摘要：本文主要介紹NT6000 DCS控制系統(tǒng)在江陰蘇龍熱電有限公司#3、#4機(jī)組及公用系統(tǒng)改造的應(yīng)用實(shí)例。
關(guān)鍵詞： 分散控制系統(tǒng)(DCS);NT6000;改造。
一、引言
火力發(fā)電是現(xiàn)代社會(huì)電力發(fā)展的主力軍， 江陰蘇龍發(fā)電有限公司地處江陰市夏港鎮(zhèn)，公司安裝六臺(tái)燃煤發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量121.5萬(wàn)千瓦，年發(fā)電量可達(dá)80億千瓦時(shí)。二期工程建設(shè)兩臺(tái)14萬(wàn)千瓦國(guó)產(chǎn)發(fā)電機(jī)組于2003年投產(chǎn)發(fā)電，全廠機(jī)組廣泛的采用了DCS控制系統(tǒng)，二期#3、4機(jī)組制系統(tǒng)采用歐陸公司NETWORK6000系統(tǒng)，上位機(jī)采用FIX軟件，操作員站系統(tǒng)為WINDOWS NT。
隨著技術(shù)的發(fā)展和控制要求的不斷提升，歐陸NETWORK6000在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、操作響應(yīng)速度、控制器容量等使用維護(hù)方面的指標(biāo)漸漸顯得有些落后。最新的NT6000分散控制系統(tǒng)在繼承老產(chǎn)品穩(wěn)定可靠的基礎(chǔ)上，可靠和易用性指標(biāo)有了全面的提升，能適應(yīng)機(jī)組各種運(yùn)行工況的要求,確保機(jī)組安全、高效運(yùn)行。做到適用性，可靠性，運(yùn)行性能好和易于維修。
二、項(xiàng)目概況
項(xiàng)目改造對(duì)象為二期兩臺(tái)(#3機(jī)組、#4機(jī)組)14萬(wàn)千瓦機(jī)組，該機(jī)組主要設(shè)備情況如下：
● 鍋爐：型號(hào)為SG—435/13.7-M768系上海鍋爐廠有限公司制造的超高壓，單汽包、一次中間再熱，自然循環(huán)煤粉爐。
● 汽機(jī)： N135-13.24/535/535上海汽輪機(jī)有限公司;
● 發(fā)電機(jī)：QFS-140-2，雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī);
DCS改造項(xiàng)目的范圍涉及數(shù)據(jù)采集、處理和監(jiān)視系統(tǒng)(DAS)、模擬量控制系統(tǒng)(MCS)、順序控制系統(tǒng)(SCS) 、爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)(FSSS)、汽機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)系統(tǒng)(DEH)、汽機(jī)本體保護(hù)系統(tǒng)(ETS)以及與其它控制系統(tǒng)的接口功能實(shí)現(xiàn);此外還需實(shí)現(xiàn)新系統(tǒng)與原機(jī)組SIS系統(tǒng)的連接。
本項(xiàng)目是NT6000 DCS系統(tǒng)在大容量燃煤機(jī)組上的典型應(yīng)用。
三、NT6000控制系統(tǒng)特點(diǎn)
南京科遠(yuǎn)公司經(jīng)過(guò)十余年的技術(shù)積累，引進(jìn)消化吸收國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，并結(jié)合國(guó)內(nèi)自動(dòng)化需求，開(kāi)發(fā)出了新一代NT6000分散控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用高起點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，吸取了國(guó)外眾多同類系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn), 融合了當(dāng)今最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)與通訊技術(shù)，以高速、可靠、開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)和功能強(qiáng)大的控制器為基礎(chǔ);軟、硬件都采用了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或主流工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，易于升級(jí)，使用方便、靈活。可解決多變量、非線性、滯后性等復(fù)雜對(duì)象的控制難題，提供完整的現(xiàn)場(chǎng)總線、虛擬DCS、信息化的解決方案，有效提升工業(yè)自動(dòng)化和信息化水平。
