ETS) 1 系统概述 1.1 系统结构 　　ProcessLogix是ROCKWELL公司新推出的基于Logix平台的过程控制系统[1]。ProcessLogix系统是由现场控制级网络(FLEXBUS)、过程级网络(CONTROLNET)和管理级网络(ETHERNET)组成的3级网络集散控制系统。每级网络都实现双冗余。ControlNet基础技术是由Rockwell Automatiom公司研发的。具有以下特点[2]： 　　在单根电缆上支持两种信息传递，一种是对时间有严格要求，另一种是对时间无要求的信息发送和程序上/下载。 　　采用新的通信模式，以生产者/客户的模式取代了传统的源/目的的模式。它支持点对点的通信，而且允许同一时间向多个设备通信。 　　可使用同轴电缆，长度可达6km，可寻址节点最多99个，两个节点间最长距离达1000米。网络拓扑结构可采用总线型、树状和星型。 　　具有安装简单、扩展方便及介质冗余、本质安全、良好诊断功能等优点。 　　ControlNet网络传输速度为5Mbit/s。实时I/O、控制器互锁、对等报文传输以及编程操作都可以在同一条ControlNet链路上实现。ControlNet本质上的确定性可以确保数据何时发送，其可重复的性能确保网络传输时间不会随网络设备的添加或删除而改变。网上挂有服务器、工作站、打印机等，以太网数据传输速度为10 Mbit／s。管理网上的服务器、工作站协同工作，实现过程的监视、控制、报警、信息的管理和维护工作。管理级网络与过程控制级网络通过以太网卡和1784－PCIC网卡与服务器连接。 1.2 系统硬件 　　针对本工程的需要，整套系统设置系统配置6对冗余的CPM、两台服务器和八台操作员站。分别实现对锅炉、汽轮机和公用系统的控制。另外设置一个LM55PLC控制器进行SOE数据采集。具体体系结构如图1所示。 1.3 系统特点 　　ROCKWELL的Logix体系结构通过集成DCS的过程控制和PLC的离散/顺序控制提供第一个混合控制系统。对于那些高度集成的模拟过程应用来说，您可以使用Process Logix系统，直接利用预先组态的系统参数，而且马上可用，不需要额外的集成和编程。或者对于那些高度自由定义的应用需求，高度的调节功能以及大量的离散控制，您可以使用Control Logix 控制器。这一技术的关键在于Logix包含网络通讯、系统开发和控制技术等各方面的功能。他具有以下的特点： 1、无缝联接 　　保证不同/多个logix控制器之间或者与现有的基于PLC的系统之间的方便集成。在现有网络上的用户可以透明地向其它网络上的程序控制器发送消息或从其它网络上的程序控制器接收消息。 ２、快速 　　Logix体系结构提供在背板上或控制器之间的高速数据交换，成为一个高速的控制平台。 3、规模灵活 　　提供一种模块化的控制方法。当系统规模增加时可以通过添加控制器和通讯模块来实现。您可以在同一个机架上安装不同类型的控制器，可以根据您的应用的需求来选择控制器的选择。 4、集成 　　建立一个平台来集成多种技术，包括顺序控制、运动控制、传动控制以及过程应用。 5、紧凑 　　满足许多应用的要求，特别是高度分布的，及空间有限的控制应用。不同于其它控制系统，Logix系统的基础是开放结构的概念，它自动地使您能够： 　　不需要控制器即可以桥接多个网络。 　　对机器架中的控制器，I/O模块，或通讯模块的数量和类型进行任意组合或排放。 　　对大多数模块来说都可以带电插拔，不影响系统中的其它模块。 　　对于高速的运动控制和离散控制来说，您可以把Control Logix集成到Process Logix系统中，不需要任何网关或特殊的接口模件。 1.4 系统软件 　　ProcessLogix系统的软件具有很好的二次开发功能。主要由以下几个部分组成： 　　系统数据库程序DbAdmin：负责系统数据库的维护；可以方便地进行系统数据库的维护和管理，并设置有相应的安全级别。 　　