摘要：
本文介紹了ROCKWELL公司的ProcessLogix系列分散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)、基本功能、硬件結(jié)構(gòu)、軟件構(gòu)成及其在大連西咀熱力有限公司新建工程2×15MW汽輪發(fā)電機(jī)組上的應(yīng)用，完成DAS、SCS、MCS、FSSS、ETS等系統(tǒng)功能。
摘要：
ProcessLogix；Logix；ControlNet ProcesssLogix System’s Application in Power Plant Abstract: The ProcessLogix series distributed control system is introduced in this paper. Include it’s character, basic function, hardware and software structure. This system is used in a 2X15MW power plant of DaLan XiZui. In this project, DAS, SCS, MCS,FSSS and ETS are achieved.ProcessLogix；Logix；ControlNet
大連西咀熱電力有限公司主設(shè)備三臺(tái)四川鍋爐廠生產(chǎn)的CG－130/5.30-M1型、自然循環(huán)、四角切圓、懸浮燃燒煤粉爐，每臺(tái)鍋爐配2套鋼球磨，采用中儲(chǔ)式、乏氣送粉的方式。同時(shí)選用兩臺(tái)哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的C15-4.7/1.27型、沖動(dòng)式汽輪機(jī)組。
機(jī)組控制系統(tǒng)為美國(guó)ROCKWELL公司的ProcessLogix分散控制系統(tǒng)。進(jìn)入DCS系統(tǒng)的控制包括：(1)數(shù)據(jù)采集和處理監(jiān)視系統(tǒng)(DAS)；(2)模擬量控制系統(tǒng)(MCS)；(3)機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)(CCS)；(4)輔機(jī)順序控制系統(tǒng)(SCS)；(5)鍋爐爐膛安全監(jiān)視系統(tǒng)(FSSS)；(6)汽輪機(jī)危急遮斷系統(tǒng)(ETS)
1 系統(tǒng)概述
1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
ProcessLogix是ROCKWELL公司新推出的基于Logix平臺(tái)的過(guò)程控制系統(tǒng)[1]。ProcessLogix系統(tǒng)是由現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)網(wǎng)絡(luò)(FLEXBUS)、過(guò)程級(jí)網(wǎng)絡(luò)(CONTROLNET)和管理級(jí)網(wǎng)絡(luò)(ETHERNET)組成的3級(jí)網(wǎng)絡(luò)集散控制系統(tǒng)。每級(jí)網(wǎng)絡(luò)都實(shí)現(xiàn)雙冗余。ControlNet基礎(chǔ)技術(shù)是由Rockwell Automatiom公司研發(fā)的。具有以下特點(diǎn)[2]：
在單根電纜上支持兩種信息傳遞，一種是對(duì)時(shí)間有嚴(yán)格要求，另一種是對(duì)時(shí)間無(wú)要求的信息發(fā)送和程序上/下載。
采用新的通信模式，以生產(chǎn)者/客戶(hù)的模式取代了傳統(tǒng)的源/目的的模式。它支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信，而且允許同一時(shí)間向多個(gè)設(shè)備通信。
可使用同軸電纜，長(zhǎng)度可達(dá)6km，可尋址節(jié)點(diǎn)最多99個(gè)，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間最長(zhǎng)距離達(dá)1000米。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可采用總線型、樹(shù)狀和星型。
具有安裝簡(jiǎn)單、擴(kuò)展方便及介質(zhì)冗余、本質(zhì)安全、良好診斷功能等優(yōu)點(diǎn)。
ControlNet網(wǎng)絡(luò)傳輸速度為5Mbit/s。實(shí)時(shí)I/O、控制器互鎖、對(duì)等報(bào)文傳輸以及編程操作都可以在同一條ControlNet鏈路上實(shí)現(xiàn)。ControlNet本質(zhì)上的確定性可以確保數(shù)據(jù)何時(shí)發(fā)送，其可重復(fù)的性能確保網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)間不會(huì)隨網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的添加或刪除而改變。網(wǎng)上掛有服務(wù)器、工作站、打印機(jī)等，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸速度為10 Mbit／s。管理網(wǎng)上的服務(wù)器、工作站協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)過(guò)程的監(jiān)視、控制、報(bào)警、信息的管理和維護(hù)工作。管理級(jí)網(wǎng)絡(luò)與過(guò)程控制級(jí)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)以太網(wǎng)卡和1784－PCIC網(wǎng)卡與服務(wù)器連接。
1.2 系統(tǒng)硬件
針對(duì)本工程的需要，整套系統(tǒng)設(shè)置系統(tǒng)配置6對(duì)冗余的CPM、兩臺(tái)服務(wù)器和八臺(tái)操作員站。分別實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐、汽輪機(jī)和公用系統(tǒng)的控制。另外設(shè)置一個(gè)LM55PLC控制器進(jìn)行SOE數(shù)據(jù)采集。具體體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。
