一 系統(tǒng)概述 工程范圍：為年產(chǎn)30萬噸涂布白紙板生產(chǎn)線配套的熱電站提供完整的集散控制系統(tǒng)，滿足造紙生產(chǎn)需要，為造紙過程提供高品質(zhì)蒸汽和電能。 熱電站基本數(shù)據(jù)： 1．紙機蒸汽指標： 蒸汽段1：溫度：150 OC 壓力：4 bar 蒸汽段2：溫度：180 OC 壓力：12 bar 2．鍋爐指標 二臺75噸循環(huán)硫化鍋爐 爐參數(shù)：壓力54 kg 485oc 點火方式：噴油 減溫方式：噴水 3．汽輪機發(fā)電機 二臺抽汽式冷凝式汽輪機 進汽壓力：49kg 冷卻水： 工業(yè)用水 功率 15000 kw 轉(zhuǎn)速 ：6000 rmp 發(fā)電 10.5kv DCS系統(tǒng)功能主要包括：DAS、MCS、SCS、FSSS、ETS等，涉及機組絕大部分的主、輔機設(shè)備的控制和回路控制，所有點均可在DCS中顯示、報警、數(shù)據(jù)分析和控制。 二 系統(tǒng)要求 主要參數(shù)控制范圍表 1．控制系統(tǒng)設(shè)計的總體目標 ·為紙機正常生產(chǎn)提供品質(zhì)優(yōu)良的蒸汽和發(fā)電量； ·提高鍋爐、汽機的自動化水平； ·實現(xiàn)機組高品質(zhì)運行，提高運行經(jīng)濟性； ·提高運行人員工作效率，滿足機組運行全能值班要求； ·提高效益，降低能耗。 2．系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用時的設(shè)計思想 1） 功能設(shè)計：體現(xiàn)DCS建成后的自動化程度、處理事故能力（報警、分析、指導(dǎo)、處理等）及先進的控制策略等，以最大限度提高效益，降低能耗為設(shè)計思想。具體如下： 對象控制 ·按工藝流程的自動化過程由DCS系統(tǒng)協(xié)調(diào)完成，達到能量平衡。 ·保障機組安全、可靠、高效運行和啟停。 提高機組運行的技術(shù)經(jīng)濟效益 ·機組在額定參數(shù)的上限運行，使機組處于最佳運行工況。 ·實現(xiàn)高自動化投入率，提高可靠性，減少誤操作，降低事故率。 完善的操作指導(dǎo)和事故分析手段 ·機組的運行工況可由很多監(jiān)測參數(shù)反映出來，當運行工況出現(xiàn)異常時，一方面進行超馳功能及過程制約機制的實行，一方面提供相關(guān)參數(shù)、趨勢、圖表等高效方式通知運行人員及時處理。 ·操作記錄打印、報警打印、事故追憶打印、周期性報表等功能，有助于機組的日常管理和事故分析。 ·高效、便捷的系統(tǒng)在線維護。 2） 系統(tǒng)設(shè)計：體現(xiàn)DCS的高可靠性、先進性、易維護、易組態(tài)等為設(shè)計思想。具體如下： 可靠性設(shè)計 ·所有部件標準化、通用化、模塊化。 ·控制系統(tǒng)按分層、分散、自治的原則。 ·冗余設(shè)計：通訊總線、電源、I/O總線、CPU均為冗余配置。 ·所有I/O模件均為智能化設(shè)計，采用隔離措施，具有高共模抑制比和差模抑制比。并具有軟件數(shù)字濾波和消除偶發(fā)干擾的措施。 維護性設(shè)計 ·可帶電插拔。 ·系統(tǒng)自診斷至通道級。 ·選用模塊化的功能組態(tài)軟件，提高軟件透明度。 擴展性設(shè)計 ·采用工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通訊速率100MBPS，主干網(wǎng)采用冗余環(huán)網(wǎng)，個子站通過雙絞電纜掛接在主干網(wǎng)絡(luò)上，有極強的通訊擴展能力。 ·提供與其它系統(tǒng)的通訊接口，如工業(yè)以太網(wǎng)、PROFIBUS DP或MODBUS。 開放性設(shè)計 ·支持國際標準數(shù)據(jù)接口，如OPC、ODBC、OLE、DDE、SQL等。 ·標準MIS數(shù)據(jù)接口站，與廠級MIS互聯(lián)。 ·支持SIS系統(tǒng)，實現(xiàn)對DCS數(shù)據(jù)的監(jiān)控。 三 系統(tǒng)配置與功能實現(xiàn) 根據(jù)CFB機組的特點和實際I/O點的設(shè)計分布情況，進行以下設(shè)計方案，設(shè)計的基本功能包括：DAS、SCS、BMS和MCS等功能，分別介紹如下： 1 DAS系統(tǒng) 控制系統(tǒng)不設(shè)專用的DAS處理器，任何系統(tǒng)中的點都可以作為DAS點進行必要的處理，如顯示、報警、趨勢、歷史趨勢、積算、設(shè)備運行檢修周期統(tǒng)計等，對于分辨率要求較高的點，可以提供更高處理性能的I/O處理卡，以便適應(yīng)對部分點進行SOE等快速記錄和處理的需要。 2 SCS系統(tǒng) 根據(jù)CFB機組的特點我們設(shè)計了如下順序/程序控制系統(tǒng)： a） 鍋爐點火啟動控制 b） 一次風(fēng)機啟動、停止控制 c） 二次風(fēng)機啟動、停止控制 d） 引風(fēng)機啟動、停止控制 e） 給水泵啟動、停止控制 f） 凝結(jié)水泵啟動、停止控制 g） 抽汽系統(tǒng)啟動、停止控制 3 燃燒器管理（BMS）其它主要保護 4 MCS（自動調(diào)節(jié)）系統(tǒng)： 鍋爐島的調(diào)節(jié)區(qū)域可劃分成的相對獨立的區(qū)域有：汽包水位調(diào)節(jié)區(qū)域、過熱汽溫調(diào)節(jié)區(qū)域、燃燒調(diào)節(jié)區(qū)域等。目前，爐水含鹽量的控制大都采用人工定期排污和連續(xù)排污來解決。為此，CFB鍋爐島的調(diào)節(jié)只有汽包水位、過熱汽溫和燃料區(qū)域。 CFB機組的鍋爐控制包括如下控制功能組：鍋爐主控、給水控制、主蒸汽溫度控制、燃料量控制、送風(fēng)流量控制、床溫控制、爐膛壓力控制、啟動燃燒器控制等。汽機側(cè)控制相對簡單，主要包括：除氧器水位控制、除氧器壓力控制、低壓加熱器水位控制、凝汽器水位（變頻）控制、主汽減溫器控制、一段二段抽汽減溫器控制等。 本控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如下圖所示： 系統(tǒng)從硬件結(jié)構(gòu)上可分為： 1．操作員站（OS站）和工程師站（ES站） DCS系統(tǒng)配置6套獨立的操作員站（OS站），其中每臺鍋爐、汽機各配一個OS站，即4個操作員站（每個操作站帶雙顯示器），在值長室和辦公室各配一個OS站。每套OS均采用成熟、可靠的DELL商用計算機。 OS站為操作員提供圖形、列表、操作、歷史數(shù)據(jù)再現(xiàn)等，可在打印機上輸出。運行Windows 2000多任務(wù)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)下的PCS7 OS站應(yīng)用軟件。所有OS站均為全能值班配置，圖像、操作、數(shù)據(jù)一致，實現(xiàn)機、爐、電的運行操作。 系統(tǒng)配置1套工程師站（ES站），采用成熟、可靠的DELL商用電腦。 ES站主要完成實時數(shù)據(jù)庫、控制塊、圖形、趨勢、報表等系統(tǒng)數(shù)據(jù)的生成和下裝，完成對系統(tǒng)的詳細自診斷和系統(tǒng)數(shù)據(jù)的列表和后備。