循環(huán)水加藥系統(tǒng)遠(yuǎn)控功能改造
［摘要］：針對我公司循環(huán)水加次氯酸鈉系統(tǒng)（循環(huán)水加藥系統(tǒng)）運(yùn)行時(shí)，需要就地控制設(shè)備啟停，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)需運(yùn)行人員監(jiān)視運(yùn)行。通過控制系統(tǒng)改造，光纖連接，將其引入化學(xué)水處理系統(tǒng)的上位機(jī)中利用IFIX3.5進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視、控制，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動運(yùn)行和運(yùn)行人員的安全監(jiān)視
［關(guān)鍵詞］：IFIX 化水 循環(huán)水加藥 聯(lián)網(wǎng)
1 前 言
大唐韓城第二發(fā)電有限責(zé)任公司一期工程2×600MW汽輪發(fā)電機(jī)組，鍋爐為哈爾濱鍋爐有限責(zé)任公司引進(jìn)美國ABB—CE燃燒工程公司技術(shù)設(shè)計(jì)制造的亞臨界、一次中間再熱、單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、貧煤燃燒、控制循環(huán)汽包鍋爐，型號為HG—2045/17.3—PM6。鍋爐整體π型布置，全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)。汽輪機(jī)為TC4F—42型、單抽、四缸四排汽、亞臨界、一次中間再熱、沖動、雙背壓凝汽式汽輪機(jī)，汽輪發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)額定功率為600MW，由東芝公司制造。
循環(huán)水加次氯酸鈉系統(tǒng)（以下簡稱加藥系統(tǒng)）是一期兩臺600MW濕冷機(jī)組的公用輔助系統(tǒng)，負(fù)責(zé)處理循環(huán)水，確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行。整個(gè)系統(tǒng)采用AB LOGIX5555控制，設(shè)計(jì)有就地手動控制和自動PLC控制（其中自動PLC控制操作通過PLC柜上按鈕進(jìn)行），通過就地柜控制和PLC柜控制實(shí)現(xiàn)設(shè)備的啟/?？刂啤?bào)警信號布置在就地控制柜和PLC控制柜上。由于設(shè)計(jì)原因，就地控制柜和PLC控制柜均布置在就地電氣控制室，系統(tǒng)可通過PLC控制柜實(shí)現(xiàn)自動運(yùn)行，及保護(hù)報(bào)警功能。系統(tǒng)設(shè)計(jì)無上位機(jī)控制功能，運(yùn)行人員只能通過就地控制柜上的光子報(bào)警牌來檢查報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。AB PLC的邏輯軟件采用LOGIX5000 V12.0編寫。其邏輯不具備上位機(jī)操作功能。系統(tǒng)編程可通過串口線與PLC相連實(shí)現(xiàn)。
化學(xué)水控制系統(tǒng)（以下簡稱化水系統(tǒng)）包含補(bǔ)給水處理和循環(huán)水處理兩個(gè)系統(tǒng)，由AB的PLC冗余控制，型號LOGIX5555，采用以態(tài)網(wǎng)協(xié)議，上位機(jī)監(jiān)控軟件采用GE的IFIX3.5實(shí)現(xiàn)人機(jī)接口。系統(tǒng)共設(shè)計(jì)兩臺上位機(jī)，一臺工程師站，一臺操作員站。上位機(jī)通過RSLINX與PLC連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。系統(tǒng)共配置兩套冗余CPU，分別控制補(bǔ)給水系統(tǒng)和循環(huán)水系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)之間通過以態(tài)網(wǎng)連接，設(shè)計(jì)有三個(gè)遠(yuǎn)程I/O柜，分別連接有燃油系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)以及循環(huán)水處理。其中采暖系統(tǒng)采用同軸電纜與補(bǔ)給水系統(tǒng)連接；燃油系統(tǒng)及循環(huán)水處理采用同軸電纜與循環(huán)水系統(tǒng)連接。同時(shí)配置有兩臺CISCO 24口交換機(jī)，用以連接系統(tǒng)與上位機(jī)、輔控等。
