联诚循环流化床热电站DCS控制系统

1、联诚循环流化床热电站DCS控制系统一系统概述工程范围：为年产30万吨涂布白纸板生产线配套的热电站提供完整的集散控制系统，满足造纸生产需要，为造纸过程提供高品质蒸汽和电能。热电站基本数据：1纸机蒸汽指标：蒸汽段1：温度：150OC压力：4bar蒸汽段2：温度：180OC压力：12bar2锅炉指标二台75吨循环硫化锅炉炉参数：压力54kg485oc点火方式：喷油减温方式：喷水3汽轮机发电机二台抽汽式冷凝式汽轮机进汽压力：49kg冷却水：工业用水功率15000kw转速：6000rmp一系统概述工程范围：为年产30万吨涂布白纸板生产线配套的热电站提供完整的集散控制系统，满足造纸生产需要，为造纸过程提供

2、高品质蒸汽和电能。热电站基本数据：1纸机蒸汽指标：蒸汽段1：温度：150OC压力：4bar蒸汽段2：温度：180OC压力：12bar2锅炉指标二台75吨循环硫化锅炉炉参数：压力54kg485oc点火方式：喷油减温方式：喷水3汽轮机发电机二台抽汽式冷凝式汽轮机进汽压力：49kg冷却水：工业用水功率15000kw转速：6000rmp发电10.5kvDCS系统功能主要包括：DAS、MCS、SCS、FSSS、ETS等，涉及机组绝大部分的主、辅机设备的控制和回路控制，所有点均可在DCS中显示、报警、数据分析和控制。二系统要求主要参数控制范围表1控制系统设计的总体目标为纸机正常生产提供品质优良的蒸汽和发电

3、量；提高锅炉、汽机的自动化水平；实现机组高品质运行，提高运行经济性；提高运行人员工作效率，满足机组运行全能值班要求；提高效益，降低能耗。2系统设计及应用时的设计思想1）功能设计：体现DCS建成后的自动化程度、处理事故能力（报警、分析、指导、处理等）及先进的控制策略等，以最大限度提高效益，降低能耗为设计思想。具体如下：对象控制按工艺流程的自动化过程由DCS系统协调完成，达到能量平衡。保障机组安全、可靠、高效运行和启停。提高机组运行的技术经济效益机组在额定参数的上限运行，使机组处于最佳运行工况。实现高自动化投入率，提高可靠性，减少误操作，降低事故率。完善的操作指导和事故分析手段机组的运行工况可由很

4、多监测参数反映出来，当运行工况出现异常时，一方面进行超驰功能及过程制约机制的实行，一方面提供相关参数、趋势、图表等高效方式通知运行人员及时处理。操作记录打印、报警打印、事故追忆打印、周期性报表等功能，有助于机组的日常管理和事故分析。高效、便捷的系统在线维护。2）系统设计：体现DCS的高可靠性、先进性、易维护、易组态等为设计思想。具体如下：可靠性设计所有部件标准化、通用化、模块化。控制系统按分层、分散、自治的原则。冗余设计：通讯总线、电源、I/O总线、CPU均为冗余配置。所有I/O模件均为智能化设计，采用隔离措施，具有高共模抑制比和差模抑制比。并具有软件数字滤波和消除偶发干扰的措施。维护性设计可

5、带电插拔。系统自诊断至通道级。选用模块化的功能组态软件，提高软件透明度。扩展性设计采用工业以太网网络结构，通讯速率100MBPS，主干网采用冗余环网，个子站通过双绞电缆挂接在主干网络上，有极强的通讯扩展能力。提供与其它系统的通讯接口，如工业以太网、PROFIBUSDP或MODBUS。开放性设计支持国际标准数据接口，如OPC、ODBC、OLE、DDE、SQL等。标准MIS数据接口站，与厂级MIS互联。支持SIS系统，实现对DCS数据的监控。三系统配置与功能实现根据CFB机组的特点和实际I/O点的设计分布情况，进行以下设计方案，设计的基本功能包括：DAS、SCS、BMS和MCS等功能，分别介绍如下

