循环水加药系统远控功能改造
[摘要]:针对我公司循环水加次氯酸钠系统(循环水加药系统)运行时,需要就地控制设备启停,系统运行时需运行人员监视运行。通过控制系统改造,光纤连接,将其引入化学水处理系统的上位机中利用IFIX3.5进行远程监视、控制,实现设备的自动运行和运行人员的安全监视
[关键词]:IFIX 化水 循环水加药 联网
1 前 言
大唐韩城第二发电有限责任公司一期工程2×600MW汽轮发电机组,锅炉为哈尔滨锅炉有限责任公司引进美国ABB—CE燃烧工程公司技术设计制造的亚临界、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、固态排渣、贫煤燃烧、控制循环汽包锅炉,型号为HG—2045/17.3—PM6。锅炉整体π型布置,全钢架悬吊结构。汽轮机为TC4F—42型、单抽、四缸四排汽、亚临界、一次中间再热、冲动、双背压凝汽式汽轮机,汽轮发电机组的设计额定功率为600MW,由东芝公司制造。
循环水加次氯酸钠系统(以下简称加药系统)是一期两台600MW湿冷机组的公用辅助系统,负责处理循环水,确保系统的安全运行。整个系统采用AB LOGIX5555控制,设计有就地手动控制和自动PLC控制(其中自动PLC控制操作通过PLC柜上按钮进行),通过就地柜控制和PLC柜控制实现设备的启/停控制。报警信号布置在就地控制柜和PLC控制柜上。由于设计原因,就地控制柜和PLC控制柜均布置在就地电气控制室,系统可通过PLC控制柜实现自动运行,及保护报警功能。系统设计无上位机控制功能,运行人员只能通过就地控制柜上的光子报警牌来检查报警信息,实现监控。AB PLC的逻辑软件采用LOGIX5000 V12.0编写。其逻辑不具备上位机操作功能。系统编程可通过串口线与PLC相连实现。
化学水控制系统(以下简称化水系统)包含补给水处理和循环水处理两个系统,由AB的PLC冗余控制,型号LOGIX5555,采用以态网协议,上位机监控软件采用GE的IFIX3.5实现人机接口。系统共设计两台上位机,一台工程师站,一台操作员站。上位机通过RSLINX与PLC连接,实现数据交换。系统共配置两套冗余CPU,分别控制补给水系统和循环水系统,两套系统之间通过以态网连接,设计有三个远程I/O柜,分别连接有燃油系统、采暖系统以及循环水处理。其中采暖系统采用同轴电缆与补给水系统连接;燃油系统及循环水处理采用同轴电缆与循环水系统连接。同时配置有两台CISCO 24口交换机,用以连接系统与上位机、辅控等。
2 可行性研究
2.1 软件方面
化水系统的上位机IFIX的硬件狗采用的无限点,分别有运行狗和编辑狗,目前化学的各类点合计5000点左右
表2-1 改造前化水系统的测点数量
加药系统经过统计各类点大约100点左右。在化水系统上增加画面控制功能,对系统通讯的影响不大。现有工控机配置P4 3.0G,1G内存。机架配置有电源模块,3个DI,2个DO,1个AI。需要在化水系统画面增加次氯酸钠控制画面。加药系统的逻辑由于无上位机操作功能,因此需要对逻辑进行修改。
2.2 硬件方面
u 两个系统之间的距离大约500米,需要通过光纤(单模)进行连接。同时需要单模光收发器(型号:HTB-1100S)一对。
u 化水系统中不需要硬件。
u 加药系统需要增加以态网模块一块。
综合各方面的信息,该系统的改造难度主要在于硬件配置和逻辑修改方面。经过对原PLC中的逻辑进行再三的分析、讨论,确定通过努力可以自主完成此功能。
系统改造后,可在化水系统顺利实现加药系统的上位机操作、监视功能,同时将原就地控制中的各种报警信号也能在上位机中实现,完全满足远程监控设备的需要。能在确保设备可靠运行的前提下,减轻运行人员现场工作的劳动强度,提高劳动效率。具有可观的经济效益和社会效益。
3 实施过程
3.1 在加药系统中增加一块AB 以太网控制卡。
根据公司BOP系统的规划及分配原则,确定为该PLC系统分配的IP地址为:192.168.0.111。为了最小限度的修改系统,该卡插装在系统机架的最后(第8个SLOT上),如下图示:
图3-1 增加以太网后的加药系统
3.2 软件更新。
卡件安装后,用笔记本通过串口连接线与系统相连,应用AB PLC的组态工具CONTROL FLASH对其进行版本刷新,更新所有卡件的软件版本,以确保系统内部工作正常。版本更新完成后,保存。保存成功后,即可看到以太网卡的电源指示灯正常显示,此时由于该以太网卡还没有分配IP地址,因此其状态显示窗口中看到的是该网卡的MAC地址。
3.3 系统连接测试
使用AB配置软件BOOTP-DHCP Server,通过串口连接电缆对卡件分配相应的IP地址。地址分配后,对控制系统进行断电重启,然后观察以太网卡的信息显示窗口,就可发现设置的IP地址在滚动显示,表示IP地址设置完成。用笔记本的以太网口与以太网卡的网口通过网线相连,测试网络状态是否正常,可用PING命令进行,格式为: PING 192.168.0.111
