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火电厂辅控系统解决方案

发布时间：

2020-03-27

火电厂辅助系统是火电厂重要组成部分，是电厂运行的关键组成环节，它主要包括输煤系统、除灰/ 除渣系统、化学水处理系统等，简称“煤灰水”。为了提高了全厂辅助系统的控制水平、控制方式以及系统运行的安全性和经济性，实现辅助车间就地无人值守，提高劳动生产率和全厂的自动化水平，电厂辅助系统一般会实行全厂集中监控，并建立公辅网，为实现电厂全厂监控(SIS)打下良好的基础。

火电厂辅助控制系统概述

火电厂辅助控制系统是保障机组稳定运行的重要组成部分,主要包含水处理控制、除灰渣控制及输煤程控三大核心子系统。

1. 电厂水处理控制系统
该系统负责锅炉补给水、凝结水、循环水、工业废水及机组排水等过程的监控,采用PLC实现自动化控制。系统具备数据采集、程序启停、中断控制及设备操作等功能,支持自动/半自动加药、污水池液位联锁启停、泵与风机切换及低液位保护。控制室操作员站可显示工艺流程、参数及设备状态,并提供越限报警、故障记录及打印功能。PLC系统内置必要的联锁保护逻辑,确保工艺安全。

2. 电厂除灰渣控制系统
分为水冲灰与气力除灰两种方式,具备集中监控、语音报警、报表管理及与MIS系统接口等功能。系统通过LCD操作站实现全自动顺序控制或远方手动操作,支持步进、跳步及中断等操作模式。除灰空压机、气化风机等设备均纳入监控,并提供就地/远方控制切换功能。系统与DCS通过冗余通讯接口集成,实现集控室对除灰系统的远程监控。

3. 输煤程控系统
负责上煤、配煤及设备安全联锁,支持程序启停、联锁控制及原煤仓自动配煤。系统具备三通挡板防卡塞、犁煤器控制及故障语音报警功能,可通过上位机实现自动、手动及就地三种控制方式。输煤系统与广播呼叫、工业电视系统联动,并提供设备运行时间统计、煤量报表及实时故障显示功能。所有操作均通过CRT画面进行监控与管理。

解决方案

通过对上述辅控系统的分析与研究,本着力求性价比、稳定性、功能完善的原则,构思设计如下系统解决方案。

1.系统结构

系统采用3套NA400系列PLC作为控制站,分别为水处理控制站、除灰渣控制站、输煤程控站。每个控制站配2个以太网交换机,与主干网的两个工业以太网交换机构成冗余环网。每个控制站各设有工程师站和操作员站,集控室设有工程师站、操作员站和冗余服务器。

2. 控制系统

NA400中央处理器采用英特尔PentuimM芯片,集成两个以太网TCP/IP通讯接口,省去通讯模块,节约成本,方便组网。模块化结构,安装更换简便,可以在机架任意位置进行安装。机架扩展无需扩展模块,一根总线电缆即可实现对I/O的扩展。

全智能I/O设计和一系列安全性、可靠性设计为系统的安全可靠运行提供了保障。NA400采用现场总线网络,除具有通信速率快、抗干扰能力强、成本低、结构简单、实时性好等特点,还具有很好的扩展性,易于实现模块的灵活配置,大大提高了对环境及安装要求的适应性。集成IEC61131-3的全部五种编程语言及原创顺控图语言,各种语言在程序之间相互调用,使得编程更加灵活方便,能满足多种复杂工况的要求。提供的以太网通讯接口,可以实现远程编程与调试,满足远程控制中心对现场控制装置控制流程的修改和在线维护。

3.网络结构

整个辅控网络采用模块化工业交换机,其中主干网交换机冗余配置。采用多模光缆、工业级交换机建立工业以太环网,采用统一的网络平台和软件平台,来互连各个不同的辅助控制系统,实现外围辅控系统相对集中控制。整个辅控网络采用星环混合型结构,用以太环网连接各个辅控系统,并分成主干网和子环网。各辅控系统采用星型方式与主干网连接,主干网采用超级冗余环技术。当环网某一点发生故障,系统可以在<500ms的时间内恢复正常工作,并且配置冗余交换机,可以实现整个网络具有多点容错功能。

这样,整个辅控网络不仅具有环形网络的切换快速、安全可靠的特点,还综合了星形网络多路交换、施工方便、扩展灵活的功能,提高了系统的可靠性和实时性。

4.系统功能

组态软件采用NA-control,主要功能:

(1) 图形化界面:保持与各子系统操作界面的一致性,显示各子系统的工艺流程;

(2) 实时动态显示:提供生产运行监控所需的测点实时数值及状态;

(3) 趋势:提供实时/历史趋势显示和打印功能;

(4) 报警:具有弹出式的实时报警画面和语音报警功能,可进行报警确认和报警打印,并具有报警历史记录功能;

(5) 操作记录和事件记录功能:按时间顺序记录系统启动后的实时报警信息、报警历史和应用程序运行列表,方便运行人员查询和分析;

(6) 各辅助子系统界面快速切换;

(7) 统一的系统登录界面,不同的安全级别和操作权限确保系统稳定运行。

火电厂辅控系统主界面如下图所示