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    李  宏(1972- )
男，甘肅蘭州人，工程師，（浙江國華浙能發電有限公司，浙江 寧波 315612）浙江國華浙能發電有限公司生產技術部，從事電廠熱工技術管理工作。

摘要：本文介紹了浙江國華浙能發電有限公司一期4×600MW機組的脫硫島控制系統的結構和控制范圍，并簡述了FGD_DCS與脫硫廢水PLC之間的通訊接口方式；并以出現的通訊冗余問題為案例，詳細介紹了問題的原因和處理的措施；經過程序的修改和完善，有效地解決了機組存在的隱患，提高了機組安全和經濟運行的水平。

關鍵詞：600MW機組；FGD_DCS；PLC；通訊

Abstract:   This paper introduces the control system architecture and control range of the desulfurization island in Zhejiang Guohua Power Company (4 ×600 MW units), and outlines the communication interface mode between FGD_DCS and desulfurization wastewater PLC. The occurred communication redundant issues are taken as a case study to describe the causes and troubleshooting in detail. The existing hidden trouble is effectively solved in units and the level of unit safety and economic operation are improved by means of procedure modification and perfection.

Key words:   600 MW Unit; FGD_DCS; PLC; Communication

1     前言

    浙江國華浙能發電有限公司一期4*600MW機組為國產亞臨界燃煤機組，同步建設4臺煙氣脫硫裝置。一期工程于2003年11月27日開工，按照#2、#3、#1、#4號的建設順序分別在2005年12月、2006年5月、8月和11月完成168小時試運后投入商業運行。

    脫硫系統采用日本川崎煙氣脫硫技術，脫硫塔塔型為噴淋塔。脫硫工藝系統包括：煙氣系統、吸收塔系統、石灰石漿液制備系統、石膏脫水系統、脫硫廢水處理等主要工藝系統和漿液排空、工藝水、冷卻水、壓縮空氣等輔助系統。

    4臺機組的脫硫工藝系統，通過脫硫島分散控制系統（FGD_DCS）集中控制，產品選用西門子T-XP控制系統，由操作員站、工程師站、冗余配置的數據高速公路及控制器等所組成，不設置常規儀表和硬手操設備，僅保留獨立于DCS系統的“緊急開旁路檔板”手操按鈕。

    在脫硫電控綜合樓設有四臺兼有工程師站功能的本地操作員站，在主廠房集中控制室設置四臺FGD_DCS操作員站，運行人員可通過FGD_DCS的操作員站對四臺機組脫硫系統進行監視控制，對脫硫廢水系統和主機電除塵等系統進行遠方監視和操作。

2     脫硫廢水工藝控制

    寧海電廠脫硫島，由于采用控制室集中監控方式，因此脫硫廢水處無人監控，就地只設有調試接口。現場設備的運行狀態及工藝參數直接進入PLC后，與FGD_DCS系統的操作員站進行數據交換。FGD_DCS系統的操作員站可顯示現場各設備的狀態，包括各流程檢測點的運行狀態及各測點參數變化，當測量信號和運行狀態異常，報警并生成報警記錄。

    脫硫廢水處理系統，包括脫硫裝置廢水處理、化學加藥、污泥脫水三個子系統，其中：

    （1）脫硫裝置廢水處理系統工藝流程

    脫硫廢水→中和箱(加入石灰乳)→沉降箱(加入FeClSO4和有機硫)→絮凝箱(加入助凝劑)→澄清器→清水pH調整箱→排放。

    （2）脫硫廢水處理加藥系統

    石灰乳加藥系統；FeClSO4加藥系統；助凝劑加藥系統；有機硫化物加藥系統；鹽酸加藥系統等。

    （3）污泥處理系統流程

    脫硫廢水控制采用三種控制方式：程控自動、程控點動及就地操作。通過上位站監控現場每一設備，無需人員去現場手操設備，減少了操作員的工作量，實現了方便可靠的控制室集中監控。

3     脫硫控制系統和廢水PLC通訊

    （1）FGD_DCS側通訊

    FGD_DCS側通過CM104通訊卡與PLC進行通訊，每次CM104起動時，都可以通過串口建立一次CMLink連接，并由CMLINK.EXE來進行數據的檢測和控制，CMLINK.EXE程序文件在CM104的FLASH存儲器中。

    CmLink的缺省設置為：57600波特率；8位數據位；1位停止位；無奇偶校驗；必須激活RTS/CTS控制（硬件協議）；終端程序的參數需要設置相同的傳輸速率。
通訊的物理連接如圖1所示。