网络通讯正常的返回结果是:
图3-2
如果网络不通,则显示下边的画面:
图3-3
此时请检查网线等连接设备。
3.4 光纤连接。
在化水系统和加药系统控制柜之间敷设光缆,然后在控制柜内分别安装光纤收发器一对,并进行光纤熔接工作,完成后可按照3.3的步骤进行连通测试。光纤熔接工作不在此叙述。
3.5逻辑修改。
笔记本与PLC的连接调试工作成功后,就可以进行逻辑修改工作了。逻辑的修改要求,修改逻辑的人不仅要熟悉整个系统,同时还要对逻辑编写者的编写及控制思路有一个明确的认识,只有这样才能真正读懂原有逻辑,才可能对逻辑进行正确的修改。通过努力并根据逻辑及控制系统说明书仔细研究逻辑设计说明,笔者弄清楚逻辑中的每一步含义。对存在疑义的信号进行功能测试及确认。
3.6上位功能移植。在笔记本电脑安装IFIX3.5、LOGIX5000、RSLINX、OPC7.0等软件,并与PLC的以太网口与笔记本电脑相连,并配置相关的信息。在笔记本上先完成加药系统的上位机功能测试工作。需要注意上位机上的标签名应该有统一的且能明确区分的特征,防止将来与化水系统数据库合并时发生冲突。同时加药系统画面添加时,应注意保持化水系统的画面风格,确保整个系统浑圆一体。在调试期间发现,由于就地设备均带自保持回路,因此对上位机的功能进行了修改,利用DI信号的反向输出功能,实现了系统控制需要的短脉冲信号。经过运行检验,效果较好。
3.7 规范标签。根据逻辑,增加上位机操作的功能,并编辑规划IFIX中的标签,规范完善详细的逻辑修改说明。
3.8 绘制系统图。根据工艺流程,在IFIX3.5中实现流程图。并根据控制要求,编写画面的相关功能说明。
图3-4
3.9 使用笔记本修改逻辑及画面功能后,对就地的信号一一进行了核对,修改了其中有问题的信号。上位机功能完善后,开工作票联系运行对修改后的相关功能进行测试。
3.10 笔记本系统功能测试完成后,光纤连接正常,接下来准备进行上位机的并库工作。
3.11 在化水系统上位机中进行相关信息的配置。通过RSLINX增加相关的网络配置将RSLINX与加药系统PLC建立了连接。
图3-5
3.12 根据笔记本上的相关配置,在化水系统上位机上配置相关的信息。针对化水的两台人机接口站,按照先修改一台,测试一台的原则进行画面功能的修改工作,并完善相关的报警信息。
3.13 根据逻辑完善连锁试验保护单。并在系统允许的情况下,联系各专业进行系统试运前的连锁试验功能检查。
3.14 系统试验完成后,联系运行人员,在上位机上启动系统,进行8小时的试运行。经过试运行,系统工作良好,各种保护报警功能完备,运行期间没有发现异常。
4 调试中存在问题
4.1 硬件问题
4.1.1 插上以太网卡后,没有对卡件的版本进行刷新,导致系统在自动检测过程耗时太长。后来应用BOOT工具对其版本进行了刷新,一切正常。
4.2.2在以太网卡的配置过程中,软件使用不当,导致在配置IP地址的过程中卡件出现错误,IP配置不成功。
4.2 软件问题
4.2.1 在开票后,经过测试发现有两个进水电磁阀不能正常开关,经过检查发现,系统逻辑中应采用脉冲信号,而在画面中使用了长信号。导致上述现象发生。经过分析,对上位机中所发的指令进行了修改,使用了脉冲信号,问题解决。
4.2.2 在调试中还发现当系统从程控切换到就地运行方式时,某些阀门由于在程控方式下在开位,当在就地方式时,如果操作该阀门关时,就会出现该门无法关闭的情况。针对这种现象,为了防止对逻辑进行重大的改动,笔者在上位机的程控中设计了“程控清除”按钮 。该按钮可实现了对所有上位机的控制信号进行清除。
5 改造后的效果
加药系统在化水系统实现控制后,不仅从功能上使得化水系统更加合理完善,同时极大地增强了系统控制的自动化程度,方便了运行人员对就地设备的操作、监控,大大减轻了运行人员的工作强度,对于系统的安全运行提供了可靠的保证。
系统改造工作,充分利用了IFIX3.5的强大功能,在不增加大量费用的前提下(仅购买以太网卡和光收发器,共计5000元),利用工程阶段的剩余材料(光纤为工程剩余物资),同时解决了运行设备的在线监控问题,有效地利用了人力资源,提高了运行人员的工作效率。按照每年加药系统运行10个月,需要运行人员1人(运行人员工资2000元/月)的周期计算,仅此一项每年为公司节约人力资源成本2万元,扣除当年的投资费用,当年可节约直接成本1.5万元。收到了良好的经济效益和社会效益。
目前新建发电厂辅助控制系统正在走向集中控制。在部分已投产的电厂可利用电厂已有的控制系统资源,对相关联的外围辅助系统实施此类似此类型的系统集成及改造工作,以期进一步减少企业的运行成本,提高经济效益,故具有广阔的前景。
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