JX-300XP DCS控制系統(tǒng)在大型水泥純低溫余熱電站的應(yīng)用

浙江中控技術(shù)有限公司謝富奎張竹南楊魯江浙江紅獅水泥股份有限公司曲先強(qiáng) · 2007-04-30 00:00

1.引言
浙江紅獅水泥股份有限公司2×7.5MW純低溫余熱電站由2×2500t/d線的4臺(tái)余熱鍋爐、1×5000t/d線的2臺(tái)余熱鍋爐和2臺(tái)7.5MW汽輪發(fā)電機(jī)組等設(shè)備組成，其DCS控制系統(tǒng)采用浙江中控技術(shù)有限公司JX-300XP系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，并由浙江中控承擔(dān)DCS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試工作，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程通訊、自動(dòng)控制、集中操作等功能要求。

2．WebField JX-300XP DCS
JX-300XP DCS的基本組成包括工程師站（ES）、操作站（OS）、控制站（CS）和通訊網(wǎng)絡(luò)SCnet II。在通訊網(wǎng)絡(luò)上掛接通信接口單元(CIU)可實(shí)現(xiàn)JX-300XP DCS 與PLC等數(shù)字設(shè)備的連接；通過(guò)多功能計(jì)算站（MFS）和相應(yīng)的應(yīng)用軟件AdvanTrol-PIMS可實(shí)現(xiàn)與企業(yè)管理計(jì)算機(jī)網(wǎng)的信息交換，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的管理、控制全集成綜合自動(dòng)化。JX-300XP DCS覆蓋了大型集散控制系統(tǒng)的安全性、冗余功能、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展功能、集成的用戶界面及信息存取功能，系統(tǒng)規(guī)模變換靈活，可以實(shí)現(xiàn)從一個(gè)單元的過(guò)程控制，到全廠范圍的自動(dòng)化集成。
JX-300XP DCS控制網(wǎng)絡(luò)SCnet II連接工程師站、操作站、控制站和通訊處理單元。通訊網(wǎng)絡(luò)采用總線形或星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，遵循開(kāi)放的TCP/IP協(xié)議和IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)。SCnet II采用1：1冗余的工業(yè)以太網(wǎng)，TCP/IP的傳輸協(xié)議輔以實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)故障診斷。其特點(diǎn)是可靠性高、糾錯(cuò)能力強(qiáng)、通信效率高。SCnet II真正實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)的開(kāi)放性和互聯(lián)性。通過(guò)配置交換器（SWITCH），操作站之間的網(wǎng)絡(luò)速度達(dá)100Mdps，而且可以接多個(gè)SCnet II子網(wǎng)，形成一種組合結(jié)構(gòu)。

3．DCS控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
根據(jù)天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)方案，該項(xiàng)目分成以下工段：一線窯頭和窯尾余熱鍋爐，二線窯頭和窯尾余熱鍋爐，三線窯頭和窯尾余熱鍋爐，化學(xué)水處理系統(tǒng)，冷卻水處理系統(tǒng)，1#汽機(jī)發(fā)電機(jī)油處理系統(tǒng)，2#汽機(jī)發(fā)電機(jī)油處理系統(tǒng)。根據(jù)此方案，DCS系統(tǒng)配置兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站：1#站控制本地連接1#汽機(jī)發(fā)電機(jī)油處理系統(tǒng)I/O信號(hào)，控制站下接四個(gè)遠(yuǎn)程I/O機(jī)柜，分別連接一線窯頭、窯尾、二線窯頭、窯尾余熱鍋爐I/O信號(hào)；2#站控制本地連接2#汽機(jī)發(fā)電機(jī)油處理系統(tǒng)、化學(xué)水處理系統(tǒng)、冷卻水處理系統(tǒng)I/O信號(hào)，控制站下接二個(gè)遠(yuǎn)程I/O機(jī)柜，分別連接三線窯頭和窯尾余熱鍋爐I/O信號(hào)。
1．根據(jù)DCS系統(tǒng)的控制站配置原則，采用入圖1系統(tǒng)配置：

2．I/O信號(hào)統(tǒng)計(jì)如下表：

信號(hào)類(lèi)型		公用控制站	1#窯尾遠(yuǎn)程站(SP)	1#窯頭遠(yuǎn)程站(AQC)	2#窯尾遠(yuǎn)程站(SP)	2#窯頭遠(yuǎn)程站(AQC)	3#窯尾遠(yuǎn)程站(SP)	3#窯頭遠(yuǎn)程站(AQC)
AI	4～20mA	110	13	15	13	15	15	20
RTD	Pt100	66	2	3	2	3	2	3
TT	K	0	4	5	4	5	8	5
AO	4~20mA	17	0	2	0	2	0	2
DI	無(wú)源干觸點(diǎn)	440	19	25	19	25	19	25
DO	無(wú)源干觸點(diǎn)	191	7	10	7	10	7	10
合計(jì)		824	45	60	45	60	51	65

