新华XDC800系统在循环流化床锅炉控制的应用

肖坤雨

摘 要：新华XDC800系统是新华集团为适应用户更高需求研发的基于网络技术的第四代控制系统，是XDPS400系统的升级换代产品，是一款结构简洁、功能强大、处理高效、面向整个生产过程的高品质DCS控制系统。

关键词：新华XDC800；循环流化床锅炉；XCU控制器；DCS

中图分类号：TK223.7 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）11-0056-01

1 XDC800系统的特点

1.1 XDC800系统网络结构

XDC800系统由现场层、控制层、监控层、管理层构成，每层完成特定的功能。现场设备层收集被控对象的信息模块，包括通讯信号卡、I/O模件、阀门控制卡、回路控制卡、变频器等。控制层主要由新华XCU控制器构成，主要功能是接收现场设备层采集的数据、向HMI和I/O模件发送指令及数据、执行控制策略等。监控层主要设备为操作员站、工程师站和历史数据站等，是以实时数據库作为中心环节交换数据。管理层主要将DCS系统的生产过程数据提供给企业管理信息网。

1.2 XDC800系统硬件

XDC800系统的操作员站一般采用研华、凌华或戴尔工控机，配置兼容性好、备品备件易于采购且价格较便宜。

XDC800系统主控制器模件XCU-net，具有低功耗CPU、CF卡、双电源输入、扩展10Mbps的双网口、USB接口、VGA接口、PS/2口、款入式操作系统、双机无扰切换、冗余配置等特点，硬件性能可靠。

I/O模件均为智能化设计，每块模件上都有16位CPU及存储器。模件均可可带电拔插和更换，便于及时处理系统隐患和日常维护。

1.3 XDC800系统软件

OnXDC软件分两部分：人机接口站（HMI）软件和控制器（XCU）软件。

OnXDC软件可以在Windows2000、XP以及Win 7操作系统环境下运行，全汉化，组态简单，调试方便。XCU软件可离线与在线进行组态，软件内置了各种功能块，用户也可自定义新功能块，功能块可拖放或复制到页中相应位置进行添加，功能块之间连线采用自动布线技术“画图即组态，条理清晰可见”。功能库以对话框树列表的方式提供，查找和拖放方便，功能块输入输出脚直观、参数设置简单。自检程序具有较强的监测能力，在运行中对各网络接点、XCU、I/O模件、通道状态进行自诊断，提供简单直观的系统硬件概况。

2 循环流化床锅炉的DCS控制系统设计

2.1 DCS系统结构

电站循环流化床锅炉DCS控制系统按照“集中显示操作、分散控制”的要求进行设计。

2.2 DCS系统硬件

DCS系统设置1台工程师站，3台操作站。工程师站用于程序开发、文件下装、顺控算法组态、报表数据收集和流程画面的制作及修改。

控制机柜均为立式机柜，防护等级达到IP54。常用输入输出模块包括mA/V模件、RTD模件、TC模件、AO模件、DI/SOE模件、DO模件、PI模件等。

DCS系统通讯系统全冗余配置，通讯主网采用光纤进行通讯，提高网络稳定性。

2.3 DCS系统的主要功能

DCS系统的主要控制功能包括现场信号采集、模拟量控制、工艺联锁控制、锅炉安全运行保护等功能以满足锅炉工艺和生产的要求，确保锅炉安全、稳定运行。

XDC800系统互联功能强，每台操作站都可对生产过程进行监视和操作，适合集中监控。操作站可根据各自的控制范围，组态相应的控制画面和监视画面，保证每个操作站只响应控制范围内的操作信息，若特殊情况要进行其它设备操作就必须获取更高的操作权限，满足了操作员的操作控制与整体的监视。

3 循环流化床锅炉DCS系统项目实施

3.1 系统安装调试

XDC800系统由上海新华根据设计院提供的I/O清册和热工检测控制系统图进行控制柜、控制器、通讯、IO卡件、电源等硬件设计，预装系统软件并上电软硬件整体测试。

在XDC800系统控制柜进行组装与测试期间，DCS系统维护人员到上海新华工程部进行了系统性学习和硬件查验，确保DCS系统设备质量。

XDC800系统安装完成后，在新华工程人员对DCS系统设备、内部连线和接地进行了检查确认后，进行系统上电。对外部接入I/O卡件的信号线在进行了仔细核对后，接入DCS系统，大部分仪表设备在安装期间即可进行单台调试，较快完成调试工作。