6、：1DAS系统控制系统不设专用的DAS处理器，任何系统中的点都可以作为DAS点进行必要的处理，如显示、报警、趋势、历史趋势、积算、设备运行检修周期统计等，对于分辨率要求较高的点，可以提供更高处理性能的I/O处理卡，以便适应对部分点进行SOE等快速记录和处理的需要。2SCS系统根据CFB机组的特点我们设计了如下顺序/程序控制系统：a）锅炉点火启动控制b）一次风机启动、停止控制c）二次风机启动、停止控制d）引风机启动、停止控制e）给水泵启动、停止控制f）凝结水泵启动、停止控制g）抽汽系统启动、停止控制3燃烧器管理（BMS）其它主要保护4MCS（自动调节）系统：锅炉岛的调节区域可划分成的相对独立的区

7、域有：汽包水位调节区域、过热汽温调节区域、燃烧调节区域等。目前，炉水含盐量的控制大都采用人工定期排污和连续排污来解决。为此，CFB锅炉岛的调节只有汽包水位、过热汽温和燃料区域。CFB机组的锅炉控制包括如下控制功能组：锅炉主控、给水控制、主蒸汽温度控制、燃料量控制、送风流量控制、床温控制、炉膛压力控制、启动燃烧器控制等。汽机侧控制相对简单，主要包括：除氧器水位控制、除氧器压力控制、低压加热器水位控制、凝汽器水位（变频）控制、主汽减温器控制、一段二段抽汽减温器控制等。本控制系统硬件结构如下图所示：系统从硬件结构上可分为：1操作员站（OS站）和工程师站（ES站）DCS系统配置6套独立的操作员站（OS

8、站），其中每台锅炉、汽机各配一个OS站，即4个操作员站（每个操作站带双显示器），在值长室和办公室各配一个OS站。每套OS均采用成熟、可靠的DELL商用计算机。OS站为操作员提供图形、列表、操作、历史数据再现等，可在打印机上输出。运行Windows2000多任务网络操作系统下的PCS7OS站应用软件。所有OS站均为全能值班配置，图像、操作、数据一致，实现机、炉、电的运行操作。系统配置1套工程师站（ES站），采用成熟、可靠的DELL商用电脑。ES站主要完成实时数据库、控制块、图形、趋势、报表等系统数据的生成和下装，完成对系统的详细自诊断和系统数据的列表和后备。运行Windows2000多任务网络操

9、作系统下的PCS7ES站应用软件。可由热工专业人员通过工程师站对系统进行组态、维护。专业工程师在授权的情况下，可以在现场对系统进行在线或离线修改。同时，所有运行情况和控制逻辑均可在工程师站上查看，增加了用户对系统掌握的程度，以及系统软件、硬件的透明度。当不需组态时，可运行与操作员站完全相同的软件。整个系统配置2台网络打印机，用于记录打印和CRT图象拷贝。打印机选用DELL网络打印机。2冗余的CPU414H中央控制单元本自控系统现场控制站的中央控制器采用冗余设计，它由2套AS-400型中央控制器组成。它们预装有冗余软件，并通过一个通讯接口实现相互连接。在系统正常的运行中，当某个中央控制器出现故障

10、时，另一个中央控制器能自动接管所有的工作，保证了系统继续正常运行。因此系统现场控制站的AS-400中央控制器具有很好的冗余性能。AS的中央处理器采用S7-400系列工业控制器中S-414以上的CPU，专为过程控制应用设计，CPU芯片的底层程序采用类PASCAL语言编写，为CFC,SFC等过程控制语言提供平台。中央控制器中预装有冗余软件，用户在组态时可完全忽略其冗余特性，象对非冗余系统组态一样只需输入用户程序。3远程I/O站每个分布式I/O站的有源背板总线上插有2个IM153-2通讯接口模块，分别通过2条独立的PROFIBUS-DP现场总线与AS-400中央控制站进行实时通信。在系统运行过程中，当其中某一个IM153-2通讯接口模块发生故障时，系统能自动地切换到另一个IM153-2通讯接口模块，并可带电热插拔更换故障的通讯接口模块，不会影响系统正常运行。4冗余的通讯网络CP443-1作为标准的工业以太网连接装置，在物理层上采用高防护等级的通讯线缆，工业以太网的卡件上带有CPU可以独立处理通讯信号。高速工业以太网是在工业以太网的通讯协议的基础上，将通讯速率提高到了100M/s。SIMATICNET中的高速以太网采用了全双工并行（FDX）通讯模式，这种模式允许站点同时发送和接收数据，通讯速率可提高一倍。SIMATICNET在高速以太网上还采用了交换技术，利用交