介绍UniMAT扩展模块在发电厂中的应用-设计应用

精品文档-下载后可编辑介绍UniMAT扩展模块在发电厂中的应用-设计应用一系统概述

随着经济高速发展，城市化步伐速度也日益加快，城市生活垃圾和工业垃圾处理问题正变得日益突出。垃圾是人类日常生活和生产中产生的固体废弃物，由于排出量大，成分复杂多样，给处理和利用带来困难，如不能及时处理或处理不当，就会污染环境，影响环境卫生。垃圾处理就是要把垃圾迅速清除，并进行无害化处理，加以合理的利用。当今广泛应用的垃圾处理方法是卫生填埋、高温堆肥和焚烧。垃圾处理的目的是无害化、资源化和减量化。

焚烧是目前世界各国广泛采用的城市垃圾处理技术，大型的配备有热能回收与利用装置的垃圾焚烧处理系统，由于顺应了回收能源的要求，正逐渐上升为焚烧处理的主流。国外工业发达国家，特别是日本和西欧，普遍致力于推进垃圾焚烧技术的应用。国外焚烧技术的广泛应用，除得益于经济发达、投资力强、垃圾热值高外，主要在于焚烧工艺和设备的成熟、先进。

焚烧处理垃圾的主要优点是垃圾减量，无害化比较彻底。如焚烧垃圾发电是现有垃圾处理方法中占地较小，效果较好的方法。另外，建立垃圾焚烧发电厂，可解决垃圾渗沥液引起的污染地下水问题，垃圾焚烧后的废渣进入制砖厂，既减少了对环境的污染，还可产生一定的经济效益。

垃圾焚烧工作原理：垃圾进入焚烧炉后，在850－－1100℃的高温下充分燃烧，操作室通过自动燃烧控制系统，燃烧控制系统英文名称：combustioncontrolsystem定义：使炉膛内燃料燃烧的能量适应锅炉负荷的需要，同时维持锅炉安全、经济运行的模拟量控制系统的总称。通常由燃料量控制系统、送风量控制系统、氧量校正系统和炉膛压力控制系统组成。来保持稳定运行状态。

垃圾焚烧发电厂主要技术参数：焚化炉锅炉2台，垃圾处理量350t/天，蒸汽量35t/h，过热汽压4.0Mpa，过热汽温400℃，炉膛温度980℃，给水温度145℃。

二系统要求

1.提供完善的垃圾焚烧、余热发电DCS控制系统；

2.控制系统采用全冗余配置，保证系统高效、可靠、安全；

3.监控功能友好易用，汉化操作界面；

4.提供方便易学的功能组态，和专用功能块和图库，方便系统功能扩展或修改。

三系统配置与功能实现

西门子PCS7系统是完全无缝集成的自动化解决方案。可以应用于所有工业领域，包括过程工业，制造工业，混合工业以及工业所涉及的所有制造和过程自动化产品。作为先进的过程控制系统，SIMATICPCS7形成了一个带有典型过程组态特征的全集成系统。Profibus-DP用于现场层的高速数据传送。主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。总线循环时间必须要比主站（PLC）程序循环时间短。除周期性用户数据传输外，PROFIBUS-DP还提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态。诊断和报警处理。

该控制系统采用西门子的过程控制系统PCS7和Profibus-DP现场总线技术，控制系统不仅要承担起全厂的生产过程控制，还要根据垃圾成分的变化快速调整控制程序，以保证焚烧工艺的安全性，使其不再产生二次污染。Profibus-DP总线的通讯速率可达12Mbps，S7-414H双机热备系统和ET200M分布式I/O组成的Profibus-DP总线网构成切换结构，实现故障时的无扰自动切换。上位机采用WinCCV6.0组态软件进行系统组态。该厂的垃圾焚烧工艺引进加拿大RICHWAY公司技术，采用四级脉冲炉排，各项指标均达到国际环保要求。

1.操作员站（OS站）和工程师站（ES站）

DCS系统是随着现代大型工业生产自动化的不断兴起和过程控制要求的日益复杂应运而生的综合控制系统。它是计算机技术、系统控制技术、网络通讯技术和多媒体技术相结合的产物，可提供窗口友好的人机界面和强大的通讯功能，是完成过程控制、过程管理的现代化设备，具有广阔的应用前景。

DCS系统配置4套独立的操作员站（OS站），其中两台焚烧炉配两个OS站，汽机和辅机控制配两个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。

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多任务网络操作系统下的PCS7ES站应用软件。

可由人员通过工程师站对系统进行组态、维护。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。

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。

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，利用交换机模块将整个网段分成若干子网，每个子网都可以独立地形成一个数据通讯网段，可以大大地提高通讯效率。

5.主要监控功能描述：

（1）工艺流程显示：依据系统工艺控制过程以流程图形式表现工艺流程图；

（2）顺序控制操作指导：在PCS7中提供SFC顺序功能图，以图形方式监控顺序控制过程；

（3）系统控制和设定功能：控制系统提供丰富的回路控制监控库，可以对回路控制和参数设定进行集中显示、集中监控；

（4）趋势显示：以实时趋势和历史趋势方式显示重要过程参数的变化趋势；

（5）报警记录与显示

（6）报表管理：提供日报、月报打印功能，可提供定时打印、事件驱动打印、召唤打印等；

（7）用户级别管理：为了保证系统的安全操作，系统提供多级用户权限管理，不同权限的用户对应不同的操作范围。

四使用效果

分析该DCS系统经长期运行证明，各项技术指标均达到国际先进水平，主要表现如下：

（1）燃烧效率高：垃圾在炉排上与空气混合均匀燃烧充分，垃圾燃尽率高；

（2）处理垃圾范围广泛：由于设计了根据不同垃圾类型而调整的控制策略，垃圾处理范围大大提高，能够处理工业垃圾、生活垃圾、废弃橡胶轮胎等；

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