图形组态程序DisplayBuilder：操作员图形显示界面组态；该系统为用户提供很好的二次开发接口，用户可以应用VBscript 和OPC技术开发出自己的应用程序。 　　操作员图形显示程序Station：操作员图形显示界面，操作员操作；该程序集成了操作员站的全部功能，并具有系统级参数的设置。通过相应的设置，可以方便地实现报警、趋势、成组等功能。 　　控制策略组态程序ControlBuilder：控制策略组态（包括连续控制和逻辑控制），在线监视。以顺序功能块的形式进行组态，可以在线修改参数，方便工程实施。在功能组态中也提供以Vbscript为手段的二次开发。系统功能进一步加强。 2 系统功能 　　本工程的ProcessLogix系统控制功能包括机组数据采集系统(DAS)、辅机顺序控制系统(SCS)、机组自动调节系统（MCS）、炉膛安全监控系统（FSSS）、汽轮机危急遮断系统(ETS)等。 2.1 DAS系统 　　DAS系统主要实现以下功能： 　　监视工况，系统组态了锅炉模拟图36 幅，汽机模拟图16幅，操作员可通过这些画面的显示和报警提示进行机组工况监视。 　　生成报表。报表有定时报表和召唤报表等形式。报表由EXCEL生成。 　　历史数据存储与检索，历史趋势记录，事故追忆。 2.2 辅机顺序控制系统(SCS) 　　辅机顺序控制系统(SCS)包括电动机、电动门、气动门、风烟挡板等功能组操作和辅机联锁等。各功能组间可具有联锁关系。各设备启停控制有联锁关系的，设计有程序启动、程序停止逻辑和单独操作，可在运行操作中选择自动程序启、停控制方式，也可选择手动各个设备单独启、停控制方式。没有联锁关系的，设计为单独操作。运行人员对顺序控制设备的操作在操作员站上进行，不设常规的后备硬手操。操作员站上可显示被控设备启停及其过程中的状态、启动条件和故障报警等信息。 2.3 机组自动调节系统(MCS) 　　机组自动调节系统包括以下系统：锅炉给水调节系统、送风调节系统、一次风压调节系统、炉膛负压调节系统、过热汽温调节系统、燃油压力调节系统、磨煤机负压调节系统、磨煤机负荷调节系统、磨煤温度调节系统、连排扩容器水位调节系统、轴封压力调节系统(、除氧器水位调节系统和除氧器压力调节系统。MCS系统有手动和自动两种运行方式。手动方式时，控制输出由运行人员直接设定。自动方式时，控制输出由被控量的设定值与实际值的偏差经控制运算得出。运行人员通过操作员站对MCS系统进行操作，无后备手操。系统故障时，MCS系统将自动切换到手动方式。系统出现报警或条件不满足时，不能投入自动。 2.4 炉膛安全监控系统(FSSS) 　　炉膛安全监控系统FSSS是现代大型火电机组必备的安全监控系统，由公用控制逻辑、燃油控制逻辑、燃煤控制逻辑组成，完成锅炉安全保护、油泄漏试验、炉膛吹扫、油层启停控制、煤层启停控制、油路闸阀控制、回油阀控制、火检冷却风机控制、风门挡板控制以及与其他系统的连锁保护等功能。 2.5 汽轮机危急遮断系统(ETS) 　　汽轮机危急遮断系统ETS是为了保证在机组出现油压低或真空低等故障而需要立即停机时，快速泄去保安油，关闭自动主汽门。切断供汽，停止汽轮机运行。本次工程中没有专用的ETS装置，ETS功能完全由DCS系统软件实现。 3 结束语 　　大连西咀热力有限公司新建2X15MW工程是ROCKWELL公司的ProcessLogix分散控制系统首次用于电厂控制系统。但其稳定的系统运行，强大的软件功能，可靠的硬件质量和友好的人机界面，已经得到用户的认可。通过机组的长时间运行考验和多台机组的应用表明，ProcessLogix完全能满足火力发电机组运行的控制要求。 参考文献： [1] ProcesssLogix user’s manual-----KnowledgeBuilder [2] 王常力、罗安，分布式控制系统（DCS）设计与应用实例，北京电子工业出版社2005