圖1  物理連接圖

    （2）FGD_DCS與PLC之間通訊

    脫硫廢水控制系統采用AB公司的可編程控制器（PLC），完成對工藝過程的自動控制，設計過程I/O點數共計372點；通過對主要參數PH、濁度等監控和調整，最終實現合格排放。廢水控制PLC通過冗余的通訊接口與FGD_DCS進行雙向通訊，最終實現通過FGD_DCS操作員站對廢水工藝進行遠方監視和操作的功能要求。脫硫PLC選用AB ControlLogix5555處理器，PLC內部使用雙機熱備系統；FGD_DCS與脫硫廢水PLC之間的通訊為MODBUS協議，脫硫廢水PLC做從站，從站地址是1。通訊結構示意圖如圖2所示。

圖2  通訊結構示意圖

    脫硫廢水PLC與FGD_DCS之間通訊采用兩塊MVI56-MCM模塊，實現雙路通訊。就地設備狀態信號通過PLC的MCM模塊轉換成為MODBUS協議的信號，經過光電轉換模塊轉換成為光信號，通過光纜送到脫硫DCS控制柜，在DCS控制柜內，首先經過光電轉換模塊轉換成為MODBUS協議的電信號，送至DCS的CM模塊，最后送到DCS系統。通訊接口采用RS-485光纖通訊，通訊協議為MODBUS。PLC與FGD_DCS之間MODBUS數據通訊格式如表1所示。

    表1   PLC與FGD_DCS之間MODBUS數據通訊格式

圖3

圖4

    首先MODBUS從站端口驅動從ControlLogix處理器接收設置信息，用這些信息設置串口，并且定義從站節點特征。然后主站設備向模塊節點地址發送讀或寫的命令，端口驅動在接收前進行驗證。一旦命令被接收，數據立即傳輸到從模塊的內部數據庫；如果是讀命令，數據從數據庫中讀出并創建相應信息；如果是寫命令，數據直接寫入到數據庫中并創建相應信息。當處理過程結束后，模塊相應信息到主站。在狀態數據庫中計數器使梯形邏輯圖對從站的狀態進行判斷。

    在原設置的條件下，數據流從站相應驅動后送至寄存器數據緩存，經過狀態判斷后送往寄存器數據存儲。而出現問題的在于判斷失效，直接反映在程序上是控制設備的兩路通訊信號不能有效識別。

    針對上述問題，筆者在新程序中，將端口2的設置，即MCM1.Port2.Type的類型配置為“4”，即格式化pass-through 方式。

    在這種模式下，所有寫請求會直接傳遞到處理器，而不是放到數據庫里，這就能夠避免計數判斷或重復判斷產生判斷失效；在沒有中間數據庫的條件下，直接傳輸到控制處理器，解決了系統原來部分點在FGD_DCS操作系統中發生異常的現象。

    圖5闡明了pass-through 功能開啟后從站端口的數據流：

    同時，筆者在原程序的基礎上，對應Pass-through方式下的通訊設置和處理，分別增加并修改了6個程序段：PowerUp程序段、ModSoftConfig程序段、 ReadData1程序段、 ReadData2程序段、WriteData1程序段、WriteData2程序段等內容（具體程序略）。

    在程序設置中，將控制方式由“SLAVE”模式修改為“Pass-through”模式；增加程序啟動后狀態監視和判斷的條件，對讀數據及寫數據進行統一完善。通過“先進行類型判斷，然后與最后值比較，狀態判斷，統一數據的最終緩沖后直接寫入數據存儲區”，保證了數據的唯一性。

6     結束語

    由于在AB PLC系統的MVI56-MCM通訊模塊組態中，采用了新的數據控制流方式，從而有效解決了冗余通訊信號的辨識問題，保證了在FGD_DCS上對脫硫廢水系統工藝設備操作的可靠性和邏輯操作中的唯一性。本文可以為在其它類似系統的邏輯組態提供一定的借鑒和參考作用。

    電廠熱控系統是一個龐大而復雜的系統，隨著電廠技術包括DCS、PLC等技術的不斷發展和控制范圍的不斷擴大，許多新的問題將不斷涌現。但通過經驗的不斷積累和信息的交流，熱控系統的可靠性也將不斷得到提高。

參考文獻：

    [1]火電廠熱工自動化系統試驗[M].中國電力出版社,2005.

    [2]T_XP工程師手冊.南京西門子電站有限公司,2006.

    [3]AB PLC 編程手冊[M].AB公司,2004.