力控在热电控制系统的应用 ---林龙飞 中国石油林源炼油厂 工程师 热电厂改造前的控制系统为常规仪表控制，由于设备陈旧老化，造成了人工监测控制周期长，操作管理功能差。不能适应现代化管理的需要，通过利用两级计算机监控系统对热电厂系统进行改造，使该系统应用计算机技术、控制技术、通讯技术和CRT图形显示技术，完成巡检管理、参数显示、声光报警、历史记录、联锁保护、PID调节、报表打印、班组核算、线路自检等功能，在现场中得到了良好的应用。 系统简介 热电厂的生产控制系统主要包括脱盐水处理系统、锅炉控制系统和汽轮机控制系统等，其中锅炉设备是一个复杂的控制对象，主要输入变量是负荷、锅炉给水、燃料量、减温水、送风和引风等。主要输出变量是汽包水位、蒸汽压力、炉膛负压、过剩空气等，而锅炉的主要要求是供给合格的蒸汽，使锅炉发汽量适应负荷的需要，为此，生产过程的各个主要参数必须严格控制。而脱盐水处理的水质是否合格也严重影响了锅炉、汽轮机的生产是否能正常运行，这样必须有一套功能完善、高容错能力的控制系统。林源热电厂先后对两台锅炉、一台汽轮机采用了GE FANUC90-30 PLC做为控制站，脱盐水处理部分采用了OMRON C200E做为控制站，为了以后便于通过计算机管理和信息集成，操作站采用了力控监控组态软件。力控运行在Windows98/2000/NT下，它是一个集成的HMI系统。它提供的——可视化、控制、数据采集、数据存储使控制应用真正有效率。 系统配置 本套控制系统的脱盐水处理部分通过RS-485通讯方式与两台C200HE 进行双向通讯，锅炉汽轮机部分三台操作站分别RS-232与GE90-30 进行通讯。力控中的Draw是功能强大的人机界面组态工具。DB为分布式实时数据库，DB与Draw构成服务器/客户模式。各个网络结点上的DB通过网络服务程序可以构建成复杂的分布式网络应用系统。力控具有完备的I/O数据连接应用程序，支持各种I/O接口。本套控制系统采用的是OMRON的HOST LINK协议、GE的SNP协议来进行数据传输的。 控制过程 主要工作流程：锅炉补给水是由地下水经管网加热预处理后，进入阴阳离子交换器进行一级除盐后进入热网系统的。锅炉燃烧过程是燃料和空气按一定比例送入燃烧室燃烧，生成的热量传递给蒸汽，汇集到蒸汽母管。压力为一定的过热蒸汽，经负荷设备控制供给汽轮机发电设备。与此同时，燃烧过程中产生的烟气，除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，还经省煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气，最后经引风机送往烟囱，排放大气。 脱盐水的阴阳浮床的再生是一套顺序控制来完成的，操作分为计算机程序控制、手动控制、就地控制三种模式。力控完成对流量参数的累积、温度补偿、量程转换等。完成程序控制中的分步执行步骤。 锅炉是一个多输入、多输出且相互关联的控制对象，因输入变量与输出变量相互关联，如果蒸汽负荷发生变化，必将会引起汽包水位、蒸汽压力和过热蒸汽温度等变化。本控制系统主要将送风、炉膛负压、磨煤热风、汽包水位、汽包压力和主汽温度进行控制。 例如在汽包水位中，受控变量是汽包水位，操纵变量是给水流量。它主要考虑汽包内部的物料平衡，使给水量适应锅炉的蒸发量，维持汽包中水位在工艺允许范围内。因为维持它在给定范围内是保证锅炉、汽轮机安全运行的必要条件之一，是锅炉正常运行的重要指标。 汽包水位的动态特性 1、 蒸汽负荷对水位的影响，即干扰通道的动态特性。主要是在蒸汽量突然增加时，产生假水位现象。 2、 给水流量对水位的影响，即控制通道的动态特性。当给水时，汽包内的水温相差很大，所以给水量变化后，使汽包中汽泡含量减少，导致水位下降。 3、 锅炉排污、吹灰等对水位也有影响。 控制方法 基于汽包水位的特性，采用串级控制系统进行调节。 汽轮机的联锁保护通过PLC完成，操作站的力控监控软件配合PLC完成联锁保护的投入、报警、故障分析记录、复位，对PID的调节回路的无扰动切换等。 力控在操作站可自动完成历史趋势存储、班组报表生成打印、报警处理、班组核算等功能，完全满足了工艺的需求。 历史趋势画面功能是记录和显示各个参数任意时间的值，并可根据需要设定这些历史数据和趋势保存时间，这极大方便技术人员，对每个参数在一定时间所发生波动有了可查之处。另外当发生生产事故时，可根据趋势查出发生时间、发生时各参数的值，这样便于查出事故原因。平时可以观察参数的稳定性。 力控的报警功能是记录报警位号、大小及时间，当超限、发生事故等情况时发生报警，可以用声音、语音和颜色变化等表示报警提示操作人员，保证了生产的安全运行。 报表打印是对各个参数在一天或几天之内以一定间隔时间为准的，把这些值以一定格式打印出来。这就减少操作售货员用笔填写报表，即方便准确。可以对报表打印进行定时间打印。 通过力控与PLC组成两级计算机控制网络，能更好的发挥PLC和工控机各自的优点，能更好的发挥PLC和工控机各自的优点，能够使系统更加安全、可靠、同时开放性、分布式的网络能充分利用网络资源。该系统投用以来，性能稳定可靠。