SIEMENS PTD和 I&S集团的产品在垃圾焚烧电厂控制系统中的应用(二)
2007/12/5 15:16:00
2.3 DCS系统在PCS7系统中的硬件组态
硬件组态如图
DCS硬件组态
2.4 ETS系统的硬件组态
某某垃圾焚烧电厂汽机ETS保护系统中，提出了SOE(Sequence of Events)的要求。由于普通模版无法达到1ms的精度，因而采用了SIEMENS PTD和 I&S集团的相关产品。使用SICAM MCP TS模块，配合使用SICAM 系列的高速DI，以及SICLOCK TM做时钟，结合 PCS7 功能来实现1ms精度的事件报警。
圾焚烧电厂汽机的ETS采用414-3 DP。同时在工业以太网中接入SICLOCK，使用SICLICK向网络中发送时间信号，使两个AS站和3个OS站的时间都可以与SICLOCK同步。MCP TS则直接从SICLOCK获取DCF信号从而提供1ms精度事件记录功能。
2.5 网络组态
DCS的COU与其他设备建立的连接。DCS站的冗余CPU与ES站、OS站以及ETS的CPU都建立了连接。两个AS站的CPU建立连接是为了DCS系统的CPU从ETS系统的CPU读取数据。
ETS的CPU与其他设备建立的连接。CPU与MCP模块建立了内部连接以实现SOE功能。
ES站(OS站类似)与其他设备建立的连接：与两个CPU的连接。使得任一个WinCC站都可以读取两个CPU的数据。使得任一台微机出现故障时，都不影响系统任意一处的操作。
2.6 ES站及OS站的配置
采用普通微机并配以CP1613卡接入工业以太网，即可在上位机上读取PLC采集到的数据，并可以通过以太网直接上传程序到CPU。
2.7系统组态
SIMATIC PCS7是一种模块化的基于现场总线的新一代过程控制系统，结合了传统DCS和PLC控制系统的优点，将两者的功能有机的结合在一起。系统的所有硬件都基于统一的硬件平台；所有软件也都全部集成在SIMATIC程序管理器下，有同样统一的软件平台。系统大量采用了新技术，在网络配置上，使用标准工业以太网和PROFIBUS网络。由于PCS7消除了DCS和PLC系统间的界限，真正实现了仪控和电控的一体化，充分体现了全集成自动化的特点，使得系统应用范围变广，是一种适用于现在、面向未来的开放型过程控制系统。
本项目使用PCS7的CFC编程，CFC是一种简洁的图形组态工具，它符合IEC－1131的标准。使用CFC有助于节省时间和费用，同时大大地简化了系统的组态和维护。
根据工程师实际中设备的类型与特点，在项目中用使用SCL语言编制用户功能块，生成适合项目使用的电机、阀门、等设备的CFC块。并结合PCS7自带的其他功能块库中的功能，
共同组态实现了项目所需的各种控制、连锁等功能。项目调用了25个电机功能块、18个阀门功能块实现了电机和阀门的状态控制与连锁保护，调用15个系统自带的PID调节回路功能块进行PID调节。各种模拟量输入也都使用标准CFC功能块进行编程。
在PCS7的WinCC组态中，利用系统自带的各种操作功能面板，并将某些功能进行改造，使得其与CFC功能块相配合，大大减轻了WinCC组态的工作量。
2.8 控制系统具体实现的功能
控制系统从设备上可分为除氧给水系统、1#汽轮机系统、2#汽轮机系统、循环水系统、燃油泵房系统。
a) 数据采集
包括除氧给水系统、1#汽轮机系统、2#汽轮机系统、循环水系统、燃油泵房系统的各处汽、水、油、汽机的温度、流量、压力、水位的测量与显示。在WinCC画面中可实时监视这些量。
b) 电机及电动阀设备的控制
4台循环水泵的启停和连锁控制：3用1备，手/自动切换，故障自动切换
5台给水泵的启停和连锁控制：4用1备，手/自动切换，故障自动切换，给水压力低自动启
