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JX-300XP DCS控制系統(tǒng)在大型水泥純低溫余熱電站的應(yīng)用

浙江中控技術(shù)有限公司謝富奎張竹南楊魯江浙江紅獅水泥股份有限公司曲先強 · 2007-04-30 00:00  留言

1.引言
浙江紅獅水泥股份有限公司2×7.5MW純低溫余熱電站由2×2500t/d線的4臺余熱鍋爐、1×5000t/d線的2臺余熱鍋爐和2臺7.5MW汽輪發(fā)電機組等設(shè)備組成，其DCS控制系統(tǒng)采用浙江中控技術(shù)有限公司JX-300XP系統(tǒng)來實現(xiàn)，并由浙江中控承擔DCS系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)試工作，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、遠程通訊、自動控制、集中操作等功能要求。

2．WebField JX-300XP DCS
JX-300XP DCS的基本組成包括工程師站（ES）、操作站（OS）、控制站（CS）和通訊網(wǎng)絡(luò)SCnet II。在通訊網(wǎng)絡(luò)上掛接通信接口單元(CIU)可實現(xiàn)JX-300XP DCS 與PLC等數(shù)字設(shè)備的連接；通過多功能計算站（MFS）和相應(yīng)的應(yīng)用軟件AdvanTrol-PIMS可實現(xiàn)與企業(yè)管理計算機網(wǎng)的信息交換，從而實現(xiàn)整個企業(yè)生產(chǎn)過程的管理、控制全集成綜合自動化。JX-300XP DCS覆蓋了大型集散控制系統(tǒng)的安全性、冗余功能、網(wǎng)絡(luò)擴展功能、集成的用戶界面及信息存取功能，系統(tǒng)規(guī)模變換靈活，可以實現(xiàn)從一個單元的過程控制，到全廠范圍的自動化集成。
JX-300XP DCS控制網(wǎng)絡(luò)SCnet II連接工程師站、操作站、控制站和通訊處理單元。通訊網(wǎng)絡(luò)采用總線形或星形拓撲結(jié)構(gòu)，遵循開放的TCP/IP協(xié)議和IEEE802.3標準。SCnet II采用1：1冗余的工業(yè)以太網(wǎng)，TCP/IP的傳輸協(xié)議輔以實時的網(wǎng)絡(luò)故障診斷。其特點是可靠性高、糾錯能力強、通信效率高。SCnet II真正實現(xiàn)了控制系統(tǒng)的開放性和互聯(lián)性。通過配置交換器（SWITCH），操作站之間的網(wǎng)絡(luò)速度達100Mdps，而且可以接多個SCnet II子網(wǎng)，形成一種組合結(jié)構(gòu)。

3．DCS控制系統(tǒng)總體設(shè)計
根據(jù)天津水泥工業(yè)設(shè)計院的設(shè)計方案，該項目分成以下工段：一線窯頭和窯尾余熱鍋爐，二線窯頭和窯尾余熱鍋爐，三線窯頭和窯尾余熱鍋爐，化學水處理系統(tǒng)，冷卻水處理系統(tǒng)，1#汽機發(fā)電機油處理系統(tǒng)，2#汽機發(fā)電機油處理系統(tǒng)。根據(jù)此方案，DCS系統(tǒng)配置兩個現(xiàn)場控制站：1#站控制本地連接1#汽機發(fā)電機油處理系統(tǒng)I/O信號，控制站下接四個遠程I/O機柜，分別連接一線窯頭、窯尾、二線窯頭、窯尾余熱鍋爐I/O信號；2#站控制本地連接2#汽機發(fā)電機油處理系統(tǒng)、化學水處理系統(tǒng)、冷卻水處理系統(tǒng)I/O信號，控制站下接二個遠程I/O機柜，分別連接三線窯頭和窯尾余熱鍋爐I/O信號。
1．根據(jù)DCS系統(tǒng)的控制站配置原則，采用入圖1系統(tǒng)配置：

2．I/O信號統(tǒng)計如下表：

信號類型		公用控制站	1#窯尾遠程站(SP)	1#窯頭遠程站(AQC)	2#窯尾遠程站(SP)	2#窯頭遠程站(AQC)	3#窯尾遠程站(SP)	3#窯頭遠程站(AQC)
AI	4～20mA	110	13	15	13	15	15	20
RTD	Pt100	66	2	3	2	3	2	3
TT	K	0	4	5	4	5	8	5
AO	4~20mA	17	0	2	0	2	0	2
DI	無源干觸點	440	19	25	19	25	19	25
DO	無源干觸點	191	7	10	7	10	7	10
合計		824	45	60	45	60	51	65

