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案例頻道 作者簡介：許洪升（1972-），男，浙江富陽人，工程師，長期從事火電廠熱工檢修及技術管理工作。
關鍵詞：除灰；PLC；脫硫；DCS；一體化
Keywords: Ash Handling System；PLC；Flue Gas Desulfurization System；DCS；integrative
長興發電有限公司裝機總容量1200MW，分二期建設完成。一期2×300MW國產燃煤發電機組于2003年5月22日竣工投產，二期2×300MW國產燃煤發電機組并同步建設全廠石灰石－石膏濕法脫硫裝置，于2006年5月31日建成投產。一期單元機組及主機公用DCS為ABB公司Symphony 5.0系統，二期單元機組及主機公用DCS為新華公司XDPS6.0系統。一期、二期氣力除灰公用均為AB1756系列PLC產品，全廠脫硫采用一套新華公司XDPS6.0系統。
2 一期、二期除灰公用及全廠脫硫網絡簡介
2.1一期、二期除灰公用系統
以二期#3、4爐除灰公用系統為例，兩爐共用一套AB PLC系統，配置一對冗余CPU，根據生產區域地理位置不同分別設置了遠程站。具體如圖1所示。
圖1 二期除灰公用網絡示意圖
一期#1、2爐除灰公用系統生產區域布置與二期類似，故網絡結構總體與二期相似。
2.2 全廠脫硫系統
圖2 全廠脫硫網絡示意圖
由圖2可知，#1FGD~#4FGD（Flue Gas Desulfurization）各使用兩對DPU（Distributed Process Unit），使得每臺機組的脫硫控制功能獨立互不影響，通過A、B兩個實時以太網又將脫硫公用系統與各FGD控制聯網，在任一操作員站即可實現全廠脫硫控制。
3 除灰脫硫一體化構想
二期基建時，將一期、二期除灰及全廠脫硫操作員站全部集中于脫硫除灰集控室，包括一期、二期除灰各3個及脫硫4個操作站。隨著二期及全廠脫硫系統投運，熱工維護難度凸顯，逐漸形成了一體化構想，主要原因有以下幾個方面：
3.1 脫硫DCS系統軟件開放程度高，結構簡單易維護。而除灰是PLC系統和iFIX監控軟件的綜合應用，具有RSLinx和OPC等接口軟件，結構相對復雜，維護要求高。
3.2 脫硫DCS系統在線加點、加卡件、組態方便。除灰系統加點涉及PLC和iFIX兩個數據庫。因兩爐公用CPU，增加卡件后下載程序或規劃網絡時將使兩爐除灰系統全部離線。PLC系統適于控制方式比較固定的場合，而隨著運行要求的提高，除灰系統的控制方式變換或優化要求越來越多，系統適應性變差。
3.3 脫硫DCS歷史庫容量大，操作員可方便地查看流程圖上任一點數據的實時和歷史趨勢。而除灰iFIX監控軟件通常只有少量的歷史庫點，趨勢功能不如DCS開放和靈活。
3.4 脫硫DCS具有強大的檢索功能，包括過程報警歷史、數據報表、系統自檢故障歷史和操作記錄。而除灰iFIX監控軟件一般未設計系統自檢故障報警歷史和操作記錄，過程數據報警歷史容量較小，未開發報表功能。
3.5 脫硫DCS操作站恢復快、操作響應周期短。
3.6 脫硫DCS提供完善的操作器模塊，設備操作允許條件、跳閘條件、A/M狀態、禁操一目了然，而除灰系統的設計水平則要低得多。
除灰脫硫一體化，運行可在同一操作站完成全廠脫硫和除灰系統的控制，便于運行集中操作，減輕熱工維護壓力。
4.1 一體化方案一
繼續保留整個PLC網絡，增加脫硫DCS和PLC的通訊接口，即將iFIX的監控功能全部由DCS系統的虛擬DPU和畫面完成。這樣可以利用DCS實現iFIX和PLC較難實現的功能，如操作記錄、操作器功能、趨勢開放等，還可以撤消原除灰系統的4個操作員站，但原除灰工程師站作為PLC組態工具仍需保留。此方案雖然改造費用少，但仍存在一些問題，如PLC網絡增加卡件時兩爐除灰系統仍需離線、PLC和DCS的接口設計與通訊等。
4.2 推薦的一體化方案二