2台疏水泵的启停和连锁控制：1用1备，手/自动切换，故障自动切换，疏水箱水位高自动启
2台供油泵的启停和连锁控制
2台主油泵和2台应急油泵的启停和连锁控制：手/自动切换，故障自动切换，以及与润滑油压力的复杂连锁启停。
每套机组2台凝结水泵的启停和连锁控制：1用1备，手/自动切换，故障自动切换
2个冷凝器的进、出口电动阀开关控制
4套循环水进、出口电动阀的开关和连锁控制：手/自动切换，故障自动切换，以及与循环水泵的联锁开关。
2个除氧器溢放水电动门开关和连锁控制：手/自动切换，故障自动切换，水位超高限自动开
每套机组1个电动主汽门和1个真空破坏门的开关控制：加入汽机启停时的连锁控制。
c) 回路控制
控制系统采用PID功能块进行编程，实现了系统的如下回路控制：
除氧器压力控制回路
除氧器水位控制回路
连排水位调节控制回路
减温调节控制回路
汽封排汽调节控制回路
汽封补汽调节控制回路
凝汽器热井水位控制回路
d) 汽轮机ETS保护系统
ETS系统是保证机组安全运行的重要手段。它监视汽轮机发电机的重要开关量和跳闸保护，当有关开关量输入时，ETS就发出跳闸信号，紧急关闭汽轮机的停机电磁阀，并发信号至505控制器，紧急停机，避免事故发生。
ETS系统主要监视以下开关量：
汽机前后轴承回油温度高
发电机前后轴承回油温度过高
汽机高压油压力过低
汽机超速
汽机轴向位移大
汽机润滑油压力低
汽机排气压力过高
汽机前后轴承振动大
发电机住保护动作
汽机轴承温度高
ETS输出为继电器输出。停机电磁阀为直流220V控制。
如前所述，由于采用了SOE功能，可以以1ms精度精确记录各个事件的发生时间，作为以后对故障的分析之用。
e) 控制画面
循环水系统
除氧给水系统
燃油泵房系统
1#、2#汽水系统
发电机系统
1#、2#润滑油系统
1#、2#ETS系统画面
硬件组态如图
DCS硬件组态
2.4 ETS系统的硬件组态
某某垃圾焚烧电厂汽机ETS保护系统中，提出了SOE(Sequence of Events)的要求。由于普通模版无法达到1ms的精度，因而采用了SIEMENS PTD和 I&S集团的相关产品。使用SICAM MCP TS模块，配合使用SICAM 系列的高速DI，以及SICLOCK TM做时钟，结合 PCS7 功能来实现1ms精度的事件报警。
圾焚烧电厂汽机的ETS采用414-3 DP。同时在工业以太网中接入SICLOCK，使用SICLICK向网络中发送时间信号，使两个AS站和3个OS站的时间都可以与SICLOCK同步。MCP TS则直接从SICLOCK获取DCF信号从而提供1ms精度事件记录功能。
2.5 网络组态
DCS的COU与其他设备建立的连接。DCS站的冗余CPU与ES站、OS站以及ETS的CPU都建立了连接。两个AS站的CPU建立连接是为了DCS系统的CPU从ETS系统的CPU读取数据。
ETS的CPU与其他设备建立的连接。CPU与MCP模块建立了内部连接以实现SOE功能。
ES站(OS站类似)与其他设备建立的连接：与两个CPU的连接。使得任一个WinCC站都可以读取两个CPU的数据。使得任一台微机出现故障时，都不影响系统任意一处的操作。
2.6 ES站及OS站的配置
采用普通微机并配以CP1613卡接入工业以太网，即可在上位机上读取PLC采集到的数据，并可以通过以太网直接上传程序到CPU。
2.7系统组态