運行Windows 2000多任務(wù)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)下的PCS7 ES站應(yīng)用軟件。 可由熱工專業(yè)人員通過工程師站對系統(tǒng)進行組態(tài)、維護。專業(yè)工程師在授權(quán)的情況下，可以在現(xiàn)場對系統(tǒng)進行在線或離線修改。同時，所有運行情況和控制邏輯均可在工程師站上查看，增加了用戶對系統(tǒng)掌握的程度，以及系統(tǒng)軟件、硬件的透明度。當不需組態(tài)時，可運行與操作員站完全相同的軟件。 整個系統(tǒng)配置2臺網(wǎng)絡(luò)打印機，用于記錄打印和CRT圖象拷貝。打印機選用DELL網(wǎng)絡(luò)打印機。 2．冗余的CPU414H中央控制單元 本自控系統(tǒng)現(xiàn)場控制站的中央控制器采用冗余設(shè)計，它由2套AS-400型中央控制器組成。它們預(yù)裝有冗余軟件，并通過一個通訊接口實現(xiàn)相互連接。在系統(tǒng)正常的運行中，當某個中央控制器出現(xiàn)故障時，另一個中央控制器能自動接管所有的工作，保證了系統(tǒng)繼續(xù)正常運行。因此系統(tǒng)現(xiàn)場控制站的AS-400中央控制器具有很好的冗余性能。 AS 的中央處理器采用S7-400 系列工業(yè)控制器中S-414 以上的CPU，專為過程控制應(yīng)用設(shè)計，CPU 芯片的底層程序采用類PASCAL語言編寫，為CFC,SFC等過程控制語言提供平臺。中央控制器中預(yù)裝有冗余軟件，用戶在組態(tài)時可完全忽略其冗余特性，象對非冗余系統(tǒng)組態(tài)一樣只需輸入用戶程序。 3．遠程I/O站 每個分布式I/O站的有源背板總線上插有2個IM153-2通訊接口模塊 ，分別通過2條獨立的PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線與AS-400中央控制站進行實時通信。在系統(tǒng)運行過程中，當其中某一個IM153-2通訊接口模塊發(fā)生故障時， 系統(tǒng)能自動地切換到另一個IM153-2通訊接口模塊，并可帶電熱插拔更換故障的通訊接口模塊，不會影響系統(tǒng)正常運行。 4．冗余的通訊網(wǎng)絡(luò) CP443-1作為標準的工業(yè)以太網(wǎng)連接裝置，在物理層上采用高防護等級的通訊線纜，工業(yè)以太網(wǎng)的卡件上帶有CPU可以獨立處理通訊信號。高速工業(yè)以太網(wǎng)是在工業(yè)以太網(wǎng)的通訊協(xié)議的基礎(chǔ)上，將通訊速率提高到了100M/s。SIMATIC NET 中的高速以太網(wǎng)采用了全雙工并行（FDX）通訊模式，這種模式允許站點同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，通訊速率可提高一倍。SIMATIC NET 在高速以太網(wǎng)上還采用了交換技術(shù)，利用交換機模塊將整個網(wǎng)段分成若干子網(wǎng)，每個子網(wǎng)都可以獨立地形成一個數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)段，可以大大地提高通訊效率。普通以太網(wǎng)上由于網(wǎng)段上數(shù)據(jù)通訊阻塞的存在，使得網(wǎng)絡(luò)上實際通訊技術(shù)只有40%，采用了全雙工并行通訊技術(shù)和交換技術(shù)后，使得網(wǎng)絡(luò)的通訊能力得以充分地利用。 單臺機組I/O點數(shù)配置 四 使用效果分析 　　 本DCS系統(tǒng)在子投運至今，運行穩(wěn)定可靠，控制精度滿足設(shè)計要求。