浅析新华XDC800在脱硫系统中的应用

摘要：上海新华XDC800是一款具备高速、稳定、动态维护、开放式等特点的DCS控制系统，XDC800的XCU以32位CPU组成为核心，以太网和现场总线均按标准配置，通讯网络为环型网络或星型网络结构，软件方面为OnXDC可视化图形组态软件。文章通过上海新华XDC800系统在大唐长春第二热电有限责任公司1-4号炉脱硫系统中安装使用，从XDC800的硬件及软件等方面系统说明了XDC800在脱硫系统应用中的安全、稳定的优越性。

关键词：新华XDC800；脱硫系统；DCS控制系统；故障诊断；故障修复 文献标识码：A

中图分类号：TQ172 文章编号：1009-2374（2015）04-0056-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0310

1 概述

随着国家对环保要求的逐渐提高，各大火力发电厂积极响应国家号召对机组进行相应的环保技改工作，大唐长春第二热电有限责任公司1-4号机组脱硫系统先后于2013～2014年投入运行状态。脱硫系统采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，系统流程为从电袋除尘器出来的烟气进入吸收塔，烟气与石灰石浆液结合发生一系列的化学反应，烟气中大部分的二氧化硫将被吸收。烟气经过吸收塔顶部除雾器，除去部分水分。石灰石中的碳酸钙与二氧化硫和氧气（来自氧化风机）发生反应，最终产物为石膏，石膏经过石膏脱水系统，最后进入石膏库运出厂外。所以在脱硫系统中包含着烟气系统、吸收塔系统、石膏脱水系统、电气系统、废水系统、制浆系统。而系统中的所有电机、电动门、电气装置的操作控制、联锁保护、数据监视、报警系统均由上海新华XDC800系统完成。XDC800为第四代DCS产品，体系结构主要分为四层结构：现场仪表层、控制装置单元层、现场层和企业管理层。XDC800系统结构为多层面冗余配置，确保现场使用的可靠性。系统采用内嵌专业化的控制算法、高可靠性硬件设计、现场总线通讯网络和冗余的以太网通讯网络，是面向整个现场的先进过程控制系统。

2 XDC800的硬件特点

XDC800系统硬件具有可靠性高、分散度高和冗余配置的技术特色。XDC800明显提高了其硬件集成度，XDC800将其基座与单个控制模块完美配合，替代了原XDPS400的卡件与端子板两个部分，增强了XDC800的空间利用率，降低了成本及检修维护工作量。结构方面更加紧密，缩小了模块体积，此种设计方式与PLC系统极其相似；XCU上装有低功耗CPU、64MB RAM、128MB CF，运行嵌入式操作系统具有强大的过程控制和处理能力。DI、DO、AI、AO等相关卡件设计美观，其基座上都设有人性化的防插错空，防止卡件误插。I/O模板均为智能模板，具有自诊断、自恢复功能，同时XDC800中XCU及其他硬件卡件均具备在系统运行中带电插拔功能，这种特点对于使用和维护工作提供了便利条件。

3 XDC800的软件特点

XDC800采用新华集团公司开发的可视化图形组态软件，利用开放的现场总线和工业以太网实现对现场信息的采集和系统通讯。系统集数据采集、过程控制、管理于一体，控制功能分散，管理集中，是一个全集成的、结构完整、功能完善、面向整个生产过程的先进过程控制系统。其中XCU控制器部分软件可以分为三部分，即状态显示部分（VXCU）、控制核心部分（VCTRL）和I/O驱动。XCU的状态包括网络情况、I/O接口状态、XCU的负荷率等。XDC800系统软件具有组态灵活、调试方便等一系列特点，具体如下：

（1）OnXDC系统软件设计优化精简，只有几M字节整个系统软件，其生成的控制器代码文件只有几百K字节，这在众多的DCS产品中可以说是最小、最精简的。

（2）xHMI具有强大的图像显示功能和方便、直观、可视化的图形生成功能，操作平台为中文化窗口，更利于操作人员高效、方便地学习和培训工作。

（3）XCU图形组态编程软件具有非常丰富的控制算法，符合IEC61131-3标准的应用指令和控制算法的多种编程方式。相对于其他DCS厂家组态更直观，利于检修维护人员维护和修改。