SIMATIC PCS7是一种模块化的基于现场总线的新一代过程控制系统，结合了传统DCS和PLC控制系统的优点，将两者的功能有机的结合在一起。系统的所有硬件都基于统一的硬件平台；所有软件也都全部集成在SIMATIC程序管理器下，有同样统一的软件平台。系统大量采用了新技术，在网络配置上，使用标准工业以太网和PROFIBUS网络。由于PCS7消除了DCS和PLC系统间的界限，真正实现了仪控和电控的一体化，充分体现了全集成自动化的特点，使得系统应用范围变广，是一种适用于现在、面向未来的开放型过程控制系统。
本项目使用PCS7的CFC编程，CFC是一种简洁的图形组态工具，它符合IEC－1131的标准。使用CFC有助于节省时间和费用，同时大大地简化了系统的组态和维护。
根据工程师实际中设备的类型与特点，在项目中用使用SCL语言编制用户功能块，生成适合项目使用的电机、阀门、等设备的CFC块。并结合PCS7自带的其他功能块库中的功能，
共同组态实现了项目所需的各种控制、连锁等功能。项目调用了25个电机功能块、18个阀门功能块实现了电机和阀门的状态控制与连锁保护，调用15个系统自带的PID调节回路功能块进行PID调节。各种模拟量输入也都使用标准CFC功能块进行编程。
在PCS7的WinCC组态中，利用系统自带的各种操作功能面板，并将某些功能进行改造，使得其与CFC功能块相配合，大大减轻了WinCC组态的工作量。
2.8 控制系统具体实现的功能
控制系统从设备上可分为除氧给水系统、1#汽轮机系统、2#汽轮机系统、循环水系统、燃油泵房系统。
a) 数据采集
包括除氧给水系统、1#汽轮机系统、2#汽轮机系统、循环水系统、燃油泵房系统的各处汽、水、油、汽机的温度、流量、压力、水位的测量与显示。在WinCC画面中可实时监视这些量。
b) 电机及电动阀设备的控制
4台循环水泵的启停和连锁控制：3用1备，手/自动切换，故障自动切换
5台给水泵的启停和连锁控制：4用1备，手/自动切换，故障自动切换，给水压力低自动启
2台疏水泵的启停和连锁控制：1用1备，手/自动切换，故障自动切换，疏水箱水位高自动启
2台供油泵的启停和连锁控制
2台主油泵和2台应急油泵的启停和连锁控制：手/自动切换，故障自动切换，以及与润滑油压力的复杂连锁启停。
每套机组2台凝结水泵的启停和连锁控制：1用1备，手/自动切换，故障自动切换
2个冷凝器的进、出口电动阀开关控制
4套循环水进、出口电动阀的开关和连锁控制：手/自动切换，故障自动切换，以及与循环水泵的联锁开关。
2个除氧器溢放水电动门开关和连锁控制：手/自动切换，故障自动切换，水位超高限自动开
每套机组1个电动主汽门和1个真空破坏门的开关控制：加入汽机启停时的连锁控制。
c) 回路控制
控制系统采用PID功能块进行编程，实现了系统的如下回路控制：
除氧器压力控制回路
除氧器水位控制回路
连排水位调节控制回路
减温调节控制回路
汽封排汽调节控制回路
汽封补汽调节控制回路
凝汽器热井水位控制回路
d) 汽轮机ETS保护系统
ETS系统是保证机组安全运行的重要手段。它监视汽轮机发电机的重要开关量和跳闸保护，当有关开关量输入时，ETS就发出跳闸信号，紧急关闭汽轮机的停机电磁阀，并发信号至505控制器，紧急停机，避免事故发生。
ETS系统主要监视以下开关量：
汽机前后轴承回油温度高
发电机前后轴承回油温度过高
汽机高压油压力过低
汽机超速
汽机轴向位移大
汽机润滑油压力低
汽机排气压力过高
汽机前后轴承振动大
发电机住保护动作
汽机轴承温度高
ETS输出为继电器输出。停机电磁阀为直流220V控制。
如前所述，由于采用了SOE功能，可以以1ms精度精确记录各个事件的发生时间，作为以后对故障的分析之用。
e) 控制画面
循环水系统
除氧给水系统
燃油泵房系统
1#、2#汽水系统
发电机系统
1#、2#润滑油系统
1#、2#ETS系统画面
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