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高炉煤气锅炉DCS控制系统解决方案‌

02/20 07:00
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摘  要:本文结合高炉煤气锅炉及发电项目,重点论述了ABB公司的DCS集散控制系统结构和特点及其组态开发应用,结合实际说明了在该系统中DCS控制充分发挥了其配置灵活、控制通讯可靠、编程方便和可现场调试的优点,内蒙古德明电子科技有限公司产品解决方案保证了生产的稳定性和安全性。

锅炉DCS控制系统解决方案‌主要包括系统架构、硬件组成、软件功能和系统优势等方面。
系统架构
锅炉DCS控制系统的架构分为三层:操作层、控制层和信息层。
‌操作层‌:最靠近人机界面,主要包括人机接口(HMI)和操作终端设备。通过HMI界面,操作人员可以实时监控锅炉的工作状态,并进行操作控制‌
‌控制层‌:系统的核心,用于实现对锅炉各个部分的控制和调节。主要包括可编程逻辑控制器(PLC)、DCS服务器和控制器等硬件设备。PLC负责对锅炉的各个组件进行自动化控制,DCS服务器是系统的核心控制中心,负责数据采集、处理和存储,控制器负责控制和调节锅炉的运行参数‌
‌信息层‌:系统整体的管理和监控层,主要包括数据库、网络通信报警系统等。数据库用于存储系统的配置参数、历史数据等信息,网络通信用于实现系统与其他设备的联网和数据传输,报警系统用于监测并及时报警系统异常情况‌

技术说明:
  (1)采用DCS集散式控制系统;实现机电一体化自动控制,通过仪表、电气、计算机的综合统一控制,实现了燃气锅炉和气轮发电机组生产的全自动过程监控。

(2)下位机编程软件采用ABB公司AC800M,实现锅炉、汽机参数测量、流量运算、自动调节、气动阀连锁及汽机停机保护,系统操作方便,控制灵活,即降低了工人的劳动强度,又减少了设备故障率。

(3)上位机利用GE公司iFIX软件实现画面集中监控,查看变量实时数据和历史数据,设置重要参数报警,实现自动化连锁功能,防止锅炉回火,保证汽机紧急停机,保证安全生产。

工艺流程和设计要求:

按工艺流程分为:高炉煤气、焦炉煤气供气系统、45T燃气锅炉系统、蒸汽轮机系统、发电机组系统等四套自动控制系统。包括:锅炉汽包水位自动调节系统 、炉膛压力调节系统 、一次风压调节系统、主蒸汽温度调节系统 、煤气流量、煤气压力控制系统和汽机热力系统及汽机油路系统。

实现流程画面检查、组画面检查、 报警画面检查、事件顺序记录检查、事故追忆检查、历史数据库检查、实时趋势和历史趋势检查功能。

DCS系统组成:

2.1系统组成


DCS系统组成框图

电站DCS集散控制系统是一套分层分布式的网络体系结构,采用分级分布式网络体系结构,CPU分布式处理,基于优先级的实时操作系统作为控制算法处理平台,满足了机炉保护和电气控制的实时性要求。现场控制站完成过程数据采集和实时控制,所有的硬件均实现模块化、智能化

上位机监控站通过冗余工业以太网络与之相连,CPU与各通讯模块电源模块均为双冗余,保证了控制系统的安全性、可靠性。锅炉控制系统采用CI854与CI801模块构成PROFIBUS扩展网络,汽机部分采用TB801构成MODBUS扩展网络,充分利用了AC800M资源,锅炉与汽机各装有两台操作站,保证实时可靠监控。

本系统设现场控制站3台,分别用于1#、2#锅炉及汽机的数据采集和控制管理。控制站主要包括冗余电源组件、数据采集卡、控制器以及控制网总线控制器,实现现场数据的采集处理、过程控制、联锁保护、顺控逻辑等。监控站运行实时专用监控软件,完成工业过程的图形显示,报警管理、报表打印、历史数据记录与查询、事故记录查询等。

工程师站由其中一台监控站代替,完成整个DCS系统的组态,生成现场监测、控制和管理所需要的所有数据、图形和报表等,负责算法下装和监控站的管理。完成工业过程的集中监测管理,还可进一步与企业管理网络相连,构成全厂综合生产自动化系统。

2.2 DCS系统的硬件配置

系统的所有硬件都基于统一的硬件平台;包括一个主机柜,三个现场I/O机柜、四个操作员站、一台工程师站、主电源柜一个(由UPS供电)。

软件功能
锅炉DCS控制系统的软件主要包括监控软件、报警系统和数据管理软件等。
‌监控软件‌:软件提供报警功能,当锅炉的关注参数超标报警时(锅炉房基本报警分为:锅炉熄火报警;锅炉超压报警;锅炉超温报警;排烟温度过高报警;系统压力过低报警,水箱水位过低、过高报警),现场操作员站和锅炉物联网系统能够同步产生报警信息,及时记录报警产生的位置、原因、时间等相关参数。软件也提供报警查询功能,用户可对历史产生的报警进行查询及分析,对问题进行排查和解决。

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