1.3 系統(tǒng)特點(diǎn)
ROCKWELL的Logix體系結(jié)構(gòu)通過(guò)集成DCS的過(guò)程控制和PLC的離散/順序控制提供第一個(gè)混合控制系統(tǒng)。對(duì)于那些高度集成的模擬過(guò)程應(yīng)用來(lái)說(shuō)，您可以使用Process Logix系統(tǒng)，直接利用預(yù)先組態(tài)的系統(tǒng)參數(shù)，而且馬上可用，不需要額外的集成和編程?；蛘邔?duì)于那些高度自由定義的應(yīng)用需求，高度的調(diào)節(jié)功能以及大量的離散控制，您可以使用Control Logix 控制器。這一技術(shù)的關(guān)鍵在于Logix包含網(wǎng)絡(luò)通訊、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和控制技術(shù)等各方面的功能。他具有以下的特點(diǎn)：
1、無(wú)縫聯(lián)接
保證不同/多個(gè)logix控制器之間或者與現(xiàn)有的基于PLC的系統(tǒng)之間的方便集成。在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上的用戶(hù)可以透明地向其它網(wǎng)絡(luò)上的程序控制器發(fā)送消息或從其它網(wǎng)絡(luò)上的程序控制器接收消息。
２、快速
Logix體系結(jié)構(gòu)提供在背板上或控制器之間的高速數(shù)據(jù)交換，成為一個(gè)高速的控制平臺(tái)。
3、規(guī)模靈活
提供一種模塊化的控制方法。當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模增加時(shí)可以通過(guò)添加控制器和通訊模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。您可以在同一個(gè)機(jī)架上安裝不同類(lèi)型的控制器，可以根據(jù)您的應(yīng)用的需求來(lái)選擇控制器的選擇。
4、集成
建立一個(gè)平臺(tái)來(lái)集成多種技術(shù)，包括順序控制、運(yùn)動(dòng)控制、傳動(dòng)控制以及過(guò)程應(yīng)用。
5、緊湊
滿(mǎn)足許多應(yīng)用的要求，特別是高度分布的，及空間有限的控制應(yīng)用。不同于其它控制系統(tǒng)，Logix系統(tǒng)的基礎(chǔ)是開(kāi)放結(jié)構(gòu)的概念，它自動(dòng)地使您能夠：
不需要控制器即可以橋接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)。
對(duì)機(jī)器架中的控制器，I/O模塊，或通訊模塊的數(shù)量和類(lèi)型進(jìn)行任意組合或排放。
對(duì)大多數(shù)模塊來(lái)說(shuō)都可以帶電插拔，不影響系統(tǒng)中的其它模塊。
對(duì)于高速的運(yùn)動(dòng)控制和離散控制來(lái)說(shuō)，您可以把Control Logix集成到Process Logix系統(tǒng)中，不需要任何網(wǎng)關(guān)或特殊的接口模件。
1.4 系統(tǒng)軟件
ProcessLogix系統(tǒng)的軟件具有很好的二次開(kāi)發(fā)功能。主要由以下幾個(gè)部分組成：
系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)程序DbAdmin：負(fù)責(zé)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)；可以方便地進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)和管理，并設(shè)置有相應(yīng)的安全級(jí)別。
圖形組態(tài)程序DisplayBuilder：操作員圖形顯示界面組態(tài)；該系統(tǒng)為用戶(hù)提供很好的二次開(kāi)發(fā)接口，用戶(hù)可以應(yīng)用VBscript 和OPC技術(shù)開(kāi)發(fā)出自己的應(yīng)用程序。
操作員圖形顯示程序Station：操作員圖形顯示界面，操作員操作；該程序集成了操作員站的全部功能，并具有系統(tǒng)級(jí)參數(shù)的設(shè)置。通過(guò)相應(yīng)的設(shè)置，可以方便地實(shí)現(xiàn)報(bào)警、趨勢(shì)、成組等功能。
控制策略組態(tài)程序ControlBuilder：控制策略組態(tài)（包括連續(xù)控制和邏輯控制），在線監(jiān)視。以順序功能塊的形式進(jìn)行組態(tài)，可以在線修改參數(shù)，方便工程實(shí)施。在功能組態(tài)中也提供以Vbscript為手段的二次開(kāi)發(fā)。系統(tǒng)功能進(jìn)一步加強(qiáng)。
2 系統(tǒng)功能
本工程的ProcessLogix系統(tǒng)控制功能包括機(jī)組數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)、輔機(jī)順序控制系統(tǒng)(SCS)、機(jī)組自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)（MCS）、爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）、汽輪機(jī)危急遮斷系統(tǒng)(ETS)等。
2.1 DAS系統(tǒng)
DAS系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下功能：
監(jiān)視工況，系統(tǒng)組態(tài)了鍋爐模擬圖36 幅，汽機(jī)模擬圖16幅，操作員可通過(guò)這些畫(huà)面的顯示和報(bào)警提示進(jìn)行機(jī)組工況監(jiān)視。
生成報(bào)表。報(bào)表有定時(shí)報(bào)表和召喚報(bào)表等形式。報(bào)表由EXCEL生成。
歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與檢索，歷史趨勢(shì)記錄，事故追憶。
2.2 輔機(jī)順序控制系統(tǒng)(SCS)
輔機(jī)順序控制系統(tǒng)(SCS)包括電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)門(mén)、氣動(dòng)門(mén)、風(fēng)煙擋板等功能組操作和輔機(jī)聯(lián)鎖等。各功能組間可具有聯(lián)鎖關(guān)系。各設(shè)備啟?？刂朴新?lián)鎖關(guān)系的，設(shè)計(jì)有程序啟動(dòng)、程序停止邏輯和單獨(dú)操作，可在運(yùn)行操作中選擇自動(dòng)程序啟、?？刂品绞?，也可選擇手動(dòng)各個(gè)設(shè)備單獨(dú)啟、停控制方式。沒(méi)有聯(lián)鎖關(guān)系的，設(shè)計(jì)為單獨(dú)操作。運(yùn)行人員對(duì)順序控制設(shè)備的操作在操作員站上進(jìn)行，不設(shè)常規(guī)的后備硬手操。操作員站上可顯示被控設(shè)備啟停及其過(guò)程中的狀態(tài)、啟動(dòng)條件和故障報(bào)警等信息。
2.3 機(jī)組自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)(MCS)
機(jī)組自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括以下系統(tǒng)：鍋爐給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)、送風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、一次風(fēng)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)、爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)、過(guò)熱汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)、燃油壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、磨煤機(jī)負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)、磨煤機(jī)負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)、磨煤溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、連排擴(kuò)容器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)、軸封壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)(、除氧器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)和除氧器壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。MCS系統(tǒng)有手動(dòng)和自動(dòng)兩種運(yùn)行方式。手動(dòng)方式時(shí)，控制輸出由運(yùn)行人員直接設(shè)定。自動(dòng)方式時(shí)，控制輸出由被控量的設(shè)定值與實(shí)際值的偏差經(jīng)控制運(yùn)算得出。運(yùn)行人員通過(guò)操作員站對(duì)MCS系統(tǒng)進(jìn)行操作，無(wú)后備手操。系統(tǒng)故障時(shí)，MCS系統(tǒng)將自動(dòng)切換到手動(dòng)方式。系統(tǒng)出現(xiàn)報(bào)警或條件不滿(mǎn)足時(shí)，不能投入自動(dòng)。
2.4 爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)(FSSS)
爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)FSSS是現(xiàn)代大型火電機(jī)組必備的安全監(jiān)控系統(tǒng)，由公用控制邏輯、燃油控制邏輯、燃煤控制邏輯組成，完成鍋爐安全保護(hù)、油泄漏試驗(yàn)、爐膛吹掃、油層啟?？刂?、煤層啟?？刂?、油路閘閥控制、回油閥控制、火檢冷卻風(fēng)機(jī)控制、風(fēng)門(mén)擋板控制以及與其他系統(tǒng)的連鎖保護(hù)等功能。
2.5 汽輪機(jī)危急遮斷系統(tǒng)(ETS)
汽輪機(jī)危急遮斷系統(tǒng)ETS是為了保證在機(jī)組出現(xiàn)油壓低或真空低等故障而需要立即停機(jī)時(shí)，快速泄去保安油，關(guān)閉自動(dòng)主汽門(mén)。切斷供汽，停止汽輪機(jī)運(yùn)行。本次工程中沒(méi)有專(zhuān)用的ETS裝置，ETS功能完全由DCS系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)。
3 結(jié)束語(yǔ)
大連西咀熱力有限公司新建2X15MW工程是ROCKWELL公司的ProcessLogix分散控制系統(tǒng)首次用于電廠控制系統(tǒng)。但其穩(wěn)定的系統(tǒng)運(yùn)行，強(qiáng)大的軟件功能，可靠的硬件質(zhì)量和友好的人機(jī)界面，已經(jīng)得到用戶(hù)的認(rèn)可。通過(guò)機(jī)組的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行考驗(yàn)和多臺(tái)機(jī)組的應(yīng)用表明，ProcessLogix完全能滿(mǎn)足火力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的控制要求。
參考文獻(xiàn)：
[1] ProcesssLogix user’s manual-----KnowledgeBuilder
[2] 王常力、羅安，分布式控制系統(tǒng)（DCS）設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例，北京電子工業(yè)出版社2005