（4）具有在线的诊断至通道级的自诊断能力。

（5）具备专业化嵌入式算法模块，具备在线修改等功能，对控制程序的修改无需编译和下装等步骤，确保了现场生产状态的安全稳定。

4 XDC800在脱硫系统中的应用

按照脱硫系统工艺要求及脱硫系统作为电厂第四大主设备的出现，对自动化程度和安全稳定性提出了更高的要求。XDC800系统具有高可靠性的硬件设计，以太网通讯网络和现场总线通讯网络冗余配置，作为脱硫工程中的核心部分XDC800满足控制系统的一系列要求。

4.1 硬件配置

大唐长春第二热电有限责任公司1-4号炉脱硫系统控制柜前后两面均布置有DCS卡件，为了保证电源系统的安全运行，配置有UPS与厂用电双路电源冗余配置，机柜内部电源模块也为冗余配置。系统由5对冗余XCU，2台冗余交换机分A、B网，4台操作员站及1台工程师站、1台历史站组成，操作系统采用WINDOWS XP系统。上位机均采用研华工控机，配标准的LCD显示器、标准键盘和光电鼠标。

4.2 XDC800功能

大唐长春第二热电有限责任公司DCS系统按照“分散控制、分散操作、集中管理”的要求进行规划和设计。脱硫系统中的所有电机、电动门、电气装置的操作控制、联锁保护、数据监视、报警系统均由上海新华XDC800系统完成实现。

4.3 实际应用

大唐长春第二热电有限责任公司脱硫DCS系统完成对烟气系统、吸收塔系统、石膏脱水系统、电气系统、废水系统、制浆系统等联锁、保护、监视、操作等功能。XDC800系统在公司的应用中得到了检修及运行人员的一致认可，不仅在画面操作方面简单实用，在逻辑检修维护过程中更方便修改，易于理解，同时在脱硫系统改造过程中，针对公司对于脱硫系统检修人员不熟悉此系统的现状，在改造中采用边改造边学习的方法，在改造工程结束后，使检修人员对于此系统有更深一步的理解与认识。

DCS改造过程中逻辑控制部分中吸收塔系统中石膏排出泵联锁逻辑通过EPID增强型PID调节功能块，ES/MA手操器功能块及其他相关联锁实现对石膏排出泵频率的自动调节功能。吸收塔除雾器冲洗水顺控系统逻辑通过STEP步进功能块及其他相关条件实现对脱硫系统共计15个冲洗水门的顺序控制。电机的启停与电动执行机构的开关均通过XCU组态中DEVICE功能块完成，此功能块内部包含超驰开、关，开关允许，手自动切换，联锁自动开关以及跳闸、故障、控制电源消失等一系列的功能，完全满足了脱硫系统现场设备的相关联锁、保护功能，同时此功能块还可以根据现场实际需求进行相关参数调整工作，具备强大的适应能力。

5 结语

通过XDC800DCS系统在大唐长春第二热电有限责任公司的成功应用，经过近两年的正常生产使用，此控制系统中监控的温度、压力、液位、流量均正常，电机及电动执行机构的控制、反馈灵敏，对电机保护及联锁准确，给操作人员监视、控制带来了很大的方便，证明了XDCS800是一套稳定性极高且操作简单的DCS控制系统，XDC800DCS系统自身有极高的运行稳定性和可靠性，有很强的故障诊断能力和修复能力。XDC800DCS控制系统为单机保护以及整套脱硫系统提供极为完善的安全保护，应用于脱硫系统中具有较高的经济价值及安全

保证。

作者简介：赵暕（1986-），男，辽宁铁岭人，大唐长春第二热电有限责任公司助理工程师，研究方向：电力。

（责任编辑：秦逊玉）