2 可行性研究
2.1 軟件方面
化水系統(tǒng)的上位機(jī)IFIX的硬件狗采用的無限點(diǎn)，分別有運(yùn)行狗和編輯狗，目前化學(xué)的各類點(diǎn)合計(jì)5000點(diǎn)左右
表2-1 改造前化水系統(tǒng)的測點(diǎn)數(shù)量
加藥系統(tǒng)經(jīng)過統(tǒng)計(jì)各類點(diǎn)大約100點(diǎn)左右。在化水系統(tǒng)上增加畫面控制功能，對系統(tǒng)通訊的影響不大?，F(xiàn)有工控機(jī)配置P4 3.0G，1G內(nèi)存。機(jī)架配置有電源模塊，3個(gè)DI，2個(gè)DO，1個(gè)AI。需要在化水系統(tǒng)畫面增加次氯酸鈉控制畫面。加藥系統(tǒng)的邏輯由于無上位機(jī)操作功能，因此需要對邏輯進(jìn)行修改。
2.2 硬件方面
u 兩個(gè)系統(tǒng)之間的距離大約500米，需要通過光纖（單模）進(jìn)行連接。同時(shí)需要單模光收發(fā)器（型號：HTB-1100S）一對。
u 化水系統(tǒng)中不需要硬件。
u 加藥系統(tǒng)需要增加以態(tài)網(wǎng)模塊一塊。
綜合各方面的信息，該系統(tǒng)的改造難度主要在于硬件配置和邏輯修改方面。經(jīng)過對原PLC中的邏輯進(jìn)行再三的分析、討論，確定通過努力可以自主完成此功能。
系統(tǒng)改造后，可在化水系統(tǒng)順利實(shí)現(xiàn)加藥系統(tǒng)的上位機(jī)操作、監(jiān)視功能，同時(shí)將原就地控制中的各種報(bào)警信號也能在上位機(jī)中實(shí)現(xiàn)，完全滿足遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備的需要。能在確保設(shè)備可靠運(yùn)行的前提下，減輕運(yùn)行人員現(xiàn)場工作的勞動強(qiáng)度，提高勞動效率。具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
3 實(shí)施過程
3.1 在加藥系統(tǒng)中增加一塊AB 以太網(wǎng)控制卡。
根據(jù)公司BOP系統(tǒng)的規(guī)劃及分配原則，確定為該P(yáng)LC系統(tǒng)分配的IP地址為：192.168.0.111。為了最小限度的修改系統(tǒng)，該卡插裝在系統(tǒng)機(jī)架的最后（第8個(gè)SLOT上），如下圖示：
圖3-1 增加以太網(wǎng)后的加藥系統(tǒng)
3.2 軟件更新。
卡件安裝后，用筆記本通過串口連接線與系統(tǒng)相連，應(yīng)用AB PLC的組態(tài)工具CONTROL FLASH對其進(jìn)行版本刷新，更新所有卡件的軟件版本，以確保系統(tǒng)內(nèi)部工作正常。版本更新完成后，保存。保存成功后，即可看到以太網(wǎng)卡的電源指示燈正常顯示，此時(shí)由于該以太網(wǎng)卡還沒有分配IP地址，因此其狀態(tài)顯示窗口中看到的是該網(wǎng)卡的MAC地址。
3.3 系統(tǒng)連接測試
使用AB配置軟件BOOTP-DHCP Server,通過串口連接電纜對卡件分配相應(yīng)的IP地址。地址分配后，對控制系統(tǒng)進(jìn)行斷電重啟，然后觀察以太網(wǎng)卡的信息顯示窗口，就可發(fā)現(xiàn)設(shè)置的IP地址在滾動顯示，表示IP地址設(shè)置完成。用筆記本的以太網(wǎng)口與以太網(wǎng)卡的網(wǎng)口通過網(wǎng)線相連，測試網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)是否正常，可用PING命令進(jìn)行，格式為: PING 192.168.0.111