NT6000分散控制系統(tǒng)主要技術(shù)特點(diǎn)
1、控制器采用軍工級(jí)PowerPC芯片，主備控制器同時(shí)運(yùn)算，冗余I/O分支相互隔離;
2、物理隔離的冗余工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都具有兩個(gè)獨(dú)立網(wǎng)口，雙網(wǎng)同時(shí)工作，在接受端進(jìn)行數(shù)據(jù)過(guò)濾，網(wǎng)絡(luò)的冗余切換時(shí)間等于零;完全對(duì)等的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用基于組播技術(shù)的控制器主動(dòng)發(fā)送機(jī)制，控制器具有確定的數(shù)據(jù)服務(wù)任務(wù)，負(fù)荷恒定，操作響應(yīng)周期小于700ms，運(yùn)行更可靠;
3、所有組件采用堅(jiān)固的鋁合金封裝，符合電磁兼容EMC三級(jí)標(biāo)準(zhǔn);機(jī)柜中所有組件均采用標(biāo)準(zhǔn)、模塊式結(jié)構(gòu)，取消柜內(nèi)接線;
4、圖紙化組態(tài)方式，組態(tài)結(jié)果直接以SAMA圖輸出，不需重復(fù)繪制邏輯圖、SAMA圖;
5、豐富的熱工自動(dòng)化專業(yè)控制模塊，自定義模塊功能，為熱控工程師提供有力的工具和廣闊的舞臺(tái)。
6、維護(hù)方便，所有組態(tài)界面均為中文，組態(tài)方式所見(jiàn)即所得，報(bào)警、報(bào)表等功能使用簡(jiǎn)單可靠;系統(tǒng)可擴(kuò)展性強(qiáng)。
四、NT6000控制系統(tǒng)配置情況
項(xiàng)目采用NT6000 DCS系統(tǒng)，下位機(jī)為KM950控制器，上位機(jī)使用Kview軟件。單元機(jī)組采用兩層客戶站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，單元機(jī)組與公用系統(tǒng)采用三層交換機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問(wèn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)#3機(jī)組、#4機(jī)組物理間隔離。項(xiàng)目共配置機(jī)柜55只，其中本地機(jī)柜44只(單元機(jī)組36只、DEH 6只、循泵 2只);遠(yuǎn)程柜7只(發(fā)電機(jī)IO 2只、定排 2只、循泵 2只、化水 1 只);主機(jī)柜4只。配置DPU 31對(duì)，操作員站17臺(tái)(不包含后增補(bǔ)4臺(tái))。項(xiàng)目使用KM631A與東大金智電氣保護(hù)裝置、脫硫歐陸T940系統(tǒng)通訊，化水使用KM631A兩端主從通訊，通過(guò)eNetOPC，使用SyncMB、Agent軟件與廠內(nèi)SIS等通訊。
#3、4機(jī)組DCS、DEH系統(tǒng)改造采用合適的冗余配置、組態(tài)和診斷至卡件級(jí)的自診斷功能, 使其具有高度的可靠性和可控性，系統(tǒng)的監(jiān)視、報(bào)警和自診斷功能應(yīng)高度集中在LCD上顯示，并能在打印機(jī)上打印,控制，報(bào)警，監(jiān)視和保護(hù)等的基本功能應(yīng)在功能上和物理上分散，以便一種功能故障而不致引起其它功能的故障，應(yīng)特別注意保護(hù)功能的獨(dú)立性，以保證電廠人員和設(shè)備的安全，要求DCS能適應(yīng)機(jī)組各種運(yùn)行工況的要求,確保機(jī)組安全、高效運(yùn)行。做到適用性，可靠性，運(yùn)行性能好和易于維修。
五、改造方案
1、原歐陸系統(tǒng)構(gòu)造說(shuō)明
(1)現(xiàn)場(chǎng)#3、4機(jī)電子設(shè)備分為兩個(gè)位置布置，分別是主控制室及電子設(shè)備間，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分為DCS系統(tǒng)網(wǎng)及DCS控制網(wǎng)，兩網(wǎng)絡(luò)之間采用一組服務(wù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，即服務(wù)器讀取控制網(wǎng)的監(jiān)控對(duì)象數(shù)據(jù)后，發(fā)布到系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中各操作站;同時(shí)操作站操作指令數(shù)據(jù)再通過(guò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到服務(wù)器后，再經(jīng)由控制網(wǎng)絡(luò)作用到監(jiān)控對(duì)象上。