在上表中，AI表示模擬量輸入，AO表示模擬量輸出，DI表示開(kāi)關(guān)量輸入，DO表示開(kāi)關(guān)量輸出，RTD表示Pt100熱電阻，TT表示Pt100熱電偶。

3．系統(tǒng)構(gòu)成與通訊

整個(gè)DCS系統(tǒng)由中央控制室設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備及配套軟件包共同組成。

中央控制室設(shè)備由一臺(tái)工程師站(ENG130)，四臺(tái)操作員站(OS131~OS134)，兩臺(tái)打印機(jī)(PD1、PD2)組成?，F(xiàn)場(chǎng)控制站設(shè)備包括控制站(CS1和CS2) 、輔助機(jī)柜(AC1)和六臺(tái)遠(yuǎn)程機(jī)柜，遠(yuǎn)程I/O之間全部采用光纜連接。

異構(gòu)系統(tǒng)通訊：采用CDT協(xié)議與發(fā)電機(jī)綜合保護(hù)裝置進(jìn)行通訊。

4．系統(tǒng)特點(diǎn)

4.1高度的穩(wěn)定性

JX-300XP系統(tǒng)經(jīng)受了水泥廠各種工況與工藝條件的嚴(yán)酷考驗(yàn)。

4.2冗余的功能

主控器,電源,通訊設(shè)備全部熱備冗余，在線分散硬件故障造成的危險(xiǎn)。

4.3AI和DI卡件的特殊設(shè)計(jì)

水泥廠的220VAC信號(hào)在長(zhǎng)線輸送時(shí),線路的感應(yīng)干擾極大；并且水泥廠大量應(yīng)用變頻器、高壓設(shè)備等強(qiáng)干擾源,由于DI卡件進(jìn)行了抗干擾性特殊加工與設(shè)計(jì)，可有效地克服現(xiàn)場(chǎng)的強(qiáng)烈干擾；AI卡件信號(hào)點(diǎn)點(diǎn)隔離設(shè)計(jì), 有效克服了“串?dāng)_“。

4.4 先進(jìn)的控制語(yǔ)言

上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)控制語(yǔ)言，完全遵守國(guó)際IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)系統(tǒng)提供全中文集成化圖形界面組態(tài)工具，實(shí)現(xiàn)了水泥生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化控制與安全操作。軟件設(shè)計(jì)規(guī)范化、接口靈活、升級(jí)方便，基于工程實(shí)施經(jīng)驗(yàn)生成的水泥生產(chǎn)過(guò)程專用控制模塊可以很好滿足水泥生產(chǎn)過(guò)程中的各種特殊要求。

4．DCS系統(tǒng)操作界面
1.DCS操作主畫(huà)面如下:

圖2.窯頭和窯尾余熱鍋爐

圖3.汽機(jī)和發(fā)電機(jī)

圖4.化學(xué)水和冷卻水

圖5.汽機(jī)油系統(tǒng)

2.DCS控制方案
2.1電機(jī)的控制方案
主要是通過(guò)基本模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)控制,常用到的電機(jī)控制模塊主要有以幾種:MOTOR(普通電機(jī)模塊), ZF_MOTOR(正反轉(zhuǎn)帶限位模塊),PAT(模擬量反饋開(kāi)關(guān)量驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥模塊), MOTOR-B(變頻電機(jī)模塊)。
MOTOR模塊控制設(shè)備有：普通的電機(jī),鏈運(yùn)機(jī)，振打機(jī)等。
MOTOR_ZF模塊控制的主要設(shè)備有：循環(huán)水泵出口閥等。
PAT模塊控制的主要設(shè)備有：窯頭和窯尾余熱鍋爐進(jìn)出口調(diào)節(jié)閥等。
MOTOR-B模塊控制的主要設(shè)備有：循環(huán)水泵, 鍋爐給水泵等。
2.2 汽機(jī)DEH505的控制方案
主要是通過(guò)電液505驅(qū)動(dòng)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)汽機(jī)開(kāi)停機(jī)聯(lián)鎖解所控制。
2.3回路的控制方案
采用單回路,主要有:汽包水位的自動(dòng)控制,鍋爐給水壓力控制等。

4.結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)項(xiàng)目各方的共同努力和緊密配合, 浙江紅獅水泥股份有限公司2×7.5MW純低溫余熱電站DCS系統(tǒng)自2007年1月正式投入運(yùn)行,JX-300XP系統(tǒng)穩(wěn)定,控制效果良好,各項(xiàng)工藝技術(shù)指標(biāo)均正常,發(fā)電質(zhì)量穩(wěn)定,為業(yè)主帶來(lái)了很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
迄今為止，中控已憑借完善的解決方案和豐富的工程實(shí)施經(jīng)驗(yàn)成功實(shí)施了近百個(gè)水泥余熱發(fā)電項(xiàng)目，客戶廣泛分布于浙江、江蘇、江西、安徽、湖南、河南、山西、四川、福建等省。中控期待為更多企業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和完善的服務(wù)，幫助企業(yè)提升經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

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