火电厂锅炉补给水PLC控制系统改造

摘 要：火电厂锅炉补给水处理控制系统采用PLC控制，自投产以来系统运行不稳定、通讯故障、死机现象，并且无法查询I/O点的历史趋势，给锅炉补给水处理系统的安全运行带来很大隐患，给运行人员操作带来很大困难。针对这种情况，进行了相应的改造，拆除原有的PLC及操作面板，并敷设电缆，将原来接至PLC的I/O模块的信号及输出指令接线重新接入XDPS系统，重新编写锅炉补给水处理系统相关逻辑及操作画面。改造后，经过一年多的考验，运行稳定可靠，彻底消除了原PLC控制存在的问题，同时也减轻了运行人员的劳动强度，实现了锅炉补给水处理系统控制的集控室远方监控操作，提高了设备的自动化水平，减少了设备维护量，达到公司减人增效的目的，并保证了锅炉补给水处理系统的安全经济运行，使发电公司的安全生产得到有力保证，这种方法可应用于同类型机组中。

关键词：锅炉补给水处理系统；PLC控制；XDPS系统

1 前言

原锅炉补给水控制系统分一系列、二系列，采用PLC控制（采用三全公司PLC+就地控制面板），自投产以来系统运行不稳定，PLC控制功能不完善，设备故障率较高，经常无故出现通讯故障、程序运行故障、死机现象等状况，而且无法对热控信号进行历史记录，给锅炉补给水处理系统的安全运行带来很大隐患，给运行人员操作带来很大困难。

2 系统改造

随着计算机产业的飞速发展，锅炉补给水处理系统的PLC控制已不能满足现场设備的安全经济运行，由于电机过载、电机负荷、制水流量、酸碱流量等反馈信号无法进行历史记录追忆，造成制水中断时无法判断中断的原因，给锅炉补给水处理系统的日常运行和维护带来很大困难；而且锅炉补给水处理系统PLC系统无法与其他水处理控制DCS系统（中水、废水、氨区）实现资源共享，不利于锅炉补给水处理系统整个系统的整体运行；PLC程序从头到尾执行一次后又从头开始执行，多任务处理能力差，而DCS系统任务周期可以随意设定；PLC如果想改逻辑，软件编程工作量非常大，控制方案修改复杂，调试时间较长，不利于日常维护，而DCS系统修改逻辑可以实现在线修改，模块化编程及友好的人机界面更利于编程，所以PLC控制系统的改造是必然的发展趋势。

2.1XDPS系统简介

XDPS系统即新华分散处理系统（ Xinhua Distributed Processing System），包括数据采集、闭环控制、顺序控制及联锁保护等系统。可完成实时数据采集、过程控制、顺序控制、高级控制、报警检测、监视、操作，可以对数据进行记录、统计、显示、打印等处理，并提供组态和调试工具。

2.2系统工作原理

XDPS系统共分为网络级、DPU过程控制级、现场I/O执行级三部分。由于DPU控制及现场执行级组成每套子系统的过程控制，其中DPU为核心，实现I/O驱动、施数据处理、计算控制和网络管理四大功能，各I/O站完成对现场的数据（模拟量、关量、脉冲量等）采集和控制，通过BITTBUS通信实现与主DPU之间的数据交换，从而实现对控制过程的分布式控制和管理。

2.3系统特征

控制系统的硬件配置功能分散，系统的单一故障，不应导致整个控制系统的失效，也不会影响机组的正常运行和保护功能。控制系统在结构上保证通信、电源和处理器模件的冗余配置。整套系统可靠性高，抗干扰能力强。

3 方案实施

3.1实施细则

水处理控制室原为PLC系统，机柜数量为8面，1面电源柜，本次改造将原机柜全部拆除，由改造新增的DCS设备完全替代原PLC系统功能，配置新的电源分配柜，配置新的操作员站，由DCS系统完成原有功能，控制器数量不得少于5对。水处理阴阳床部分，机柜布置在中央电子间，配置2台操作员站。

3.2系统实施要点

DCS系统的设计采用合适的冗余配置和诊断至通道级的自诊断功能，使其具有高度的可靠性。系统内任一组件发生故障，均不影响整个系统的工作。新增系统的参数、报警和自诊断功能高度集中在LCD上显示，系统设计结合工艺设备的特点，并遵循功能分散和物理分散的原则。控制系统包括各种可行的自诊断手段，以便内部故障能在对过程造成影响之前被检测出来。此外，保护和安全系统具备通道冗余或测量多重化以及自检和在线的试验手段。

3.3硬件实施要点

系统内所有模件均是低散热量的固态电路，并为标准化、模件化和插入式结构。各元件有识别及LED诊断指示。系统中所有模件能在线插拔和更换而不损坏，且不影响其它模件正常工作。模件的插拔有导轨和联锁，以免造成损坏或引起故障。模件的编址不受在机柜内的插槽位置所影响，而是在机柜内的任何插槽位置上都能执行其功能。安装于生产现场的DCS模件、设备具有足够的防护等级和有效的保护措施，以保证在恶劣的现场环境下正常地工作。

3.4 过程输入/输出（I/O）实施要点

I/O处理系统“智能化”，以减轻控制系统的处理负荷。I/O处理系统能完成量程归一、数据整定、数字化输入和输出、线型化、过程点质量判断、工程单位换算等功能。所有的输入、输出信号有自己独立的装置处理。所有的I/O模件都有标明I/O状态的LED指示和其它诊断显示，如模件电源指示等。所有模拟量输入每秒至少扫描和更新4次，所有数字量输入每秒至少扫描和更新10次。为满足某些需要快速处理的控制回路要求，其模拟量输入信号达到每秒扫描8次，数字量输入信号达到每秒扫描20次。事故顺序（SOE）输入信号的分辨率不大于1毫秒。电气模拟量输入采样周期不大于200ms；开关量输入采样周期不大于20ms；脉冲量输入宽度：80ms～120ms。

3.5 电源实施要点

新增DCS设备配置新的电源分配柜，向DCS机柜、操作员站以及现场仪表提供电源（电源回路数量、容量与原来相同）。接受变送器输入信号的模拟量输入通道，能承受输入端子完全的短路，并不影响其它输入通道，否则，有单独的熔断器进行保护。每一路变送器的供电回路中有单独的断路器，断路器开断时报警。在机柜内，断路器的更换很方便，不需先拆下或拔出任何其它组件。

4 结束语

通过取消锅炉补给水处理PLC控制系统，改为XDPS系统控制，加上就地设备的性能改进，将全面提高锅炉补给水处理运行的可靠性、准确性及快速性，使现场设备能够在优良的状态下运行，降低了现场设备的维护费用，而发电公司的经济效益也将因此而获益。实践证明，改进后的系统能够满足锅炉补给水处理不同工况的运行，彻底消除了原PLC控制存在的问题，同时也减轻了运行人员的劳动强度，实现了锅炉补给水处理系统控制的集控室远方监控操作，提高了设备的自动化水平，减少了设备维护量，达到公司减人增效的目的，并保证了锅炉补给水处理系统的安全经济运行，使发电公司的安全生产得到有力保证。

参考文献：

[1]《最新火电厂发电机组稳定运行与分散控制系统DCS检修维护技术规程》.北京：中国科技文化出版社，2009.

[2]何衍庆.《xdps分散控制系统》[M].北京：化学工业出版社，2002.

作者简介：

吕馥丞，男，19684年出生，2013年毕业于长沙理工大学电气工程专业，现就任华电青岛发电有限公司化水车间endprint