火電廠輔助控制系統概述

火電廠輔助控制系統是保障機組穩定運行的重要組成部分,主要包含水處理控制、除灰渣控制及輸煤程控三大核心子系統。

1. 電廠水處理控制系統
該系統負責鍋爐補給水、凝結水、循環水、工業廢水及機組排水等過程的監控,采用PLC實現自動化控制。系統具備數據采集、程序啟停、中斷控制及設備操作等功能,支持自動/半自動加藥、污水池液位聯鎖啟停、泵與風機切換及低液位保護。控制室操作員站可顯示工藝流程、參數及設備狀態,并提供越限報警、故障記錄及打印功能。PLC系統內置必要的聯鎖保護邏輯,確保工藝安全。

2. 電廠除灰渣控制系統
分為水沖灰與氣力除灰兩種方式,具備集中監控、語音報警、報表管理及與MIS系統接口等功能。系統通過LCD操作站實現全自動順序控制或遠方手動操作,支持步進、跳步及中斷等操作模式。除灰空壓機、氣化風機等設備均納入監控,并提供就地/遠方控制切換功能。系統與DCS通過冗余通訊接口集成,實現集控室對除灰系統的遠程監控。

3. 輸煤程控系統
負責上煤、配煤及設備安全聯鎖,支持程序啟停、聯鎖控制及原煤倉自動配煤。系統具備三通擋板防卡塞、犁煤器控制及故障語音報警功能,可通過上位機實現自動、手動及就地三種控制方式。輸煤系統與廣播呼叫、工業電視系統聯動,并提供設備運行時間統計、煤量報表及實時故障顯示功能。所有操作均通過CRT畫面進行監控與管理。

解決方案

通過對上述輔控系統的分析與研究,本著力求性價比、穩定性、功能的原則,構思設計如下系統解決方案。

1.系統結構

系統采用3套NA400系列PLC作為控制站,分別為水處理控制站、除灰渣控制站、輸煤程控站。每個控制站配2個以太網交換機,與主干網的兩個工業以太網交換機構成冗余環網。每個控制站各設有工程師站和操作員站,集控室設有工程師站、操作員站和冗余服務器。

2. 控制系統

NA400處理器采用英特爾PentuimM芯片,集成兩個以太網TCP/IP通訊接口,省去通訊模塊,節約成本,方便組網。模塊化結構,安裝更換簡便,可以在機架任意位置進行安裝。機架擴展無需擴展模塊,一根總線電纜即可實現對I/O的擴展。

全智能I/O設計和一系列安全性、可靠性設計為系統的安全可靠運行提供了保障。NA400采用現場總線網絡,除具有通信速率快、抗干擾能力強、成本低、結構簡單、實時性好等特點,還具有很好的擴展性,易于實現模塊的靈活配置,大大提高了對環境及安裝要求的適應性。集成IEC61131-3的全部五種編程語言及原創順控圖語言,各種語言在程序之間相互調用,使得編程更加靈活方便,能滿足多種復雜工況的要求。提供的以太網通訊接口,可以實現遠程編程與調試,滿足遠程控制中心對現場控制裝置控制流程的修改和在線維護。

3.網絡結構

整個輔控網絡采用模塊化工業交換機,其中主干網交換機冗余配置。采用多模光纜、工業級交換機建立工業以太環網,采用統一的網絡平臺和軟件平臺,來互連各個不同的輔助控制系統,實現外圍輔控系統相對集中控制。整個輔控網絡采用星環混合型結構,用以太環網連接各個輔控系統,并分成主干網和子環網。各輔控系統采用星型方式與主干網連接,主干網采用超級冗余環技術。當環網某一點發生故障,系統可以在<500ms的時間內恢復正常工作,并且配置冗余交換機,可以實現整個網絡具有多點容錯功能。

這樣,整個輔控網絡不僅具有環形網絡的切換快速、安全可靠的特點,還綜合了星形網絡多路交換、施工方便、擴展靈活的功能,提高了系統的可靠性和實時性。

4.系統功能

組態軟件采用NA-control,主要功能:

(1) 圖形化界面:保持與各子系統操作界面的一致性,顯示各子系統的工藝流程;

(2) 實時動態顯示:提供生產運行監控所需的測點實時數值及狀態;

(3) 趨勢:提供實時/歷史趨勢顯示和打印功能;

(4) 報警:具有彈出式的實時報警畫面和語音報警功能,可進行報警確認和報警打印,并具有報警歷史記錄功能;

(5) 操作記錄和事件記錄功能:按時間順序記錄系統啟動后的實時報警信息、報警歷史和應用程序運行列表,方便運行人員查詢和分析;

(6) 各輔助子系統界面快速切換;

(7) 統一的系統登錄界面,不同的安全級別和操作權限確保系統穩定運行。

火電廠輔控系統主界面如下圖所示