歐陸系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置圖
(2)歐陸系統(tǒng)配置
系統(tǒng)配置53對(duì)T103控制器，10對(duì)T940控制器，22只控制機(jī)柜(公用2只)，遠(yuǎn)程柜7只(循環(huán)水2只、化學(xué)水1只、發(fā)電機(jī)2只、定排2只) 。
#3、4機(jī)組+公用+SOE：8844點(diǎn)。
(3)人機(jī)接口配置
DCS和DEH系統(tǒng)人機(jī)接口一共配置包括10套操作站、1套值長(zhǎng)站、2套接口站、4套數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、2套工程師站。
2、NT6000系統(tǒng)配置方案
系統(tǒng)改造重新對(duì)人機(jī)界面、機(jī)柜、IO測(cè)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行配置，方案如下：
(1) 人機(jī)界面
取消原來(lái)#3、4機(jī)組DCS服務(wù)器，增加2臺(tái)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，用于數(shù)據(jù)的記錄分析，及報(bào)表軟件安裝，分別放置在#3、4機(jī)組的工程師站臺(tái)內(nèi)。所有操作員站都是全功能操作員站，通過(guò)軟件閉鎖的方式分成各個(gè)相關(guān)的功能區(qū)。操作員站具有顯示管理功能，可以顯示系統(tǒng)總貌，分組顯示、回路顯示、報(bào)警顯示、系統(tǒng)狀態(tài)顯示、用戶定義的生產(chǎn)流程動(dòng)態(tài)顯示、相關(guān)參數(shù)顯示等。同時(shí)可進(jìn)行操作信息、系統(tǒng)狀態(tài)信息、生產(chǎn)記錄信息和統(tǒng)計(jì)報(bào)表等的打印。值長(zhǎng)站具有與操作員站的功能，通過(guò)值長(zhǎng)站口令確保其只有查詢的權(quán)限，而不能進(jìn)行任何修改。
(2)機(jī)柜的改造配置方案
本次改造機(jī)柜尺寸仍使用原機(jī)柜尺寸機(jī)柜，為保持原來(lái)的電纜長(zhǎng)度不變，機(jī)柜正面放置3個(gè)IO分支，機(jī)柜背面不放置IO分支而放置兩列端子排，與現(xiàn)有的端子排排列相同，再由柜內(nèi)接線實(shí)現(xiàn)卡件端子到兩側(cè)端子排的連接。使用以上方式，現(xiàn)場(chǎng)電纜不需要變動(dòng)、加長(zhǎng)。
(3)DPU及IO點(diǎn)的配置
由于各機(jī)柜內(nèi)測(cè)點(diǎn)已經(jīng)固定，且為適應(yīng)此次改造對(duì)應(yīng)的信號(hào)電纜及范圍不變的原則，
本次改造DPU配置(#3、4機(jī)組+公用)共計(jì)32對(duì)，具體分配如下：
● 單臺(tái)機(jī)組鍋爐配置7對(duì)KM950控制器;
● 單臺(tái)機(jī)組汽機(jī)配置6對(duì)KM950控制器;
● 單臺(tái)機(jī)組電氣配置1對(duì)KM950控制器;
● 公用配置4對(duì)KM950控制器;
● NT6000 DCS系統(tǒng)I/O測(cè)點(diǎn)共配置9136點(diǎn)。
(4)網(wǎng)絡(luò)的配置
NT6000 DCS系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)為冗余eNET網(wǎng)，交換機(jī)均采用工業(yè)級(jí)管理型以太網(wǎng)交換機(jī)。用于連接分散處理單元DPU、工程師站、操作員站等，完成各站的通訊和數(shù)據(jù)交換，傳輸速率100Mbps。任一操作員站和工程師站都有數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)能力，任一臺(tái)操作員站和工程師站故障均不影響其他操作站的正常工作。
DCS機(jī)柜與循環(huán)水的遠(yuǎn)程機(jī)柜由網(wǎng)線連接改為光纜連接，提高系統(tǒng)的可靠性。
NT6000 系統(tǒng)配置圖
六、改造效果
七、結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)升級(jí)改造成NT6000系統(tǒng)，系統(tǒng)的可靠性提高、維護(hù)簡(jiǎn)單，直接降低DCS的維護(hù)成本。該項(xiàng)目自投運(yùn)以來(lái)，NT6000系統(tǒng)的硬件、軟件運(yùn)行狀況均良好，各種控制功能完善，自動(dòng)控制效果良好，較好的使用效果贏得了用戶的高度贊揚(yáng)。
（轉(zhuǎn)載）
