WinCCFlexible在燃气电厂天然气调压站监控中的应用

WinCCFlexible 在燃气电厂天然气调压站监控中的应用WinCCFlexible在燃气电厂天然气调压站监控中的应用第26卷第1期2012年1月发电淡备P0WEREQUIPMENTVo1.26.No.1Jan.2012WinCCFlexible在燃气电厂天然气调压站监控中的应用孙绍华(大连派思燃气系统有限公司 ,大连116600)摘要:依据燃气电厂天然气调压站工艺过程及控制要求 ,以西门子公司组态软件WinCCFlexible2007对触摸屏MP277进行了组态设计,创建了适合调压站监控要求的显示画面 ,使控制方式更加便捷.关键词:天然气调压站;可编程序控制器;组态软件;控制系统;显示画面中图分类号:TP277文献标识码:A文章编号:1671-086X(2012)01-0034—03ApplicationofWinCCFlexibletoMonitoringandControlSystemofGPRSSUNShao.hua(DalianPetrogasGas-SystemCo.,Ltd.,Dalian116600,China)Abstract:Tosatisfythetechnologicalandcontrolrequirementofgaspressureregulatingstation(GPRS)inagas—firedpowerplant,aconfigurationdesignhasbeenconductedwithSiemenssoftwareWinCCFlexible2007fortheMP277touchscreen,thepaneldisplaysuitingthemonitoringrequirementofGPRSisthuscreated,whichmakesthecontro1moreconvenient.Keywords:gaspressureregulatingstation;programmablelogiccontroller(PLC);configurationsoftware;controlsystem;paneldisplay燃气轮机不仅要求天然气具有合适的化学特 性,而且对其物理特性也有明确的要求.天然气的 物理特性主要包括颗粒杂质 ,液体含量,温度及压 力等.为了保证燃气轮机安全可靠,经济运行,其进站天然气物理特性的调节往往是通过天然气调天然气调压站对压站的工艺调节完成的_1].因此出站天然气物理特性调节的好坏,直接影响后续系统的动态性能.为了能够保证整个天然气调压站 的平稳运行,天然气调压站采用了先进的 ,可靠的 控制系统.在马来西亚190MW联合循环电站工程项目中,由大连派思燃气系统有限公司成套提供的天然气调压站,其控制系统采用Siemens公司的WinCCFlexible2007组态,实现过程监控.上位机使用Siemens公司的触摸屏MP277,下位机使用Siemens的S7—400H型CPU,上位机与下位机之间通过以太网连接.工艺描述作为燃气电厂供气系统的天然气调压站,是整个电厂供气系统的入口,其主要功能就是对进厂天然气进行过滤,流量计量,温度及压力调节等.按照天然气调压站主要功能,其系统包括入口单元,分离单元,过滤单元,计量单元,加热单元,减压单元及冷凝集液单元.在马来西亚190MW联合循环电站工程天然气调压站,按照进气温度,压力,组分参数实际情况,设计了以过滤加热为主的工艺流程,见图1.图l工艺流程图工艺过程主要分为入口单元 ,分离单元,过滤单元和加热单元.人I:1单元配置有绝缘接头和紧急停机阀(ESD).绝缘接头用于天然气处理站系统和上游管道的电气隔离;ESD用于天然气处理站,在遇到紧急情况时切断上游气源,以保护下游设备和 系统安全.—03收稿日期:201I-06作者简介:孙绍华(1965一),男,工程师,从事天然气输送设备监测与控制系统设计工作E—mail:dalian879828OO@sina.tom第1期孙绍华:WinCCFlexible在燃气电厂天然气调压站监控中的应用天然气经过人口单元后进人分离单元,在此清除天然气中较大的固体颗粒,灰尘和液滴,以保证管道系统的清洁度,使管道系统及设备能够 正常运行.天然气经过分离单元的初步分离后进人过 滤单元.过滤单元设置2台并联运行的过滤装 置,过滤器为二级过滤分离形式 ,设备上下两部 分均设有液位检测仪表及冷凝液排污控制系统. 单台过滤器容量为进气流量的 100,采用一用 一备配置.天然气经过过滤单元后进人燃气热水式的加热单元.加热单元主体设备为水套式结构的水浴炉,通过燃烧器燃烧天然气加热水套中的水,被加热的水将流经水套中盘管将天然气加热到设定的温度.为适应后续燃气轮机各工况的供气温度要求,加热单元设有2条温度控制回路:一条是主调节回路,以水浴炉水侧温度为被调对象,通过调节燃烧器输出功率大小将水浴炉水温控制在要求的范围内,由被加热的水套水将天然气温度提升到要求范围内;另一条是辅助调节回路,以加热单元出口天然气温度为被调对象,通过调节水浴炉旁路阀开度将加热单元出口天然气温度控制在规定的范围内,以适应燃气轮机小负荷运转时的供气温度要求.加热单元温度控制系统回路图见图2.图2加热单元温度控制系统回路图经天然气调压站的天然气 ,其物理特性已完 全符合后续系统相关要求 .