在上表中，AI表示模擬量輸入，AO表示模擬量輸出，DI表示開關(guān)量輸入，DO表示開關(guān)量輸出，RTD表示Pt100熱電阻，TT表示Pt100熱電偶。

3．系統(tǒng)構(gòu)成與通訊

整個DCS系統(tǒng)由中央控制室設(shè)備和現(xiàn)場控制設(shè)備及配套軟件包共同組成。

中央控制室設(shè)備由一臺工程師站(ENG130)，四臺操作員站(OS131~OS134)，兩臺打印機(PD1、PD2)組成?，F(xiàn)場控制站設(shè)備包括控制站(CS1和CS2) 、輔助機柜(AC1)和六臺遠程機柜，遠程I/O之間全部采用光纜連接。

異構(gòu)系統(tǒng)通訊：采用CDT協(xié)議與發(fā)電機綜合保護裝置進行通訊。

4．系統(tǒng)特點

4.1高度的穩(wěn)定性

JX-300XP系統(tǒng)經(jīng)受了水泥廠各種工況與工藝條件的嚴酷考驗。

4.2冗余的功能

主控器,電源,通訊設(shè)備全部熱備冗余，在線分散硬件故障造成的危險。

4.3AI和DI卡件的特殊設(shè)計

水泥廠的220VAC信號在長線輸送時,線路的感應(yīng)干擾極大；并且水泥廠大量應(yīng)用變頻器、高壓設(shè)備等強干擾源,由于DI卡件進行了抗干擾性特殊加工與設(shè)計，可有效地克服現(xiàn)場的強烈干擾；AI卡件信號點點隔離設(shè)計, 有效克服了“串擾“。

4.4 先進的控制語言

上位機軟件設(shè)計控制語言，完全遵守國際IEC1131-3標準,同時系統(tǒng)提供全中文集成化圖形界面組態(tài)工具，實現(xiàn)了水泥生產(chǎn)過程的優(yōu)化控制與安全操作。軟件設(shè)計規(guī)范化、接口靈活、升級方便，基于工程實施經(jīng)驗生成的水泥生產(chǎn)過程專用控制模塊可以很好滿足水泥生產(chǎn)過程中的各種特殊要求。

4．DCS系統(tǒng)操作界面
1.DCS操作主畫面如下:

圖2.窯頭和窯尾余熱鍋爐

圖3.汽機和發(fā)電機

圖4.化學水和冷卻水

圖5.汽機油系統(tǒng)

2.DCS控制方案
2.1電機的控制方案
主要是通過基本模塊來實現(xiàn)控制,常用到的電機控制模塊主要有以幾種:MOTOR(普通電機模塊), ZF_MOTOR(正反轉(zhuǎn)帶限位模塊),PAT(模擬量反饋開關(guān)量驅(qū)動調(diào)節(jié)閥模塊), MOTOR-B(變頻電機模塊)。
MOTOR模塊控制設(shè)備有：普通的電機,鏈運機，振打機等。
MOTOR_ZF模塊控制的主要設(shè)備有：循環(huán)水泵出口閥等。
PAT模塊控制的主要設(shè)備有：窯頭和窯尾余熱鍋爐進出口調(diào)節(jié)閥等。
MOTOR-B模塊控制的主要設(shè)備有：循環(huán)水泵, 鍋爐給水泵等。
2.2 汽機DEH505的控制方案
主要是通過電液505驅(qū)動模塊來實現(xiàn)汽機開停機聯(lián)鎖解所控制。
2.3回路的控制方案
采用單回路,主要有:汽包水位的自動控制,鍋爐給水壓力控制等。

4.結(jié)束語
通過項目各方的共同努力和緊密配合, 浙江紅獅水泥股份有限公司2×7.5MW純低溫余熱電站DCS系統(tǒng)自2007年1月正式投入運行,JX-300XP系統(tǒng)穩(wěn)定,控制效果良好,各項工藝技術(shù)指標均正常,發(fā)電質(zhì)量穩(wěn)定,為業(yè)主帶來了很好的經(jīng)濟和社會效益。
迄今為止，中控已憑借完善的解決方案和豐富的工程實施經(jīng)驗成功實施了近百個水泥余熱發(fā)電項目，客戶廣泛分布于浙江、江蘇、江西、安徽、湖南、河南、山西、四川、福建等省。中控期待為更多企業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和完善的服務(wù)，幫助企業(yè)提升經(jīng)濟效益與社會效益。

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