網(wǎng)絡(luò)通訊正常的返回結(jié)果是：
圖3-2
如果網(wǎng)絡(luò)不通，則顯示下邊的畫面：
圖3-3
此時(shí)請檢查網(wǎng)線等連接設(shè)備。
3.4 光纖連接。
在化水系統(tǒng)和加藥系統(tǒng)控制柜之間敷設(shè)光纜，然后在控制柜內(nèi)分別安裝光纖收發(fā)器一對，并進(jìn)行光纖熔接工作，完成后可按照3.3的步驟進(jìn)行連通測試。光纖熔接工作不在此敘述。
3.5邏輯修改。
筆記本與PLC的連接調(diào)試工作成功后，就可以進(jìn)行邏輯修改工作了。邏輯的修改要求，修改邏輯的人不僅要熟悉整個(gè)系統(tǒng)，同時(shí)還要對邏輯編寫者的編寫及控制思路有一個(gè)明確的認(rèn)識，只有這樣才能真正讀懂原有邏輯，才可能對邏輯進(jìn)行正確的修改。通過努力并根據(jù)邏輯及控制系統(tǒng)說明書仔細(xì)研究邏輯設(shè)計(jì)說明，筆者弄清楚邏輯中的每一步含義。對存在疑義的信號進(jìn)行功能測試及確認(rèn)。
3.6上位功能移植。在筆記本電腦安裝IFIX3.5、LOGIX5000、RSLINX、OPC7.0等軟件，并與PLC的以太網(wǎng)口與筆記本電腦相連，并配置相關(guān)的信息。在筆記本上先完成加藥系統(tǒng)的上位機(jī)功能測試工作。需要注意上位機(jī)上的標(biāo)簽名應(yīng)該有統(tǒng)一的且能明確區(qū)分的特征，防止將來與化水系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫合并時(shí)發(fā)生沖突。同時(shí)加藥系統(tǒng)畫面添加時(shí)，應(yīng)注意保持化水系統(tǒng)的畫面風(fēng)格，確保整個(gè)系統(tǒng)渾圓一體。在調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)，由于就地設(shè)備均帶自保持回路，因此對上位機(jī)的功能進(jìn)行了修改，利用DI信號的反向輸出功能，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)控制需要的短脈沖信號。經(jīng)過運(yùn)行檢驗(yàn)，效果較好。
3.7 規(guī)范標(biāo)簽。根據(jù)邏輯，增加上位機(jī)操作的功能，并編輯規(guī)劃IFIX中的標(biāo)簽，規(guī)范完善詳細(xì)的邏輯修改說明。
3.8 繪制系統(tǒng)圖。根據(jù)工藝流程，在IFIX3.5中實(shí)現(xiàn)流程圖。并根據(jù)控制要求，編寫畫面的相關(guān)功能說明。
圖3-4
3.9 使用筆記本修改邏輯及畫面功能后，對就地的信號一一進(jìn)行了核對，修改了其中有問題的信號。上位機(jī)功能完善后，開工作票聯(lián)系運(yùn)行對修改后的相關(guān)功能進(jìn)行測試。
3.10 筆記本系統(tǒng)功能測試完成后，光纖連接正常，接下來準(zhǔn)備進(jìn)行上位機(jī)的并庫工作。
3.11 在化水系統(tǒng)上位機(jī)中進(jìn)行相關(guān)信息的配置。通過RSLINX增加相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)配置將RSLINX與加藥系統(tǒng)PLC建立了連接。
圖3-5
3.12 根據(jù)筆記本上的相關(guān)配置，在化水系統(tǒng)上位機(jī)上配置相關(guān)的信息。針對化水的兩臺人機(jī)接口站，按照先修改一臺，測試一臺的原則進(jìn)行畫面功能的修改工作，并完善相關(guān)的報(bào)警信息。
3.13 根據(jù)邏輯完善連鎖試驗(yàn)保護(hù)單。并在系統(tǒng)允許的情況下，聯(lián)系各專業(yè)進(jìn)行系統(tǒng)試運(yùn)前的連鎖試驗(yàn)功能檢查。