3.2 几项技术措施

（1）新华DCS系统一体化。多台锅炉汽机的多套XDC800系统互联，直接将A、B、C网用光纤互联即可。新华XDPS400+是XDC800系统的早期产品，其系统与XDC800系统可通过新华网关机（XDPS400+系统工作站上安装新华ASDPU软件）即可完成网络与数据充分融合。（2）脱硝、布袋除尘、气力输灰等锅炉辅机系统就近安装XDC800控制柜，通过光纤与锅炉控制系统通讯，这样极大的减少了控制电缆的敷设量。锅炉烟气监测系统数据通过硬接线4-20mA接入锅炉控制系统，使炉内脱硫、脱硝系统设备运行根据烟气二氧化硫、氮氧化物含量进行调节控制，降低了环保风险。（3）DCS控制室铺防静电木地板，安全接地与屏蔽接地分开，屏蔽接地单独用铜板制作接地极，电阻小于4Ω，并与电气接地隔离。DCS系统采用厂用电与UPS电源双路电源供电。XCU控制器、通讯模块、I/O模块的电源均冗余配置，I/O模件电源与I/O模件对外供电分开。（4）XDC800系统的DO端子板继电器隔离，采用继电器来控制接触器或中间继电器起停电机和电动阀门。DI开关量信号输入为无源触点，可共用公共端。（5）XDC800系统模拟量I/O模件功能强大，可以输入多种传感器信号。温度采集取消了温度变送器，热电阻和热电偶直接接入I/O模件。自带24V电源使两线制差压、压力、电流变送器线路简单，维护方便。（6）利用报警触发软件实现智能语音报警，将锅炉汽机运行中的重要参数报警用特定的语音进行播报，使运行人员可以很快的发现和进行处理，减少生产事故。（7）操作站为了避免岗位人员进入Windows界面和使用U盘带入病毒，通过修改注册表启动设置，计算机启动后直接进入锅炉控制画面。

4 应用体会

（1）XDC800作为新华第四代DCS系统，继承了上一代XDPS400+系统的优点，在电站循环流化床锅炉扩建项目的成功应用，证明国产控制系统的性能已达国外同类产品的水平，完全能够满足电站锅炉生产控制的要求，并且采用国产系统在技术培训、售后服务及提供备品备件等方面，都比国外系统更为方便。（2）XDC800系统预先嵌入了先进的控制算法和在工业控制实践证明行之有效的控制策略，使用户能够更好实现运行优化、提高效率、产能和效益。可视化图形生成软件与自动布线技术组态软件的易用性和在线修改无需编译下装，提高了工艺改造和设备维护效率。（3）XDC800系统投用近五年，控制系统运行稳定，系统采集压力、温度、流量、液位、设备状态等信号平稳，电动调节阀、电动执行机构控制精度高、调节灵敏，工艺设备联锁和顺控准确，极大的方便了运行操作人员的监视、控制。（4）XDC800系统硬件性能较好，工程师站、操作站检修和维护方便。XCU主副控切换平稳可靠，网络通讯模块冗余可靠。控制系统容易掌握，操作简单，组态程序条理清晰，扩展简单灵活，查找设备故障问题和发现现场检测故障方便，基本上在控制柜上进行检查就可以找到故障原因。（5）DCS系统的长周期稳定运行，DCS系统硬件的运行环境和系统维护人员的专业知识尤为重要。DCS控制室内应保持清洁、温湿度正常，控制柜处于封闭状态，减少粉尘进入。系统维护人员不仅要到DCS系统生产厂家进行系统性培训，熟悉DCS系统软硬件用户手册、系统设计图纸资料，还要在日常维护、检修、系统改造中多实践，多解决系统出现的问题，才能真正掌握DCS应用、维护技术。

参考文献

[1]尹中明，黄爱平，傅晨晔.TiSNetXDC800系统在锅炉控制中的应用[J].自动化仪表，2007.9：223-224.

[2]马海滨.锅炉的DCS控制系统[J].电气传动.2002，（02）：51-53.

[3]张洪军.DCS控制系统在燃煤锅炉中的应用[J].资源节约和综合利用，2000.12（04）：43-45.