OVATION DCS在CCPP工程中的应用实践

1 概述

　　CCPP全拼是Combined Cycle Power Plant，中文叫燃气蒸汽联合循环发电机组，主要是先将高炉煤气经燃气压缩机加压，与压送至燃烧室的空气混合燃烧，生成高温、高压的气体，经燃气透平机膨胀做功，推动燃气透平带动压缩机和外部负荷高速旋转。从燃气透平中排出的废气引至余热锅炉，产生高温、高压蒸汽驱动汽轮机，与燃气透平一起带动发电机发电。

CCPP发电机组工艺主要系统有：煤气系统、烟气系统、空气系统及蒸汽系统。主要设备有：燃气轮机、煤气压缩机、空气压缩机、蒸汽轮机、发电机、余热锅炉、煤气电除尘器、煤气冷却器。

2 控制系统

　　Ovation DCS是美国爱默生公司的大型自动化控制系统, 其通讯速率为每秒100MB、处理容量为每秒200000 点实时信息, 联网长度达200 km , 节点数最多1 000 个。操作员站采用DELL 公司的商用机 , 交换机采用的是CISCO 的产品。该DCS以其支持带电插拔、简洁易用、功能强、组态方便、接线容易等诸多特点深受工控人的喜爱。CCPP采用了冗余Ovation DCS V3.3.1,采用C/S结构，注册码授权，通讯协议采用以太网TCP/IP。服务器安装Windows2003Server英文版，客户端安装WindowsXP英文版。

　　主要硬件类型有：主副控制器（包括CPU卡、电源卡、通讯网卡、接口卡）、DI卡（开关量输入）1C31234G01、SOE卡（DI卡）1C31233G04、DO卡（带继电器开关量输出，250V AC）5A26457G01、DO卡（带继电器开关量输出, 150VDC）5A26458G02、AI卡（4－20mA输入）1C31224G01/1C31227G01、AI卡（0-10VDC输入）5X00070G03/ 1C31227G02、  AI卡HART Analog Input Module 5X00058G01/ 5X00059G01、TC卡（热电偶）5X00070G04/1C31116G04、RTD卡（热电阻）5X00119G01/5X00121G01、AO卡（4－20mA输出）1C31129G03/1C31132G01、  PI卡（脉冲输入）1C31147G01/ 1C31150G01、   LC卡(串口通讯卡) 1C31166G01/ 1C31169G02等等。                    

　　工艺控制要点包括：余热锅炉燃烧控制、环形真空泵和真空破坏阀控制、管型离相封闭母线技术、快速切换技术、变压器消防排油注氮工艺、闭式循环冷却水控制、循环冷却水增压调节、水源热泵控制、凝汽器中旁路节流减压控制等等。

3 现场调试

3.1在线下装程序一定要非常谨慎。CCPP涉及煤气、蒸汽和发电机组，都是对安全要求极高的设备。稍有不慎，轻则会出现机组退出，严重者会出现爆炸事故。来不得半点马虎。为此，针对CCPP这样的工艺特点，在下载前，必须做好充分的事故应急预案工作，制订切实有效的安全防范措施，如将该控制器控制的所有重要运行设备，如运行允许全部切换为就地运行，所有通讯点进行隔离，并将与其对应控制器有联锁关系点和不同控制器机柜的硬接线点强制，防止新旧程序在下装瞬间，回到执行状态时的初始扫描过程中，软件初始值引起失控状态值输出，导致设备误动作。为此，程序下装工作尽量选择在机组停运期间，采用相对安全的增量下装方式，少用全下装。总之，现场调试时的程序下装思维不能照搬照抄到生产运行中，因为现场调试属于模拟运行，而生产过程中是带负荷运行。

3.2 I/O卡与控制器通讯超时后输出状态最好设置为‘Latch’状态，可以在I/O builder中定义（Timeout Action）。这样在I/O卡与控制器失去联系时,I/O输出可以保持在原来状态。如果定义为‘Reset’，输出将会回零。这对于煤气燃烧控制而言至关重要，因为一旦煤气调节阀突然全部关死，会出现严重的爆炸事故。

3.3 关于SOE 点的应用问题。在一个控制器内，所有SOE点应分配在同一块PCRL（或PCRR）上。SOE点应组态在100ms区，例如Area 1。SOE卡上未定义点名的通道，其对应的I/OBuilder模块定义上不要打勾。

3.4 在Control Builder中，关于CB操作应注意：千万不要用CB Repair功能。Repair有可能导致数据库异常，比如算法不运算，例如与、非门工作异常。 在删除算法时必须将该算法对应的信号线（包括入口和出口）同时删除。不能为图省事将老的信号线直接连接至新算法上。在进行大量修改后，一定要注意SAMA图中算法的执行顺序，最好能重新排序（例如：模拟量从上至下，开关量从左至右执行），否则会因执行顺序混乱导致逻辑执行变慢。

3.5注意接地对信号采集的影响。相对而言，DCS对接地技术要求很高。施工中应严格按照DCS安装规范要求做好接地工作，否则会出现一些莫名其妙的问题困扰现场调试。OVATION DCS接地分两种，即CG 接地和PG 接地，CG 即“Cabinet GROUND”，中文意思是“机柜接地”；PG即“Power GROUND”，中文意思是“电源接地”。CG接地原则是每个接地簇的机柜地单点连接到DCS系统的专用接地网上。所有控制器分支的PGND端子互相串联在一起，在电源分配板右上角用电位接地环将CG与PG接通。PG和CG端对地都应导通。如果电源分配板上PG 和机柜地接触不良，会造成PG 对地电阻大，形成了较大的接触电压，电源模块对分支卡件的供电被PG 分压，造成卡件的供电不足，致使现场变送器无法正常工作，造成了系统运行的故障。

3.6 关于热电偶冷端补偿点的问题解决。在PLC应用中，对于热电偶的冷端补偿处理，不同的编程人员有不同的处理方法，因此，造成最终温度显示误差较大。OVATIONDCS很好地解决了热电偶冷端补偿这一问题。首先要确定是MV类型带冷端补偿卡件（PMOD是1C31116G04），它的第9通道是温度传感器。使用I/O Builder 为带冷端补偿的AI模块卡件建立一个RM类型的点记录。使用Point Builder 建立RM点的安全系统。使用PointBuilder为AI模块的第9通道建立点记录,相关域定义如下：（HW=,HS=128,LS=0,HI-OPR=128,LO-OPR=0,CV=0，sensor type=blank）使用Drop Load 装载控制器。

4 小结

　　Ovation DCS在发电项目上有着大量的应用和良好的口碑。特别适用于CCPP这样回路调节较多的工程。硬件IO卡件支持带电插拔，软件支持在线修改，为适时维护提供了较大方便。然而其也有一些美中不足之处，如其编程工作量比其他PLC和DCS相对多一些，硬件模板价格也相对偏高，特别是系统软件升级后对服务器硬件配置的依赖性很强等。但是瑕不掩瑜，它的运行稳定性仍然得到工控人的认可。

作者：李付民

本文系作者授权工控网发表，未经许可，禁止任何个人及第三方转载