取消整個PLC網絡及其6個操作站，每爐配置一對除灰專用DPU，一期、二期除灰公用各配置一對DPU，原PLC的I/O卡件全部改用DCS卡件，DPU通過脫硫DCS交換機備用口與之聯網，實現DCS一體化。此方案的投資較大，但之后可降低維護成本，減輕熱工工作壓力，提高控制管理水平。根據現有PLC系統點數統計所需DCS卡件如表1所示。
表1 PLC系統點數DCS卡件統計
原脫硫系統I/O約為4800點，加上表1統計的一期、二期除灰約2900點，整個系統點數及節點數為完全在DCS系統允許容量之內。
圖3 全廠除灰脫硫一體化后網絡示意圖（脫硫DPU在此圖未畫出）
圖3是除灰、脫硫DCS一體化的組網示意圖。一期二期除灰DPU、爐倉泵及爐底渣控制機柜仍放置在除灰電控樓，因至原脫硫DCS交換機A-1、B-1、A-3、B-3距離較近，可通過網線直接并入原脫硫DCS的光纜環網，其它遠程I/O的布置不變。
PLC、iFIX功能雖然強大，但在已投產系統中進行二次功能開發和完善有一定難度。另外，熱工設備型號繁多、更新換代頻繁、技術要求高，在一定程度上影響著熱工人員的技術熟練程度和接受程度。根據《火力發電廠輔助系統（車間）熱工自動化設計技術規定》中“自動化水平”的規定及一些電廠外圍輔助系統的DCS改造經驗，在主機DCS改造期間可考慮推進除灰、脫硫DCS一體化工作，以提高全廠的運營管理和熱工維護水平。
摘 要：文章首先對長興除灰PLC、脫硫DCS系統的控制組網作了介紹，根據系統的各自特點和維護情況提出了除灰、脫硫控制一體化構想。在一體化構想中，重點介紹了除灰脫硫的DCS一體化推薦方案。最后提出了除灰、脫硫DCS一體化的實施時機及意義。
關鍵詞：除灰；PLC；脫硫；DCS；一體化
Abstract: the article introduces the PLC of Ash Handling System and the DCS of Flue Gas Desulfurization System in Changxing Power Plant ，according to the each of feature and the maintenance status ，the integrative control project of Ash Handling System and Flue Gas Desulfurization System in Changxing Power Plant has been presented.Under study ，the integrative DCS control project of Ash Handling System and Flue Gas Desulfurization System has been highly recommended . At last，the article locates the opportunity and significance of the integrative DCS control project.
Keywords: Ash Handling System；PLC；Flue Gas Desulfurization System；DCS；integrative
1 概述
長興發電有限公司裝機總容量1200MW，分二期建設完成。一期2×300MW國產燃煤發電機組于2003年5月22日竣工投產，二期2×300MW國產燃煤發電機組并同步建設全廠石灰石－石膏濕法脫硫裝置，于2006年5月31日建成投產。一期單元機組及主機公用DCS為ABB公司Symphony 5.0系統，二期單元機組及主機公用DCS為新華公司XDPS6.0系統。一期、二期氣力除灰公用均為AB1756系列PLC產品，全廠脫硫采用一套新華公司XDPS6.0系統。
2 一期、二期除灰公用及全廠脫硫網絡簡介
2.1一期、二期除灰公用系統
以二期#3、4爐除灰公用系統為例，兩爐共用一套AB PLC系統，配置一對冗余CPU，根據生產區域地理位置不同分別設置了遠程站。具體如圖1所示。
圖1 二期除灰公用網絡示意圖
一期#1、2爐除灰公用系統生產區域布置與二期類似，故網絡結構總體與二期相似。