监控系统需求按照上述工艺过程描述,由MP277触摸屏 构成的上位机系统主要实现如下功能 :实时显示工艺过程中的各种数据,如分离过滤单元效果,加热单元旁路阀开度,水侧温 度及气侧出口温度等.各种数据历史趋势的查看.故障报警功能,并能查看故障历史信息.(4)控制回路PID参数的输入和修改.(5)分离过滤单元冷凝液排放操作.用户管理.监控系统的建立与实现3.1建立通讯按照业主对控制系统的要求 ,选择西门子S7—400H型系列产品412—3H作为运行CPU,使用CP443-1以太网通讯模块连接 MP277;在ET200M上使用S7—300系列IO模块采集现场数据和传送控制指令.触摸屏MP277与PLC用超五类通讯电缆连接,采用以太网协议.为使MP277与PLC正常通讯,先对MP277进行必要的设置.对MP277上电后,选择控制面板,在控制面板中打开区域设置,将默认改为马来西亚;打开日期/时间选项,设置当地日期及时间;打开网络,选择集成的以太网卡,并设置IP.运行WinCCFlexible2007,可使用项目向导或创建一个空项目方式创建这个项目,然后在项目浏览器的通讯里,设置连接,添加连接后将MP277接口类型选择为以太网,将HMI和PLC设备的连接参数IP地址与MP277的网络IP地址设置在同一网段内.3.2建立变量在WinCCFlexible2007的通讯连接中,添加变量.在所建变量行,选择上面建立的连接,PLC数据类型及地址,类型是指数据类型(如位,布尔,整型,双整型,实数等),地址就是使用STEP7为PLC建立的控制程序当中变量存储地址(如DB2DBX3.5,PIW26,I2.1,Q1.2等),这里的寻址方式与PLC是一样的.建立了变量,就等于连通了PLC与触摸屏MP277之间的数据通道.3.3建立监控界面在天然气调压站监控系统中,设有主监控画面,单元操作画面,参数设置画面,报警显示画 面,历史趋势画面及用户管理等 .3.3.1主监控画面在主监控画面上,监控区域以工艺流程为主线,将人口单元主设备及管道至天然气调压站出口主设备及管道依次排列在画面中.在画面中主要显示过程参数,设备状态及介质运动方向等.所显示的过程参数主要有人口压力和温度,过滤器上下游压差,加热单元旁路阀位置反馈,水侧温度,燃烧器供气管路流量和压力,出口压力和温度等,见图3.发也淡务第26卷图3主监控固面此画面使用静态文本与IO域组合,用静态文本显示变量名称,用IO域的输出模式显示过程模拟量参数值,并依据变量类型选择合适的数据格式.用图形符号(圆或椭圆)显示液位高低限,燃气泄漏高低限报警等过程开关量状态,在圆或椭圆动画属性的外观上选择设置值=1时使用红,黄两种颜色进行闪烁,同时设定在不发生报警时不做画面显示;对于过程设备,可选择其不同的可见性颜色来显示设备工作状态.3.3.2参数设置画面参数设置画面主要解决加热单元水浴炉操作参数问题:水侧储热温度调节回路的PID参数及停止燃烧的超限温度值的更新;加热单元出口温度调节回路的PID参数,温度设定值及手操调节旁路阀开度.上述参数,用IO域的输入模式,即可完成调整,更新控制系统参数的初始值.3.3.3报警显示画面在项目浏览器的报警管理中,对于MP277触摸屏,需要设置两类报警:模拟量报警和离散量报警.用模拟量报警编辑器创建控制系统中用于报警的工艺参数,在本系统中主要有入口压力,过滤器上下游差压,加热单元水侧温度及出口温度等,这些工艺参数依据工艺要求设有上限或下限报警;在模拟量报警编辑器中按照文本,类别,触发变量,限制及触发模式基本格式一一创建各个模拟量报警.用离散量报警编辑器创建控制系统中用于报警的工艺参数和系统参数,在本系统中主要有过滤器液位,水浴炉上部补水箱液位,水浴炉水侧温度,水浴炉燃烧器故障等工艺参数,还有CPU,IO机架,通讯等PLC本体故障报警及PLC与触摸屏之间通讯故障;在离散量报警编辑器中按照文本,类别,触发变量及触发器地址这样的基本格式逐个创建这些离散量报警.在报警显示画面,拉入报警视图,并在报警显示画面中将报警视图展开,调整好报警视图在报警显示画面中的位置及大小,在其属性中重新调整报警视图要显示的列及列宽度,显示格式等.3.3.4历史趋势画面在历史趋势画面,设置趋势视图通常分为三 步进行.首先拉人趋势视图,并在历史趋势画面中将趋势视图展开,调整好趋势视图在历史趋势画面中的位置及大小.再按照观察便捷和操作习惯,在其属性常规组中设置操作方式和浏览数值区.若要使用按钮操作趋势,则在趋势视图常规组设置区域中将按纽栏样式翻选到按钮,这样在趋势视图下方出现类似于音响前进后退的操作按钮区,可操作按钮,如向前,向后,放大或缩小等,便于观察某一时段的参数趋势.若要在趋势视图下方显示数值表,则在趋势视图常规组要素区域中勾选数值表;若要在趋势视图中追踪趋势线,则在趋势视图常规组要素区域中勾选显示标尺.然后在趋势视图属性组下趋势界面添加趋势,所添加的第一个趋势名称通常为默认的趋势1.在所添加的趋势名称右侧设置此趋势的基本属性,如趋势类型,源设置及前景色等.在此控制系统中选择了加热单元水侧温度和出口温度等趋势源变量.3.4用户管理在项目浏览器运行系统用户管理中 ,建立用户并设置用户密码及用户组操作权限,这样对于水浴炉控制回路的PID设置,水浴炉燃烧器启停及燃烧方式选择等操作,都是拥有对应操作权限的操作