3.14 系統(tǒng)試驗(yàn)完成后，聯(lián)系運(yùn)行人員，在上位機(jī)上啟動系統(tǒng)，進(jìn)行8小時(shí)的試運(yùn)行。經(jīng)過試運(yùn)行，系統(tǒng)工作良好，各種保護(hù)報(bào)警功能完備，運(yùn)行期間沒有發(fā)現(xiàn)異常。
4 調(diào)試中存在問題
4.1 硬件問題
4.1.1 插上以太網(wǎng)卡后，沒有對卡件的版本進(jìn)行刷新，導(dǎo)致系統(tǒng)在自動檢測過程耗時(shí)太長。后來應(yīng)用BOOT工具對其版本進(jìn)行了刷新，一切正常。
4.2.2在以太網(wǎng)卡的配置過程中，軟件使用不當(dāng)，導(dǎo)致在配置IP地址的過程中卡件出現(xiàn)錯誤，IP配置不成功。
4.2 軟件問題
4.2.1 在開票后，經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)進(jìn)水電磁閥不能正常開關(guān)，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)邏輯中應(yīng)采用脈沖信號，而在畫面中使用了長信號。導(dǎo)致上述現(xiàn)象發(fā)生。經(jīng)過分析，對上位機(jī)中所發(fā)的指令進(jìn)行了修改，使用了脈沖信號，問題解決。
4.2.2 在調(diào)試中還發(fā)現(xiàn)當(dāng)系統(tǒng)從程控切換到就地運(yùn)行方式時(shí)，某些閥門由于在程控方式下在開位，當(dāng)在就地方式時(shí)，如果操作該閥門關(guān)時(shí)，就會出現(xiàn)該門無法關(guān)閉的情況。針對這種現(xiàn)象，為了防止對邏輯進(jìn)行重大的改動，筆者在上位機(jī)的程控中設(shè)計(jì)了“程控清除”按鈕 。該按鈕可實(shí)現(xiàn)了對所有上位機(jī)的控制信號進(jìn)行清除。
5 改造后的效果
加藥系統(tǒng)在化水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制后，不僅從功能上使得化水系統(tǒng)更加合理完善，同時(shí)極大地增強(qiáng)了系統(tǒng)控制的自動化程度，方便了運(yùn)行人員對就地設(shè)備的操作、監(jiān)控，大大減輕了運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度，對于系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供了可靠的保證。
系統(tǒng)改造工作，充分利用了IFIX3.5的強(qiáng)大功能，在不增加大量費(fèi)用的前提下（僅購買以太網(wǎng)卡和光收發(fā)器，共計(jì)5000元），利用工程階段的剩余材料（光纖為工程剩余物資）,同時(shí)解決了運(yùn)行設(shè)備的在線監(jiān)控問題，有效地利用了人力資源，提高了運(yùn)行人員的工作效率。按照每年加藥系統(tǒng)運(yùn)行10個(gè)月，需要運(yùn)行人員1人（運(yùn)行人員工資2000元/月）的周期計(jì)算，僅此一項(xiàng)每年為公司節(jié)約人力資源成本2萬元，扣除當(dāng)年的投資費(fèi)用，當(dāng)年可節(jié)約直接成本1.5萬元。收到了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
目前新建發(fā)電廠輔助控制系統(tǒng)正在走向集中控制。在部分已投產(chǎn)的電廠可利用電廠已有的控制系統(tǒng)資源，對相關(guān)聯(lián)的外圍輔助系統(tǒng)實(shí)施此類似此類型的系統(tǒng)集成及改造工作，以期進(jìn)一步減少企業(yè)的運(yùn)行成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，故具有廣闊的前景。
本文標(biāo)簽：循環(huán)水加藥系統(tǒng)遠(yuǎn)控功能改造
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