2.2 全廠脫硫系統
圖2 全廠脫硫網絡示意圖
由圖2可知，#1FGD~#4FGD（Flue Gas Desulfurization）各使用兩對DPU（Distributed Process Unit），使得每臺機組的脫硫控制功能獨立互不影響，通過A、B兩個實時以太網又將脫硫公用系統與各FGD控制聯網，在任一操作員站即可實現全廠脫硫控制。
3 除灰脫硫一體化構想
二期基建時，將一期、二期除灰及全廠脫硫操作員站全部集中于脫硫除灰集控室，包括一期、二期除灰各3個及脫硫4個操作站。隨著二期及全廠脫硫系統投運，熱工維護難度凸顯，逐漸形成了一體化構想，主要原因有以下幾個方面：
3.1 脫硫DCS系統軟件開放程度高，結構簡單易維護。而除灰是PLC系統和iFIX監控軟件的綜合應用，具有RSLinx和OPC等接口軟件，結構相對復雜，維護要求高。
3.2 脫硫DCS系統在線加點、加卡件、組態方便。除灰系統加點涉及PLC和iFIX兩個數據庫。因兩爐公用CPU，增加卡件后下載程序或規劃網絡時將使兩爐除灰系統全部離線。PLC系統適于控制方式比較固定的場合，而隨著運行要求的提高，除灰系統的控制方式變換或優化要求越來越多，系統適應性變差。
3.3 脫硫DCS歷史庫容量大，操作員可方便地查看流程圖上任一點數據的實時和歷史趨勢。而除灰iFIX監控軟件通常只有少量的歷史庫點，趨勢功能不如DCS開放和靈活。
3.4 脫硫DCS具有強大的檢索功能，包括過程報警歷史、數據報表、系統自檢故障歷史和操作記錄。而除灰iFIX監控軟件一般未設計系統自檢故障報警歷史和操作記錄，過程數據報警歷史容量較小，未開發報表功能。
3.5 脫硫DCS操作站恢復快、操作響應周期短。
3.6 脫硫DCS提供完善的操作器模塊，設備操作允許條件、跳閘條件、A/M狀態、禁操一目了然，而除灰系統的設計水平則要低得多。
4 除灰脫硫一體化方案研究
除灰脫硫一體化，運行可在同一操作站完成全廠脫硫和除灰系統的控制，便于運行集中操作，減輕熱工維護壓力。
4.1 一體化方案一
繼續保留整個PLC網絡，增加脫硫DCS和PLC的通訊接口，即將iFIX的監控功能全部由DCS系統的虛擬DPU和畫面完成。這樣可以利用DCS實現iFIX和PLC較難實現的功能，如操作記錄、操作器功能、趨勢開放等，還可以撤消原除灰系統的4個操作員站，但原除灰工程師站作為PLC組態工具仍需保留。此方案雖然改造費用少，但仍存在一些問題，如PLC網絡增加卡件時兩爐除灰系統仍需離線、PLC和DCS的接口設計與通訊等。
4.2 推薦的一體化方案二
取消整個PLC網絡及其6個操作站，每爐配置一對除灰專用DPU，一期、二期除灰公用各配置一對DPU，原PLC的I/O卡件全部改用DCS卡件，DPU通過脫硫DCS交換機備用口與之聯網，實現DCS一體化。此方案的投資較大，但之后可降低維護成本，減輕熱工工作壓力，提高控制管理水平。根據現有PLC系統點數統計所需DCS卡件如表1所示。
表1 PLC系統點數DCS卡件統計
原脫硫系統I/O約為4800點，加上表1統計的一期、二期除灰約2900點，整個系統點數及節點數為完全在DCS系統允許容量之內。
圖3 全廠除灰脫硫一體化后網絡示意圖（脫硫DPU在此圖未畫出）
圖3是除灰、脫硫DCS一體化的組網示意圖。一期二期除灰DPU、爐倉泵及爐底渣控制機柜仍放置在除灰電控樓，因至原脫硫DCS交換機A-1、B-1、A-3、B-3距離較近，可通過網線直接并入原脫硫DCS的光纜環網，其它遠程I/O的布置不變。
5 結語
PLC、iFIX功能雖然強大，但在已投產系統中進行二次功能開發和完善有一定難度。另外，熱工設備型號繁多、更新換代頻繁、技術要求高，在一定程度上影響著熱工人員的技術熟練程度和接受程度。根據《火力發電廠輔助系統（車間）熱工自動化設計技術規定》中“自動化水平”的規定及一些電廠外圍輔助系統的DCS改造經驗，在主機DCS改造期間可考慮推進除灰、脫硫DCS一體化工作，以提高全廠的運營管理和熱工維護水平。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號